GPS高程測量的影響因素探究

【摘要】GPS高程測量被廣泛應用于工程測量和大地測量等諸多領域，它具有全天候、高精度、全天時等優點，GPS的精準度對于高程測量有重要的影響。隨著社會的發展和科技的進步，GPS測量技術也需要不斷完善和發展。本文主要是介紹了GPS高程測量的基本原理，并在分析基本原理的基礎之上探析GPS的影響因素，最后提出了提高GPS高程測量的對策。

【關鍵詞】GPS高程測量；影響因素；對策

1 GPS高程測量的基本原理及應用現狀

高程測量的基準面是地面點高程的起算面，常見的高程基準面有三種：似大地水準面、大地水準面、橢球面，不同的高程基準面對應著相應的高程系統，依次為正常高、正高、大地高高程系統。由于似大地水準面所形成的體形是與整個地球最為接近的體形，因此通常采用似大地水準面作為高程基準面。

GPS技術在如今社會已經得到了廣泛應用，如此一來GPS精密測高便對傳統的水準測高造成了很大的威脅，GPS精密測高相對于傳統的水準測高具有以下幾點優勢：第一，測量的精確度高、誤差小，這一準確性在測站跨越距離上表現尤為突出；第二，測量效率高、速度快；第三，全天候、全自動。但是，受到似大地水準面模型的制約，GPS不能獲得精準測量結果，這一不精準在GPS大地高和海拔高的轉換中尤為突出，這一問題對于GPS高程的運用造成了直接影響。

2 影響GPS高程測量的因素

2.1天線高導致GPS高程測量的誤差

GPS高程測量的誤差源于天線高。GPS系統通過使用定長流動桿來減少誤差出現的可能，測量過程中使用三角架需要經常變化高度，所以對天線高測量進行仔細檢查是一項重要的工作。天線相位中心的變化也是一個不容易被注意的問題，天線的機械中心一般與電子相位中心不重合，電子相位中心的變化，這種變化是由接收信號的方位角、高度角和頻率造成的。所以說，電子相位中心的變化和整個可見天球的相位中心的變化都是重要的因素。

2.2衛星分布不對稱導致GPS高程測量的誤差

在確定平面位置時可以通過對衛星的選擇和觀測時段來保證衛星分布的基本對稱，達到減弱或者消除衛星信號傳播過程中的大氣延遲誤差和星歷誤差以及距離測量中的偏差。由于測高中被測衛星在地面上，所以衛星分布具有不對稱性，這種因素不可避免，這是由于GPS高程測量的本質所決定的。

2.3基線起算點的坐標誤差導致GPS高程測量的誤差

對基線的向量進行解算的過程中，起算點數據來源于該基線的某個端點坐標，因此這個端點坐標產生的誤差對基線向量解算具有重要影響。要將誤差降低，需要注意兩方面，一方面找到附近的關聯點，通過聯測提高精確度，另一方面通過反復解算降低誤差。

2.4多路徑效應導致GPS高程測量的誤差

多路徑效應即測站附近發射物反射來自衛星直接發射的信號和來自衛星的信號同時被接收機接受。兩種信號之間的相互影響產生了多路徑誤差。多路徑誤差分為兩種，直接的和間接的，多路徑效應是影響實時GPS測量GPS定位測量中心中的最嚴重的一種誤差。當觀測時間較短時，多路徑效應的影響會非常大，而當有足夠的觀測時間時，多路徑效應的影響則會因為衛星幾何位置的變化將其影響減小。天線周圍的環境對于多路徑效應有很大的影響。

除此之外，GPS儀器精度、起算點、GPS高程擬合數學模型等等對于GPS高程測量精度都有一定的影響。

3 提高GPS高程測量精度的對策

3.1 合理規劃設計GPS網圖形結構

GPS網絡結構對于高程精度有重要的影響。對數據采集活動進行合理有效地規劃，科學設計GPS網的圖形結構，能夠提高GPS高程測量的精度。因此強化圖形結構對于數據的采集、觀測的精度是提高GPS高程測量精度的有效措施。GPS網形結構的優化受到實際情況的限制，通常情況下，多采用全面三邊網網形，這種網型結構強度好，具有較高精度的點位。另外對于網型結構的設計要與實際情況相結合，例如四邊網和導線網適宜加密控制網或工程控制網，在山區觀測，可使用整體三角網，這樣不但便于觀測更節約成本

3.2 GPS選點需要遵循適當選點的原則

GPS的觀測精度受點位選取的影響，適當選點才能提高精度。適當選點需要充分了解測區的原有控制點的實際情況，按照測區情況具體情況具體分析，掌握測量工程對精度的定位，根據這一定位，了解測區情況，根據觀測規范進行GPS的選點。選點的主要原則有：首先，選擇視野開闊的空間安排測站，場內的障礙物高度角不得大于15度；其次，測站必須要與高壓設備、電力設備保持一定的距離，避免周圍磁場干擾信號；再次，測站要遠離大片的水域和高電磁反應；最后，將易于保存和觀測的地方作為點位的安排地。

3.3 確保高質量的星歷和參考坐標

星歷和參考坐標的影響主要體現在對三維坐標方面。在進行星歷和參考坐標設計的過程中，應該將雙頻機觀測、同步觀測和電離層模型更改結合起來，得到其差值，從而降低電離層誤差對觀測結果產生的不利影響。

3.4 正確選擇衛星的空間位置，確保其能見度

衛星的空間位置和能見度對于高程測量有很大的影響。空間位置與精度因子有直接的關系，據相關調查研究顯示，精度因子與GPS絕對定位之間呈現正比例關系，然而精度因子又受到衛星幾何分布的影響。當測站與觀測衛星構成的幾何體體積越大，空間位置精度因子越小，觀測進度越高。

4 結語

隨著社會的發展和科技的進步，GPS高程測量廣泛應用于生產生活的各個領域。對于人們的生活有著重要的作用和影響，而GPS高程測量中的誤差難以避免，影響其誤差的因素有很多，如何避免誤差的存在是當前亟待解決的問題。綜上所述，在實際的工作中，相關工作人員一定要把對GPS高程測量的影響因素進行全面整合，不斷提高GPS高程測量的精度，為之后的工作打下堅實的基礎。

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