摘 要 GPS測量與其他所有測量技術手段一樣，都不可能避免地會產生誤差。鑒于此，本文對GPS測量誤差的來源進行了分析，并在此基礎上提出了保障測量精度的對策，希望對采用GPS進行工程測量的相關工作能夠有所借鑒。
關鍵詞 GPS測量，誤差來源，對策
1引言
GPS（Global Positioning System，GPS）是一種高新測繪技術，是當代許多科技成果融合發(fā)展而形成的。目前在很多工程測量領域，GPS都已經可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量技術手段，并且收到了良好的應用效果，但這并不是說明GPS測量就不存在誤差，與其他所有測量技術手段一樣，GPS測量同樣不能完全杜絕測量誤差的出現(xiàn)，我們所能做的就是針對誤差產生的原因進行分析，并采取措施加以控制，以確保GPS的測量精度滿足測量使用需求。
在實際應用過程中，因為GPS是一個龐大的系統(tǒng)，所以其系統(tǒng)組成比較復雜，這導致系統(tǒng)中任何一個部分都有可能成為誤差來源，而這些誤差對測量結果的影響程度不一，誤差的傳播和放大過程也存在差異，如果不對GPS的定位原理和誤差理論有充分的了解和掌握，則測量結果的精度就無從得到保證，更談不上采取措施對測量結果的質量進行控制。鑒于此，本文對GPS測量誤差的來源進行了分析，并在此基礎上提出了保障測量精度的對策，希望對采用GPS進行工程測量的相關工作能夠有所借鑒。
2GPS測量誤差的來源
GPS測量誤差通常來說可以分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類。前者主要指由GPS系統(tǒng)運行產生的誤差，如星歷誤差、衛(wèi)星時鐘誤差以及接收設備誤差等，這類誤差的產生通常很難避免；而后者則主要包括由信號多路徑所產生的誤差等。一般而言，系統(tǒng)誤差對測量結果的影響要遠大于偶然誤差，它是GPS測量誤差的主要來源，雖然系統(tǒng)誤差的產生很難避免，但這并不是說它就不能被消除，因為系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，所以采取一定的措施是可以對這些誤差的影響進行減弱甚至消除的。本文對GPS測量誤差的來源進行了系統(tǒng)地分析，并將其概括為以下三個方面：
2.1由衛(wèi)星部分產生的主要誤差
1.衛(wèi)星星歷的誤差
在實際應用中，根據衛(wèi)星星歷確定的衛(wèi)星空間位置與衛(wèi)星的實際空間位置不可能完全一致，二者間必然存在一定的誤差。因為衛(wèi)星在空中運行受到多種攝動力的影響，而這些影響很難在地面監(jiān)控站進行準確測定，所以就會造成所測定的衛(wèi)星軌道不準確，而又因為地面監(jiān)測到的衛(wèi)星軌道不準確，就會使得根據衛(wèi)星軌道外推計算得到的廣播星歷（包括由地面注入站給衛(wèi)星的廣播星歷和由衛(wèi)星向地面發(fā)送的廣播星歷）不準確，使得依據廣播星歷提供的衛(wèi)星位置與實際位置間存在誤差。
2.衛(wèi)星時鐘的鐘差
在采用GPS進行測量的過程中，需要計算信號由衛(wèi)星傳播到接收設備間得距離，而這個距離則通過信號傳播速度乘以傳播時間進行計算，但實際卻是無論是衛(wèi)星時鐘還是地面接收設備的時鐘都存在一定的誤差，即使采用高精度的原子鐘，也不能完全改正衛(wèi)星鐘的鐘面時與GPS 時之間的同步誤差及衛(wèi)星鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步誤差，而這個誤差就會反映到距離誤差當中。
2.2由信號傳播產生的主要誤差
1.電離層折射產生的誤差
當衛(wèi)星信號經過電離層時，則無論其傳播路徑還是傳播速度都會發(fā)生一定的變化，而這種變化會反映到距離計算的結果中。
2.多路徑產生的誤差
在實際應用過程中，接收設備可能不只接收來自衛(wèi)星的直接信號，它接收的信號當中可能還包括天線周邊一些物體的反射信號，而這些信號的疊加會使信號相位出現(xiàn)改變，進而產生測量誤差。與其他形式的誤差相比，這種誤差出現(xiàn)的幾率并不高，但它的產生與全部測站的環(huán)境都有一定的關聯(lián)，且往往具有表現(xiàn)形式不同的特點，因而在進行高精度的GPS測量時，其出現(xiàn)的可能性也不低。
3.周跳產生的誤差
在應用GPS進行測量作業(yè)時，一般多采用相位觀測值觀測法。所謂相位觀測值，即指接收機振蕩后的相位與衛(wèi)星載波相位間的落差。但在實際觀測過程中，因為受一些不可控因素的干擾，可能在短時間內失去對衛(wèi)星的跟蹤，這時就無法測量相位的變化情況，我們稱之為“周跳”，而這會引起測量誤差。
2.3由接收設備和其他因素引起的誤差
1.與接收設備有關的誤差
在實際工作中，與接收設備有關的誤差主要包括接收機的時鐘存在誤差、位置存在誤差以及天線相位中心位置存在誤差等，這些誤差都會對距離測量造成一定的影響，使最終的測量結果出現(xiàn)誤差。
2.其他因素引起的誤差
其他因素誤差主要包括錯誤的測量天線高、錯誤的測站名、對中整平誤差、選擇了錯誤的天線類型以及接收機設置錯誤等，而這些誤差通常都是因為工作失誤造成的。實際工作中，通過加強檢查，制定并落實嚴格的測量程序，確保整個測量流程都符合相關標準和規(guī)范的要求，則這些誤差往往都可以進行避免。
3保障GPS測量精度的對策
3.1衛(wèi)星部分誤差的消除
對于星歷誤差，可以通過不斷改進定軌技術和攝動力模型以獲得較好的定規(guī)精度，也可以采用相對定位作業(yè)模式，用同步觀測值求差來降低或消除這一誤差；對衛(wèi)星時鐘誤差，可以通過模型和數(shù)據處理方法進行修正，如接收機鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步誤差可通過觀測量求差（或差分）加以消除。
3.2信號傳播誤差的消除
1.降低電離層誤差
在實際測量過程中，通過應用電離層改正的模型可完成修正作業(yè)；通過在基線兩端設兩臺接收機并進行同步觀測，然后將所得觀測量求差的方法也可以有效降低由電離層折射而造成影響。
2.降低多路徑誤差
因為多路徑誤差的產生與測站環(huán)境直接相關，所以在選擇測站時，要盡量避免山坡、山谷、盆地或者大面積平靜水域等容易造成傳播信號反射的區(qū)域。
3.開展周跳探測與修復
首先，要對接收機及其周邊環(huán)境進行檢查，排除潛在干擾因素的影響，以盡量避免周跳現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，如果測量數(shù)據中出現(xiàn)周跳，則必須對周跳全部進行探測和修復，這項工作要在觀測數(shù)據預處理時開展。
3.3接收設備誤差的消除
要減弱接收設備的誤差對測量精度的影響，就必須在測量工作開展之前就對接收設備的性能、工作特性及其要達到的精度要求進行充分的了解，尤其要重點對接收機進行檢驗，檢驗項目主要包括：天線相位中心穩(wěn)定性、內部噪聲水平、野外作業(yè)性能、測量精度水平以及測量數(shù)據質量等，只有全部檢驗項目合格的設備才能投入實際的測量作業(yè)中。
4結束語
近年來，我國加大了對GPS測量技術的應用，并取得了一定的應用成效，但GPS測量技術本身也同其他測量技術一樣，都不可能避免地會產生誤差。今后的工作應加大對GPS測量誤差的產生機理和影響程度的研究，通過制定并實施有針對性地誤差消除對策，以全面提高GPS測量的技術和應用水平，提高其測量精度和效率。
參考文獻
[1] 吳成開.研究GPS測量的誤差影響及應對措施[J].科技致富向導，2014， （21）：282
[2] 廖建波.芻議GPS的優(yōu)勢和提高GPS測量與精度的做法[J].建材與裝飾，2014， （25）：164-165
[3] 孫雪卉.GPS土地測繪精度的主要影響因素分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2015， （9）：101-102
[4] 馬維康.剖析GPS誤差分析和精度控制[J].地球，2015，（1）：296
[5] 陳蘇.GPS定位誤差分析及解決方法[J].低碳世界，2014，（18）：129-130
關鍵詞 GPS測量，誤差來源，對策
1引言
GPS（Global Positioning System，GPS）是一種高新測繪技術，是當代許多科技成果融合發(fā)展而形成的。目前在很多工程測量領域，GPS都已經可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量技術手段，并且收到了良好的應用效果，但這并不是說明GPS測量就不存在誤差，與其他所有測量技術手段一樣，GPS測量同樣不能完全杜絕測量誤差的出現(xiàn)，我們所能做的就是針對誤差產生的原因進行分析，并采取措施加以控制，以確保GPS的測量精度滿足測量使用需求。
在實際應用過程中，因為GPS是一個龐大的系統(tǒng)，所以其系統(tǒng)組成比較復雜，這導致系統(tǒng)中任何一個部分都有可能成為誤差來源，而這些誤差對測量結果的影響程度不一，誤差的傳播和放大過程也存在差異，如果不對GPS的定位原理和誤差理論有充分的了解和掌握，則測量結果的精度就無從得到保證，更談不上采取措施對測量結果的質量進行控制。鑒于此，本文對GPS測量誤差的來源進行了分析，并在此基礎上提出了保障測量精度的對策，希望對采用GPS進行工程測量的相關工作能夠有所借鑒。
2GPS測量誤差的來源
GPS測量誤差通常來說可以分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類。前者主要指由GPS系統(tǒng)運行產生的誤差，如星歷誤差、衛(wèi)星時鐘誤差以及接收設備誤差等，這類誤差的產生通常很難避免；而后者則主要包括由信號多路徑所產生的誤差等。一般而言，系統(tǒng)誤差對測量結果的影響要遠大于偶然誤差，它是GPS測量誤差的主要來源，雖然系統(tǒng)誤差的產生很難避免，但這并不是說它就不能被消除，因為系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，所以采取一定的措施是可以對這些誤差的影響進行減弱甚至消除的。本文對GPS測量誤差的來源進行了系統(tǒng)地分析，并將其概括為以下三個方面：
2.1由衛(wèi)星部分產生的主要誤差
1.衛(wèi)星星歷的誤差
在實際應用中，根據衛(wèi)星星歷確定的衛(wèi)星空間位置與衛(wèi)星的實際空間位置不可能完全一致，二者間必然存在一定的誤差。因為衛(wèi)星在空中運行受到多種攝動力的影響，而這些影響很難在地面監(jiān)控站進行準確測定，所以就會造成所測定的衛(wèi)星軌道不準確，而又因為地面監(jiān)測到的衛(wèi)星軌道不準確，就會使得根據衛(wèi)星軌道外推計算得到的廣播星歷（包括由地面注入站給衛(wèi)星的廣播星歷和由衛(wèi)星向地面發(fā)送的廣播星歷）不準確，使得依據廣播星歷提供的衛(wèi)星位置與實際位置間存在誤差。
2.衛(wèi)星時鐘的鐘差
在采用GPS進行測量的過程中，需要計算信號由衛(wèi)星傳播到接收設備間得距離，而這個距離則通過信號傳播速度乘以傳播時間進行計算，但實際卻是無論是衛(wèi)星時鐘還是地面接收設備的時鐘都存在一定的誤差，即使采用高精度的原子鐘，也不能完全改正衛(wèi)星鐘的鐘面時與GPS 時之間的同步誤差及衛(wèi)星鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步誤差，而這個誤差就會反映到距離誤差當中。
2.2由信號傳播產生的主要誤差
1.電離層折射產生的誤差
當衛(wèi)星信號經過電離層時，則無論其傳播路徑還是傳播速度都會發(fā)生一定的變化，而這種變化會反映到距離計算的結果中。
2.多路徑產生的誤差
在實際應用過程中，接收設備可能不只接收來自衛(wèi)星的直接信號，它接收的信號當中可能還包括天線周邊一些物體的反射信號，而這些信號的疊加會使信號相位出現(xiàn)改變，進而產生測量誤差。與其他形式的誤差相比，這種誤差出現(xiàn)的幾率并不高，但它的產生與全部測站的環(huán)境都有一定的關聯(lián)，且往往具有表現(xiàn)形式不同的特點，因而在進行高精度的GPS測量時，其出現(xiàn)的可能性也不低。
3.周跳產生的誤差
在應用GPS進行測量作業(yè)時，一般多采用相位觀測值觀測法。所謂相位觀測值，即指接收機振蕩后的相位與衛(wèi)星載波相位間的落差。但在實際觀測過程中，因為受一些不可控因素的干擾，可能在短時間內失去對衛(wèi)星的跟蹤，這時就無法測量相位的變化情況，我們稱之為“周跳”，而這會引起測量誤差。
2.3由接收設備和其他因素引起的誤差
1.與接收設備有關的誤差
在實際工作中，與接收設備有關的誤差主要包括接收機的時鐘存在誤差、位置存在誤差以及天線相位中心位置存在誤差等，這些誤差都會對距離測量造成一定的影響，使最終的測量結果出現(xiàn)誤差。
2.其他因素引起的誤差
其他因素誤差主要包括錯誤的測量天線高、錯誤的測站名、對中整平誤差、選擇了錯誤的天線類型以及接收機設置錯誤等，而這些誤差通常都是因為工作失誤造成的。實際工作中，通過加強檢查，制定并落實嚴格的測量程序，確保整個測量流程都符合相關標準和規(guī)范的要求，則這些誤差往往都可以進行避免。
3保障GPS測量精度的對策
3.1衛(wèi)星部分誤差的消除
對于星歷誤差，可以通過不斷改進定軌技術和攝動力模型以獲得較好的定規(guī)精度，也可以采用相對定位作業(yè)模式，用同步觀測值求差來降低或消除這一誤差；對衛(wèi)星時鐘誤差，可以通過模型和數(shù)據處理方法進行修正，如接收機鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步誤差可通過觀測量求差（或差分）加以消除。
3.2信號傳播誤差的消除
1.降低電離層誤差
在實際測量過程中，通過應用電離層改正的模型可完成修正作業(yè)；通過在基線兩端設兩臺接收機并進行同步觀測，然后將所得觀測量求差的方法也可以有效降低由電離層折射而造成影響。
2.降低多路徑誤差
因為多路徑誤差的產生與測站環(huán)境直接相關，所以在選擇測站時，要盡量避免山坡、山谷、盆地或者大面積平靜水域等容易造成傳播信號反射的區(qū)域。
3.開展周跳探測與修復
首先，要對接收機及其周邊環(huán)境進行檢查，排除潛在干擾因素的影響，以盡量避免周跳現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，如果測量數(shù)據中出現(xiàn)周跳，則必須對周跳全部進行探測和修復，這項工作要在觀測數(shù)據預處理時開展。
3.3接收設備誤差的消除
要減弱接收設備的誤差對測量精度的影響，就必須在測量工作開展之前就對接收設備的性能、工作特性及其要達到的精度要求進行充分的了解，尤其要重點對接收機進行檢驗，檢驗項目主要包括：天線相位中心穩(wěn)定性、內部噪聲水平、野外作業(yè)性能、測量精度水平以及測量數(shù)據質量等，只有全部檢驗項目合格的設備才能投入實際的測量作業(yè)中。
4結束語
近年來，我國加大了對GPS測量技術的應用，并取得了一定的應用成效，但GPS測量技術本身也同其他測量技術一樣，都不可能避免地會產生誤差。今后的工作應加大對GPS測量誤差的產生機理和影響程度的研究，通過制定并實施有針對性地誤差消除對策，以全面提高GPS測量的技術和應用水平，提高其測量精度和效率。
參考文獻
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[5] 陳蘇.GPS定位誤差分析及解決方法[J].低碳世界，2014，（18）：129-130
