关于GPS测量精度控制措施探讨

关于GPS测量精度控制措施探讨

曾志文

中山市坦洲测绘工程有限公司广东中山528467

摘要：随着GPS技术在各行业领域的深入应用，对其测量精度控制也提出更高的要求。然而GPS测量实际开展中，仍有较多误差源存在，极大程度上制约测量精度的进一步提高。本文将对GPS测量相关概述、影响精度因素和相关措施进行探析。

关键词：GPS测量；测量精度；原理

引言

随着我国社会经济的不断发展以及科学技术的不断进步，GPS测量技术在我国得到了广泛应用。应用GPS测量技术，不但能够提升测量工作效率，而且能够提高测量的精度；然而，实际操作过程中，许多因素会在一定程度上影响GPS测量的精度。因此，应当采取相关精度控制措施，从而提升GPS测量的精度。本文主要对GPS测量的精度控制措施进行相关分析，不但论述了影响测量精度的相关因素，而且提出了提高测量精度的相关措施。

1.GPS的组成以及测量原理

1.1GPS空间卫星

空间卫星主要由三颗在轨卫星以及二十一颗工作卫星组合而出。因此，GPS空间卫星总数为二十四。二十四颗卫星平均分布在六个不同的轨道面上，每个轨道面4颗卫星，轨道倾角约为55度，卫星的高度超过两万公里。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。

1.2地面监控站点

GPS地面监控站点主要由一个主控站、五个监测站以及三个注入站组成。首先，监控站接收GPS卫星的信号数据，通过计算将卫星信息编制成为电文。然后，将编译好的电文发送给主控站。主控站收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。最后，注入站将导航数据及主控站的指令注入到卫星。

1.3用户设备

GPS用户设备主要包括数据处理软件、GPS接收机以及计算机等。通过GPS接收机能够接收卫星发出的信号，根据接收的卫星数据加以计算得出GPS接收机的坐标。

1.4GPS测量原理

GPS基本测量原理是通过导航电文提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比，再将其乘以光速得到卫星到用户接收机之间的距离，然后在卫星星历中查出卫星的位置，最后根据测量出的已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。由于用户接收机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。

2.影响GPS测量精度的因素

2.1GPS卫星误差

GPS卫星存在误差，误差主要体现在以下几个方面：首先，星历误差，星历主要提供某个时间点的卫星轨道的参数，如果卫星星历中存在误差，相对实际位置，就会产生一定的偏差。其次，卫星钟差，GPS卫星安装的原子钟的钟面和标准的GPS时间存在一定的误差。最后，卫星信号天线的相位中心存在一定的偏差。

2.2电磁波传播误差

首先，电磁波传播会被电离层折射，因此会对电磁波的电子总量以及频率产生一定的影响。其次，电磁波传播的速度会受到对流层的影响，比如温度、气候以及气压等因素的影响。最后，实际的测量工作当中，接收机在接收卫星信号后，在一定程度上会受到周边环境的影响。

2.3GPS接收机误差

首先，GPS接收机的硬件较大程度影响了GPS测量的定位精度。其次，GPS接收机软件也在一定程度上影响了GPS测量的精度。最后，在实际测量过程中，接收机天线的相位中心和测站的中心位置存在误差，从而对定位精度造成一定负面影响。

3.提高GPS测量精度的相关措施

3.1改善GPS测量的硬件条件

在测量工作中，仪器的硬件条件对于测量工作意义重大，因此随着测绘科学技术的不断发展需要不断更新改善硬件条件。同样GPS接收机，不但需要选择优良品质的GPS接收机，而且在条件允许下尽量选用双频三星（GPS、GLONASS、北斗）接收机，从而提高测量速度与精度。

3.2提高GPS测量精度等级

为了保障测量误差控制在合理范围之内，促进测量精度的提高，可以在合理条件下适当提高GPS测量的精度等级。提高GPS测量的精度，不但应当采用合适的测量仪器，而且应当根据测量的需要，改进测量方法以及手段。首先，GPS网设计过程中，应当控制GPS基线的长度相差范围，从而确保GPS测量的精度可以均匀分布。其次，应当使用封闭模式的网型结构，从而使GPS测量形成闭合环。最后，如果条件允许，在测量过程中，应当构建相关三角网，从而有效提高点位精度以及整网的均匀水平。

3.3合理选择GPS测量点位置

为了保障测量误差控制在合适范围之内，促进测量精度的提高，应当合理选择GPS测量点位置。首先，选取地质条件较好、稳固、合适的GPS接收机安装位置并且确保接收机和卫星之间的地平高度角大于15度。其次，通过采取相应措施，减少其他物体对GPS信号的影响，比如，应该避开水源及有大量绿叶的树林以避免GPS信号的反射干扰；同样也应当避开斜坡、山谷或者其他可能阻碍GPS信号的物体。最后，为了防止电磁波影响测量精度，应当严格控制测量点、电台、雷达站三者之间的位置，促使三者保持合适距离，从而避免电磁波对精度产生影响。

3.4严格GPS测量过程

为了保障测量误差控制在合适范围之内，促进测量精度的提高，应当严格GPS测量操作。首先，观测过程中，应当严格保证仪器的对中和整平。其次，观测前后，应当对仪器高度进行双次测量，特殊状况下，如果发现有较大误差的存在，应当重新对观测高度进行量测，从而减少可能存在的仪器误差。最后，应当进行充分观测，观测时间越充足，多余观测数值也多，从而保障测量精度得到提高。此外，应当对观测次数以及观测时间点进行合理安排，保障观测的数据的可靠性、准确性以及有效性，从而提高测量精度。

3.5严格计算GPS测量数据

为了保障测量误差控制在合适范围之内，促使测量精度提高，对于测量数据，应当进行科学的、严谨的计算，从而保障观测数据的准确性以及合理性。一旦发现测量数据存在错误或者不满足相应的规范要求，则应当对其进行重新测量，直到重新测量后的数据满足技术要求，才能进行下一步的工作。其次，对于平面坐标起算数据，应根据GPS网形及其精度要求，选择合适的已知点，尽可能的均匀分布于整个测区；对于高程起算数据，应当采用水准测量方式，将高程起算点合理、均匀分布在整个测区，便于建立合理的高程拟合网，提高高程精度。

4.结语

综上所述，随着GPS技术的不断发展，其已被广泛应用到国家基础建设的方方面面。然而，在实际工作中，应用GPS测量时，其精度受到许多相关因素的影响，本文对影响GPS测量精度的因素进行了一定程度的研究，并且推出有效的应对措施，减少GPS测量中的误差，以提高其测量精度。

参考文献：

[1]叶仁福，GPS土地测绘技术中测绘精度的影响因素[J].科技与创新，2014（09）．

[2]贾彬，GPS测量误差源及其控制分析[J].海洋测绘，2008，28（3）.