摘要：文章通过我市应用GPS控制测量的工作方法以及对误差来源的分析，讨论应用GPS进行控制测量的优越性以及测量的误差来源和处理方法。
关键词：GPS控制测量；误差来源；处理方法
1 引言
随着经济和科技的发展，尤其是卫星定位和通信技术的发展，GPS的控制测量受到了人们越来越多的关注。GPS测量技术由于具有误差不累积、高效率、不受通视条件限制等特点，越来越广泛地应用到测绘领域中，取得了很好社会效益和经济效益。我市由于城市建设快速发展，建筑物比较密集，通视条件受到一定程度的限制，所以对地形图修补测的控制测量采用GPS控制网。GPS控制测量技术，它大大的改变了传统测量作业的作业方式，极大的提高了我们的工作效率，同时也带来了非常可观的经济效益。但是GPS控制测量技术在测量的时候也存在着一些误差，这些误差处理不好的话会严重影响测量的效果。本文主要是以我市GPS控制测量为对象，分析其常见的误差来源，并找出减少误差的处理方法。
2 GPS控制测量
2.1 本次控制测量利用我市现有的三个I等三角点布设104个特定的E级GPS网。E级GPS点均对布设而且通视，尽量避开大面积积水体、高潮建筑及电台和高压电线这些强烈干扰卫星信号源。
2.2 外业观测：使用4台Trimble4600ls单频GPS接收机同步观测，定位采用快速静态同步定位，联网采用网连接、图形基本为环线网，结构较强。操作中天线严格对中、整平。本次GPS观测采用同步环扩展图形，每测段时间为40分钟，共建127个同步环，除4个同步环的基线无法达到精度外，其他观测质量良好。
2.3 数据处理：本次GPS测量的平差计算采用随机软件GPSuraey2.35进行数据预处理和三维约束平差，按基线模式解算，然后利用已知点坐标进行坐标换算，最后化到高斯平面上进行二维约束平差，使用广播星历，对流层改正采用Hopfied模型，电离层改正采用标准模式。
GPS控制测量是一项要求严格技术的工作，因此在测量时每一个环节都需要经过密切组织和精心设计后才能进入到实施的阶段。在实施时一定要遵循标准的规章制度，测量工作要做到测量的准确性和可靠性的要求，也要尽可能的减少因主观因素重做的消耗，避免出现重做浪费的现象。通过我市地形图修补测实例，GPS控制测量时通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，然后再求出定测量点的空间位置，它具有连续性和实时性的特点，并且还具有良好的可用性和准确性。充分体现GPS控制测量技术的优点。
3 GPS控制测量的误差来源及相应的处理方法
首先，结合我市应用GPS控制测量工作的实际经验，本次127个同步环，其中4个同步环基线无法达到精度要求。仔细观察发现这些点位有点位于比较狭窄的街道上，街道两侧建筑物较高。也有可能跟观测时段选择不合适有关，这些点位均可舍去。
其次还有GPS观测误差，主要与卫星和接收装置有关：
3.1 与卫星有关的误差及处理方法
3.1.1 星历误差。由于GPS定位测量技术是由美国开发的，因此美国从维护自己国家利益的角度出发，通过降低广播星历精度、在GPS基准信号中加入高频抖动等方法来降低普通GPS用户的导航定位精度。星历误差是一种起始误差，如果误差过大它将会严重影响GPS的定位精度，它是GPS测量中非常重要的误差来源。如果对于要求较高的基线，数据处理时应该采用精密的星历。
3.1.2 时钟误差是有钟差、频偏和频漂等原因而产生的误差，它还包括时钟的随机误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相对论效应是指由于卫星发送和接收信号时处在不同的运动速度和重力位而产生的，它也会带来一定的误差，主要存在于接收机上，目前可通过采用差分处理来清除。
3.1.3 在GPS控制测量中与信号有关的误差还包括电离层的延误、对流层的延误、大气层的折射误差以及多路径效应等。同其他电磁波信号一样，GPS卫星测量信号传输到地面的过程中会因为电离层的弥散而受到一定的影响和干扰。另外，在不同的时间或者不同的位置时电离层的折射对测量信号的影响也不同，当卫星处于正上方时，电离层的折射对信号的影响很小，不足5m，而在白天12点左右时，也就是卫星在地平线位置附近时，电离层的折射对信号的影响最大，这时它对信号的影响可达150m。因此，为了减小电离层折射对信号的影响可采用以下措施：本次采用单频接收机，所以电离层改正采用标准模式。
3.1.4 起算点坐标的误差。起算点的坐标精度能直接影响整个控制网的系统误差，一般解决的办法就是启用高进度的控制点作为基线解算的起点。
3.1.5 对流层误差。对流层对观测值也有一定的影响，影响因素主要分为干分量和湿分量两种。干分量主要和大气的温度，压力等因素相关，而湿分量主要和信号传播的高度以及传播通道的大气湿度有关。结合我市GPS测量工程实际可以采用以下几种方法加以处理：第一，如果定位精度要求不高的话可以直接加以忽略，因为这种误差相对较小。第二，根据测量的经验，对对流层模型加以修正。第三，引入一些附加的参数对对流层进行进一步的评估，并且在评估之后将全部的数据都送入到数据处理中心进行处理。
3.2 与接收装置有关的误差及处理方法
3.2.1 在GPS控制测量时，一般用GPS接收机来接收卫星传输的信号，它一般采用高精度的石英钟进行计时，稳定性很高可达到10-9的水平。如果接收机石英钟和卫星钟的同步差为1us时就会引起大约300m的距离误差，因此在测量时减少此类误差非常重要。可采用下列措施加以解决：第一，把每个接收时刻的接收机时钟当做一个独立的未知数与观测站的位置参数一起送到处理中心进行处理。第二，将接收机时钟差表示为时间的多项式形式，并在观测量的平差计算过程中求解出多项式的系数。第三，在卫星间通过求一次差的方法来消除接收机的时钟差。
3.2.2 多路径误差。GPS接收机天线附近的阻碍物反射卫星的传播信号，从而产生多路径误差。它的产生是和周围的环境所导致的，如高层建筑、大面积水体、电磁波干扰源等，一般可以在天线底安装金属网，可以过滤一部分折射波的信号，减少多路径误差。
另外，接收机在接收过程中还存在着因天线相位中心位置造成的误差，在GPS测量时观测值的计算都是以接收机天线相位中心位置为准的，要求操作是要严格对中。在理论上，天线的相位中心和几何中心应该保持一致。而在实际过程中天线的相位中心会随着信号的强度和方向不同会有所变化。
4 结束语
通过本次的GPS控制测量实践，我认为对E级GPS控制网，本次测量的平差计算、使用的星历及改正模型都较合适。同时也深感在GPS控制测量中设法减小测量中的各种误差是一项非常重要的工作，我们在GPS测量工作中一定要对其有足够的重视，在测量工作开始前就做好各种减少误差的方案，在测量过程中根据实际情况加以实施。另外，影响GPS的测量精度的因素有很多除了上文提到的因素外还有地球自转、卫星钟和接收机的振荡器之间的随机误差、大气的折射、卫星轨道变动、地球潮汐等因素。这些因素在测量时都会对测量的精度产生一定的影响，但是过多的因素无法在实际测量中一一考虑到并且采取相应的措施加以处理，在实际测量中我们要根据实际情况，抓住主要因素，忽略次要因素，对测量结果影响比较大的因素采取相应的措施加以处理，提高GPS测量的精度。
参考文献
[1]杨力.大气对GPS测量影响的理论与研究[J].测绘与空间地理信息，2008，（03）：13-16.
[2]许其凤.GPS卫星导航与精密定位[M].北京：解放军出版社，2009.
[3]欧吉坤.GPS控制测量技术的数据处理技术的研究[J].测绘学报，2010，（03）：23-30.
论文作者:黄文辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
标签：测量论文; 误差论文; 接收机论文; 电离层论文; 信号论文; 对流层论文; 精度论文; 《基层建设》2017年第36期论文;