當(dāng)前工程測(cè)量中GPS技術(shù)的精度控制分析

楊智馨

（哈爾濱市國(guó)土資源勘測(cè)規(guī)劃院，哈爾濱 150090）

GPS控制測(cè)量是工程測(cè)量的重要組成部分，具有精準(zhǔn)性的特點(diǎn)，已成為當(dāng)前工程測(cè)量的重要手段，在促進(jìn)工程測(cè)量智能化、自動(dòng)化以及規(guī)模化發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

1 GPS技術(shù)的內(nèi)涵分析

GPS是利用地面的接收設(shè)備、衛(wèi)星等組成結(jié)構(gòu)，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。GPS技術(shù)通過建立數(shù)學(xué)中的三維空間坐標(biāo)，計(jì)算出各組成結(jié)構(gòu)之間的距離，從而將信息通過衛(wèi)星傳輸給地面的接收設(shè)備，是信息社會(huì)飛速發(fā)展的標(biāo)志之一。GPS技術(shù)的運(yùn)作原理是以空間環(huán)境飛行衛(wèi)星為載體，以具備某種特定定位信息屬性與頻率屬性的無線電信號(hào)為對(duì)象，由衛(wèi)星向地面相應(yīng)接收裝置發(fā)送信息，以此實(shí)現(xiàn)定位測(cè)量的功能。

2 GPS技術(shù)的特征分析

GPS技術(shù)是工程測(cè)量中的一種重要方法，是信息技術(shù)與空間技術(shù)等高新技術(shù)的綜合集成。在工程測(cè)量中，因具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用。

2.1 定位精度高

利用GPS技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航，即可實(shí)時(shí)確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維位置和速度，可采用不同方法對(duì)平面與高程進(jìn)行施測(cè)。GPS測(cè)量的精度要高于常規(guī)測(cè)量。

2.2 觀測(cè)時(shí)間短

GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，同時(shí)GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便，也可省去工程建設(shè)中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測(cè)量工作，縮短了觀測(cè)時(shí)間。

2.3 儀器操作簡(jiǎn)便

GPS接收機(jī)的不斷改進(jìn)，促使儀器操作的自動(dòng)化和智能化程度提高，觀測(cè)人員只需對(duì)整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。

3 影響工程測(cè)量中GPS精度的因素分析

受各種因素的制約，GPS測(cè)量的精度往往會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在工程測(cè)量中影響GPS測(cè)量精度的因素主要有：

3.1 GPS衛(wèi)星

GPS衛(wèi)星是影響GPS測(cè)量精度的重要原因。衛(wèi)星星歷同單點(diǎn)定位的精度息息相關(guān)，在測(cè)量中衛(wèi)星的實(shí)際位置同星歷給出的位置不一致，兩者之間發(fā)生誤差，嚴(yán)重影響精密相對(duì)定位。

3.2 衛(wèi)星信號(hào)傳播

衛(wèi)星信號(hào)在傳播過程中，因?yàn)榇髿鈱訉?duì)信號(hào)的折射，電離層彌散特性的影響和測(cè)站周圍有很多反射物的折射，從而導(dǎo)致傳播路徑發(fā)生偏差，傳播的速度發(fā)生變化，這些因素都嚴(yán)重影響了GPS測(cè)量精度。

3.3 接收設(shè)備

接收設(shè)備包括接收機(jī)的位置和接收機(jī)天線相位中心位置。接收天線的相位中心位置是影響GPS測(cè)量精度的關(guān)鍵。當(dāng)信號(hào)被輸入后，該相位中心依據(jù)信號(hào)的輸入方向與輸入強(qiáng)度的變化，隨時(shí)發(fā)生變化，實(shí)際的相位中心位置與理論上位置不符，影響GPS測(cè)量精度。

4 控制工程測(cè)量中GPS精度的措施

為避免工程測(cè)量中GPS技術(shù)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，可以采用降低電離層、多路徑、衛(wèi)星軌道以及周跳等各方面產(chǎn)生的誤差。在工程測(cè)量中可采取如下措施來控制GPS的精度：

4.1 降低電離層引起的誤差

4.1.1 雙頻觀測(cè)

雙頻觀測(cè)主要是對(duì)兩個(gè)偽距進(jìn)行測(cè)量，按照電離層的折射以及信號(hào)頻率特性，在對(duì)兩個(gè)偽距進(jìn)行觀測(cè)所得值中，將電離層的折射改正數(shù)求出，進(jìn)而提高GPS測(cè)量的精度。

4.1.2 利用電離層模型進(jìn)行修正

單頻GPS接收機(jī)，一般是采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型，或其他適合的電離層模型對(duì)觀測(cè)量加以修正。

4.1.3 同步觀測(cè)值求差

衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)各觀測(cè)站的路徑相近，所經(jīng)過的介質(zhì)狀況相似，因此，利用兩臺(tái)接收機(jī)于基線兩端同步進(jìn)行觀測(cè)而且取其觀測(cè)量之間的差，將電離層折射的影響有效降低。

4.2 降低多路徑誤差

GPS在測(cè)量過程中，為避免出現(xiàn)多路徑的誤差現(xiàn)象，一定要選擇合理的站點(diǎn)。測(cè)站點(diǎn)要設(shè)在距大面積平靜水面一段距離的地方，要避開山坡、山谷以及盆地，翻耕之后的土地，與其他粗糙不平的地面之間具有很差的反射能力，是設(shè)置站點(diǎn)的最佳選擇。長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，接收機(jī)天線方面應(yīng)選擇造型適宜且屏蔽良好的天線和合理的截止高度角，大大降低多路徑誤差帶來的影響。

4.3 確定GPS的衛(wèi)星軌道

區(qū)域性的GPS跟蹤網(wǎng)將對(duì)GPS衛(wèi)星軌道予以確定。在精度較低的實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位工作中，從導(dǎo)航電文中所獲得的衛(wèi)星軌道信息為準(zhǔn)，不再考慮衛(wèi)星軌道實(shí)際存在的誤差。在衛(wèi)星運(yùn)行過程中因?yàn)楦鞣N不同的攝動(dòng)力對(duì)其產(chǎn)生影響，衛(wèi)星就會(huì)產(chǎn)生繁瑣的運(yùn)行軌道。要注意跟蹤站地心坐標(biāo)的精度，通過強(qiáng)約束全球站松弛軌道的加權(quán)約束基準(zhǔn)的辦法，取得的相對(duì)坐標(biāo)值將在5 cm以上。因此，只要能夠?qū)⒏櫥具M(jìn)行數(shù)據(jù)分析，就能夠?qū)④壍赖恼`差修改成正值，精密星歷就能夠傳送給客戶。

4.4 檢定接收設(shè)備的質(zhì)量

檢定接收設(shè)備是GPS定位測(cè)量順利完成的重要保證，是制訂GPS作業(yè)計(jì)劃的依據(jù)。因此，GPS接收設(shè)備必須進(jìn)行作業(yè)前的檢驗(yàn),充分了解接收設(shè)備的性能、工作特性及其可能達(dá)到的精度水平。需要對(duì)天線相位中心穩(wěn)定性、野外作業(yè)性能及不同測(cè)程精度、頻標(biāo)穩(wěn)定性和高低溫性能等項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。

5 結(jié)語

總之，GPS技術(shù)是當(dāng)前工程測(cè)量中最重要的技術(shù)手段之一。針對(duì)GPS在工程測(cè)量過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象，通過選擇有效的精度控制措施，改進(jìn)GPS技術(shù)，能夠提高GPS的精度，從而有效地提高整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量。

［1］許其鳳.GPS衛(wèi)星導(dǎo)航與精密定位［M］.北京：解放軍出版社,1994.

［2］白彥錕.GPS測(cè)量的誤差分析［J］.科技資訊，2005，（25）：66-67.