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浅谈利用GPS进行控制测量精度控制【摘要】本文在阐述GPS工作原理的基础上，分析了GPS测量的主要误差来源及消弱方法，包括卫星历的误差控制、信号传播误差控制、观测误差精度控制、接收机时钟精度控制、天线中心位置偏差精度控制，从布网、选点、外业观测、数据处理及网内平差处理四方面探讨了如何提高GPS控制测量的精度，对实际测量工作具有指导性意义。 【关键词】GPS；控制测量；误差 在测量中主要应用GPS的静态功能和动态功能。静态功能是指通过接收到的卫星信息确定地面某点的三维坐标；动态功能是指通过卫星系统，把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。笔者基于多年从事GPS进行测量工作 的经验，对GPS在控制测量中的应用及其误差处理有一定的认识，这里要探讨的是如何在使用过程中提高GPS的测量精度。 1 GPS工作原理及精度分析 1.1 实时载波及相位差分 GPS静态测量是各个测点独立观测，然后用处理软件进行差分解算。而RTK测量其实是实时的差分计算。也就是说基准站的接收机和流动站接收机同时都在观测卫星数据，同时基准站通过其发射装置把所接收的载波相位信号(或载波相位差分改正信号)发射出去；那么流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的发射信号。在这两信号的基础上，流动站上的固化软件进行差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。 1.2 坐标转换 通过坐标变换把GPS的观测数据变成适合我们工程常用的坐标。这项工作可以由多种形式来实现。FDC软件采用的是平面与高程分开处理，平面坐标转换采用的方法是先将GPS测量成果转化成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数；高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，通过已知水准点计算出该测区的待定点的高差，从而求出他们的高程。坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。 2 GPS测量的误差来源及消弱方法 2.1 卫星历的误差控制 利用区域性GPS跟踪网就可以确定GPS的卫星轨道。跟踪站的地心坐标误差对于卫星的轨道影响是10倍或者更大。所以，要提供优于2m精度的卫星轨道，要求跟踪站的地心坐标精度要优于0.1m，要采用强约束全球基站的松弛轨道的加权约束基准方法，就可以得出优于5cm的相对坐标值，基本上可以满足我国现阶段的区域性定轨需要。如果以我国现有的GPS卫星跟踪基站，根据对各个卫星所记录观测的数值，计算出对现有的卫星历轨道根数的误差改正值，可以进一步计算长弧轨道的精密星历，从而就能直接向用户播发精密的星历。 2.2 信号传播误差控制 首先，电离层的延迟我们可以通过以下三种方法来减弱其影响：①利用电离层的模型加以改正。②利用双频的接收机减少在电离层延迟。③利用同步的测量来求差。 其次，减少对流层的折射影响，我们主要有两个方面的措施：①利用模型来改正。实测地区气象资料利用模型改正，能减少对流层对电磁波延迟达92％～93％。②利用同步的观测求差。 2.3 观测误差精度控制 现今已有的太阳光压改正模型有：多项式光压模型、ROCK4光压摄动模型与标准光压模型，而这几种光压模型的精度基本上是相当的，都可以满足1m定轨的要求。也可用附加随机的过程参数或是对较长轨道运用一阶三角多项式逼近非模型化的长期项影响，可以得到更为理想的结果，甚至可以满足到0.1~0.2m精度定轨的要求。 2.4 接收机时钟精度控制 接收机的天线附近水平面、斜面与垂直面都能对GPS的信号产生镜反射。而天线附近的地形和地物，例如池塘、建筑物、树木、沙滩、山谷、水沟、山坡和道路等都可以构成镜反射。所以，在选择GPS的点位时要特别注意避开这些地物和地形。解决接收机钟差的办法有以下几种：单点定位时，就是要将钟差作为一个未知数在方程当中求解；而在载波相位相对的定位当中，要采用对观测值的求差(星间单差，星站间双差)方法，就能有效地去除接收机钟差。高精度定位时，要用外接频标的方法，为接收机提供高精度的时间标准。 2.5 天线中心位置偏差精度控制 在设计天线时，要尽量减少这一误差，其要求天线盘上方向标指北。这样，在相对定位时，就可以通过求差法来削弱其相位中心偏差以及影响。在野外观测时，要求天线严格对中整平，之后还要将天线盘上的方向标指向北。 3 提高GPS控制测量质量的做法 3.1 布网要求 GPS网应根据工程项目的要求、测区地形情况、交通条件进行设计，既要考虑近期建设的需要，又要考虑远期规划的需要，以及1:500数字化测图图根点加密的需要。本着确保测量精度的前提下，力求速度快、费用合适的原则布设。 3.2 选点要求 选点的合理性也是影响GPS外业观测质量和GPS网的精