【摘要】近年來，GPS技術(shù)取得了重大突破和進(jìn)步，在測量領(lǐng)域倍受青睞和尊重，而GPS技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用也日益深入。然而，由于各種條件的限制和制約，GPS測量的誤差是無法完全避免的。隨著測量精度控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，分析誤差來源，采取創(chuàng)新的或優(yōu)化的控制策略是非常必要的。本文對GPS測量的誤差及精度控制進(jìn)行了分析，以期為GPS測量精度的研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】GPS測量;誤差源;精度控制

GPS是全球定位系統(tǒng)，是時代發(fā)展和信息技術(shù)普及的必然結(jié)果。基于GPS技術(shù)的優(yōu)勢，它逐漸沖擊了傳統(tǒng)的測量方法。GPS測量一般需要主控站，注入站和監(jiān)測站的配合，具有三維坐標(biāo)表示和全局性，測量時間短，全天候，高效性和連續(xù)性的特點(diǎn)。因此，GPS測量的應(yīng)用已逐漸形成趨勢和潮流。目前，為了提高測量精度，為后續(xù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，各行各業(yè)都需要將GPS測量的誤差降至最低，這對誤差源的探測產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。只有加大對精度控制的重視和投入，才能促進(jìn)GPS測量的可持續(xù)發(fā)展。

1、GPS測量技術(shù)的相關(guān)概述

GPS技術(shù)起源于美國，是20世紀(jì)70年代美國政府的軍事導(dǎo)航。隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的成熟，GPS技術(shù)不僅局限于軍事服務(wù)，而且逐漸向公共領(lǐng)域傾斜和擴(kuò)展。GPS系統(tǒng)由三部分組成，GPS信號接收器，GPS衛(wèi)星星座和地面控制系統(tǒng)。工作原理是地面控制系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星組發(fā)送的信息計(jì)算，然后繪制三維坐標(biāo)系，最后定位地面目標(biāo)。目前，GPS技術(shù)已在現(xiàn)代測量中得到廣泛應(yīng)用，其在測量領(lǐng)域的地位因其不可替代的作用和價(jià)值而具有無可比擬性。特別是在社會科學(xué)技術(shù)的推動下，GPS測量在接收，解碼信號和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理方面不斷優(yōu)化，并逐步向更加精確和方便的方向發(fā)展。

2、GPS測量誤差產(chǎn)生原因分析

根據(jù)GPS測量的原理和目標(biāo)的確定，衛(wèi)星、信號傳播和地面接收裝置都會導(dǎo)致測量誤差的發(fā)生，因此，分析GPS測量誤差的原因應(yīng)從以下三個方面入手：

2.1衛(wèi)星軌道方面存在的誤差

測量過程中，首先需要確定衛(wèi)星的位置，并通過星歷釋放衛(wèi)星的位置，可以說星歷與衛(wèi)星軌道是緊密相連的。衛(wèi)星星歷的測量與跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)是分不開的，因?yàn)樵诘孛娼邮蘸捅O(jiān)測數(shù)據(jù)時，必然受到攝動力等諸多因素的制約，從而使發(fā)送到地面監(jiān)測站的信號發(fā)生偏差，最終導(dǎo)致衛(wèi)星軌道與星歷之間的誤差。此外，衛(wèi)星的實(shí)際位置與星歷提供的坐標(biāo)之間不可避免地存在測量偏差，其中星歷誤差是GPS測量誤差的主要原因之一。

2.2衛(wèi)星傳輸信號方面存在的誤差

①GPS在衛(wèi)星信號傳輸過程中，會受到功率層的影響，從而造成延遲。傳播效應(yīng)也與電子密度密切相關(guān)，特別是低仰角和垂直方向引起的延遲差非常顯著，在異常期甚至更高。②由于GPS信號傳播形式使光在真空中的傳播速度有很大的不同，從而不可避免地會出現(xiàn)延遲。③多徑誤差也是影響信號傳輸誤差的一個重要因素。其原因是GPS信號在傳輸?shù)浇邮仗炀€之前會反復(fù)反射，影響到線性波信號的接收設(shè)備。

2.3地面接受裝置存在誤差

地面接收裝置的誤差是不可忽略的。①GPS觀測畢竟需要人工完成，測量人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力已成為減少數(shù)據(jù)誤差的關(guān)鍵因素。測量設(shè)備的精度和先進(jìn)性也會限制檢測數(shù)據(jù)的有效性，其中GPS信號接收天線關(guān)系到定位的精度和準(zhǔn)確度。②在接收信號的過程中，容易受到位置的影響，信號強(qiáng)度不穩(wěn)定，導(dǎo)致相位中心發(fā)生變化。此外，石英晶體振蕩器是GPS信號接收機(jī)中常用的器件，其穩(wěn)定性具有一定的間隔范圍。一旦接收器時鐘偏離衛(wèi)星時鐘，測量結(jié)果將受到影響。

3、GPS測量精度控制的有效方法

3.1加強(qiáng)衛(wèi)星測控

為了控制GPS測量的精度，首先要加強(qiáng)對衛(wèi)星精度的控制。從基本測量精度出發(fā)，可以取得較好的結(jié)果。在衛(wèi)星精度控制中，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)明確影響衛(wèi)星歷誤差的原因，加強(qiáng)對誤差的控制。同時利用GPS跟蹤網(wǎng)確定衛(wèi)星軌道，嚴(yán)格控制和優(yōu)化地心坐標(biāo)精度，優(yōu)化相對坐標(biāo)值，提高GPS測量精度。同時，要對觀測到的衛(wèi)星觀測值進(jìn)行詳細(xì)記錄，以不斷提高星歷的誤差，提高星歷的精度，從而對GPS測量技術(shù)的精度控制進(jìn)行綜合控制。

3.2加強(qiáng)信號傳播精度控制

在GPS測量過程中，電離層延遲，太陽氣壓和對流層折射是造成信號傳播誤差的主要原因。針對電離層延遲引起的精度誤差，應(yīng)提高同步測量的范圍和效率，對電離層進(jìn)行仿真分析，并通過實(shí)驗(yàn)提高GPS測量的精度。針對對流層折射引起的誤差，一方面，有關(guān)人員應(yīng)同步觀測和計(jì)算差值，以保證精度的持續(xù)性和有效性;另一方面，需要對對流層進(jìn)行建模，掌握對流層參數(shù)，減少大氣對流層參數(shù)對信號的影響，降低GPS測量的精度。

3.3加強(qiáng)地面接受信號的控制

針對衛(wèi)星信號接收過程中的各種誤差源，應(yīng)做好以下幾個方面的工作：一是提高工作人員的業(yè)務(wù)水平，保證地面接收機(jī)的靈活操作，保證測試的有效性，有效避免誤差的產(chǎn)生，嚴(yán)格控制GPS測量的精度。其次，在測繪儀器技術(shù)不斷更新的過程中，接收機(jī)的性能也要不斷更新，以保證兩者的一致性，減少誤差的產(chǎn)生。同時，對儀器的性能進(jìn)行定期檢查，保證儀器性能良好，以保證被檢信號的準(zhǔn)確性，減少測量誤差。第三，要不斷加強(qiáng)對觀測人員的培訓(xùn)，確保觀測人員重視誤差源的控制，確保數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)整理等的專業(yè)性和科學(xué)性，加強(qiáng)精度控制力度。最后，注意天線中心位置的控制，確保天線幾何中心與相位中心重合，全面控制GPS測量精度。

結(jié)論：

GPS測量誤差源的控制是GPS技術(shù)應(yīng)用中需要考慮的主要問題。為了解決誤差源問題，促進(jìn)GPS測量水平的提高，必須正確認(rèn)識測量誤差的具體表現(xiàn)，包括接收機(jī)誤差，信號誤差本身和信號傳輸誤差，并根據(jù)其誤差特性選擇合適的精度控制方法，從而進(jìn)一步提高GPS測量水平。

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作者簡介：

肖永飛，男，1980.07，陜西西安人，本科，工程師，研究方向： GPS測量及數(shù)據(jù)處理，水準(zhǔn)測量及數(shù)據(jù)處理，航空攝影。