論GPS測量的誤差及精度控制分析

摘 要：本文結(jié)合筆者多年實踐工作經(jīng)驗，針對在GPS測量過程當(dāng)中所出現(xiàn)的主要誤差源，以及所出現(xiàn)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(guān)分析，與大家共同探討。

關(guān)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(wǎng)設(shè)計

1.1 GPS 測量的誤差源

在實際項目中使用GPS進(jìn)行測量，按照生產(chǎn)源可以將其所出現(xiàn)的誤差有效的分成三部分：首先，GPS本身信號所導(dǎo)致的誤差；其次，信號在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中出現(xiàn)了誤差；最后，GPS接收機(jī)出現(xiàn)誤差。這三大部分出現(xiàn)誤差，其中又包含諸多細(xì)小的問題所產(chǎn)生的影響。

1.2 GPS 定位網(wǎng)的設(shè)計

GPS在實踐測量的過程中，我們根據(jù)其所呈現(xiàn)出來的誤差可以有效的看出，GPS網(wǎng)的設(shè)計將過去傳統(tǒng)的測角以及邊角等，都進(jìn)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(jìn)行考慮，對于圖形強(qiáng)度的考慮則就相應(yīng)的可以給予忽略，在使用中也不需要刻意的設(shè)置制高點。因此，項目中使用GPS網(wǎng)的設(shè)計，在一定程度上顯得非常方便，工作人員能夠靈活的進(jìn)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(wèi)星與用戶使用的接收機(jī)視線方向所呈現(xiàn)出來的電子密度有關(guān)，接收視線方向如果處于垂直視線，那么所體現(xiàn)出來的延遲值在夜間平均可以達(dá)到三米，在白天的時候延遲值可以達(dá)到十五米，然而在低仰視角度情況中，所出現(xiàn)的延遲值分別是九米和四十五米，并且在反常時期所出現(xiàn)的延遲值還會進(jìn)一步增加。

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

3 對流層的信號傳播延遲

出現(xiàn)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(dá)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(jìn)行改正。大氣分量所占用的數(shù)值雖然不大，但是它隨著緯度和高度出現(xiàn)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(yīng)的變高，并且除此之外還隨著時間變化的非常快。在實踐中對于空氣中的水汽與干氣非常的難以預(yù)測，因此在實踐當(dāng)中進(jìn)行大氣測試，通常都是干氣和濕氣兩者融合在一起的數(shù)值，所以對于準(zhǔn)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(xiàn)的主要影響是天頂方向。由于他們之間具有相關(guān)性，在短基線測量中，對此能夠很好的進(jìn)行消除，在長基線測量中采取雙頻接收機(jī)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(qiáng)弱和用戶天線抗衡反射波的能力。用戶天線附設(shè)仰徑板，當(dāng)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(jī)天線附近的水平面、垂直面和斜面都會使GPS 信號產(chǎn)生鏡反射。因此，選擇GPS 點位時應(yīng)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(chǎn)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(jī)本身震蕩所產(chǎn)生的相位與接收到的衛(wèi)星載波，兩者之間所形成的相位差。在實踐進(jìn)行測量的時候，所測量的部分只能測到不足1周的小數(shù)。周跳產(chǎn)生的原因，可以分成外部原因和接收機(jī)質(zhì)量問題。在進(jìn)行動態(tài)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(dǎo)致信號丟失等等因素是其外部原因體現(xiàn)。主要是由于衛(wèi)星信號在接收機(jī)電路中受到其他介質(zhì)的干擾，由此導(dǎo)致所接受的信號丟失，還有就是接收機(jī)本身信號處理單元質(zhì)量不合格等等是接收機(jī)質(zhì)量問題，因此在實際中需要這兩個方面因素進(jìn)行充分考慮，盡量避免此問題在工作中產(chǎn)生。

5.2 周跳對點位坐標(biāo)的影響

GPS在相位測量的時候，觀測數(shù)據(jù)如果大于10周的周跳，那么在處理數(shù)據(jù)的時候很容易被發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)⑵浣o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(dāng)中就很難被發(fā)現(xiàn)。所以，對于坐標(biāo)的精確度就會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。根據(jù)拉碴佩利所做出的統(tǒng)計，一個周跳針對經(jīng)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(wèi)星只存在一個周跳，那么在觀測中也將會產(chǎn)生幾厘米的誤差。

6 GPS 測量儀器的質(zhì)量檢定

綜合上文筆者針對GPS接收機(jī)的諸多誤差進(jìn)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(dá)到的精度水平。在使用GPS進(jìn)行作業(yè)的時候，其是主要的計劃依據(jù)體現(xiàn)，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(yè)，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(jìn)行有效的檢驗，倘若沒有高效的檢驗儀器，那么在實踐作業(yè)過程當(dāng)中便無法有效的完成作業(yè)，GPS也無法起到實際作用。

7 總結(jié)

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

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