論GPS測量的誤差及精度控制分析

摘 要：本文結合筆者多年實踐工作經驗，針對在GPS測量過程當中所出現的主要誤差源，以及所出現的影響做出闡述。并且對GPS使用的精度控制問題也做出相關分析，與大家共同探討。

關鍵詞：GPS測量；誤差源；精度控制

1 GPS 測量的誤差源和GPS 定位網設計

1.1 GPS 測量的誤差源

在實際項目中使用GPS進行測量，按照生產源可以將其所出現的誤差有效的分成三部分：首先，GPS本身信號所導致的誤差；其次，信號在傳輸的過程當中出現了誤差；最后，GPS接收機出現誤差。這三大部分出現誤差，其中又包含諸多細小的問題所產生的影響。

1.2 GPS 定位網的設計

GPS在實踐測量的過程中，我們根據其所呈現出來的誤差可以有效的看出，GPS網的設計將過去傳統的測角以及邊角等，都進行了有效的免除。點間通視在實踐中也給予了摒棄，針對所需要盡心布置的圖形工作人員也不需要過多的進行考慮，對于圖形強度的考慮則就相應的可以給予忽略，在使用中也不需要刻意的設置制高點。因此，項目中使用GPS網的設計，在一定程度上顯得非常方便，工作人員能夠靈活的進行正常使用。

2 電離層的信號傳播延遲

信號在傳播的過程中引起延遲的原因是電離層，其主要是和沿用衛星與用戶使用的接收機視線方向所呈現出來的電子密度有關，接收視線方向如果處于垂直視線，那么所體現出來的延遲值在夜間平均可以達到三米，在白天的時候延遲值可以達到十五米，然而在低仰視角度情況中，所出現的延遲值分別是九米和四十五米，并且在反常時期所出現的延遲值還會進一步增加。

在實踐中使用雙頻GPS接收機觀測，在赤道和極低附近不使用此接收機觀測，因為這些地區存在嚴重的電離層赤道擾動以及地極擾動，對使用GPS接收機觀測有著極大的影響。

3 對流層的信號傳播延遲

出現對流層延遲的原因，主要是電磁波信號在通過對流層的時候，其傳播速度和真空中光的傳播速度不同所引起的。其中又分為干大氣分量和濕大氣分量，在低仰角的時候其能夠達到20米。其中干大氣分量大概占有80%至90%，這點能夠利用模型將其大部分進行改正。大氣分量所占用的數值雖然不大，但是它隨著緯度和高度出現的變化，而隨之變化。也就是說緯度和高度越高，其變化值也隨之相應的變高，并且除此之外還隨著時間變化的非?？臁Ｔ趯嵺`中對于空氣中的水汽與干氣非常的難以預測，因此在實踐當中進行大氣測試，通常都是干氣和濕氣兩者融合在一起的數值，所以對于準確性就顯得難以做出有效的判斷。然而在電流層延遲和電離層延遲之間沒有多大的變化，所出現的主要影響是天頂方向。由于他們之間具有相關性，在短基線測量中，對此能夠很好的進行消除，在長基線測量中采取雙頻接收機也能很好的減少其影響。

4 多路徑誤差

多路徑誤差是指GPS 信號射至其他的物體上又反射到GPS 接收天線上，對GPS 信號直接射至GPS 接收天線上的直接波的干擾。多路徑誤差的大小，取決于反射波的強弱和用戶天線抗衡反射波的能力。用戶天線附設仰徑板，當仰徑板半徑為40 cm，天線高于1m至2m，可抑制多路徑影響。接收機天線附近的水平面、垂直面和斜面都會使GPS 信號產生鏡反射。因此，選擇GPS 點位時應特別注意避開這些地形地物，采取提高天線高度和其他防止多路徑誤差的措施。

5 周跳

5.1 周跳和周跳的產生

周跳也被稱之為失周。精密的GPS在相對定位中，所采用的觀測值都是相位觀測值。相位觀測值，就是接收機本身震蕩所產生的相位與接收到的衛星載波，兩者之間所形成的相位差。在實踐進行測量的時候，所測量的部分只能測到不足1周的小數。周跳產生的原因，可以分成外部原因和接收機質量問題。在進行動態測量的時候，由于載體在運動的過程中速度太快，或者由于天線偏向歪斜導致信號丟失等等因素是其外部原因體現。主要是由于衛星信號在接收機電路中受到其他介質的干擾，由此導致所接受的信號丟失，還有就是接收機本身信號處理單元質量不合格等等是接收機質量問題，因此在實際中需要這兩個方面因素進行充分考慮，盡量避免此問題在工作中產生。

5.2 周跳對點位坐標的影響

GPS在相位測量的時候，觀測數據如果大于10周的周跳，那么在處理數據的時候很容易被發現，能夠將其給予取消。但是，如果周跳小余10周，尤其周跳是顯示在1至5周的時候，那么在處理的過程當中就很難被發現。所以，對于坐標的精確度就會產生嚴重的影響。根據拉碴佩利所做出的統計，一個周跳針對經緯度還有高程的影響為：

ΔL=0.03m～0.06m

ΔB=0.10m～0.18m

Δh=0.14m～0.16m

因此，我們可以看出，哪怕一顆衛星只存在一個周跳，那么在觀測中也將會產生幾厘米的誤差。

6 GPS 測量儀器的質量檢定

綜合上文筆者針對GPS接收機的諸多誤差進行分析，然而我們首先需要了解的卻還是所使用儀器本身的性能，以及工作特性，并且其在觀測中所能夠達到的精度水平。在使用GPS進行作業的時候，其是主要的計劃依據體現，然而在GPS定位測量中是否能夠全面有力的保障其順利的完成項目作業，也有著重要的作用。由此，我們可以將其看成是，在實踐工作中針對GPS測量儀器，首先必須要做的就是事先進行有效的檢驗，倘若沒有高效的檢驗儀器，那么在實踐作業過程當中便無法有效的完成作業，GPS也無法起到實際作用。

7 總結

綜上所述，在實踐中利用GPS進行作業測量，我們需要對其所體現出來的所有誤差進行全面有效的分析，綜合考慮各方面因素對GPS所造成的負面影響。然而在實踐作業中，想要有效的滿足GPS接收機的作業精度，那么其主要的誤差也便是上文所闡述出現的問題，所以我們專業的工作人員在實踐中對于產生這些問題的可能性，應當采取有效的措施盡量的給予避免問題發生，減少項目作業中的誤差出現，只有這樣才能夠更好的使用GPS進行測量，保證其測量數據的精確性。

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