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【摘 要】GPS定位技术在各类控制网的建立中已得到广泛应用。由于观测条件的复杂性，GPS卫星信号受到电离层折射、对流层折射、轨道误差、卫星钟差、星历误差、多路径效应、GPS接收机随机噪声、测区周围电磁波的干扰等因素影响而产生误差，其中一些误差为系统误差，如电离层折射、对流层折射等引起的误差，另外一些误差为随机误差，如多路径效应、GPS接收机随机噪声等引起的误差。这些误差过大必将严重影响GPS观测成果的精度，因此，如何削弱这些误差是GPS数据预处理的关键技术问题之一。
【关键词】GPS技术；数据处理；系统组成；基线解算
引言
随着我国社会经济建设步伐的加快，许多高新科学技术得到进一步的发展，计算机和微电子技术为代表的电子信息技术的应用范围不断扩大，这对应用领域的硬件、软件开发都产生了较大的影响。GPS技术作为一种新型的全球定位系统核心技术，具有精度高、实时性强、灵活性高、操作方便、处理效率高和成本低等优点，它改变了以往传统的测量模式及习惯，能够快速、准确地获取空间数据，这不仅大大降低了测量人员的工作量，而且也提高了测量结果的准确性及施测效率，为城市工程的测量工作提供了科学的参考依据，近年来GPS技术在众多测量领域的应用范围也得到了不断的扩大。本文通过分析GPS技术测量数据的计算过程，希望对拓展GPS技术的应用有所帮助。
一、GPS技术概况
全球定位系统（GPS）自研制成功以来，在应用基础的研究、应用领域的开拓、硬件和软件的开发等方面，都得到广泛的应用和蓬勃发展。GPS定位系统是以卫星为基础的无线电三维导航系统，具有定位精度高、速度快、费用省、全天候、操作简便等特点，目前，GPS不仅在军事发展中发挥着重要作用，而且对于民用和工业领域发展意义重大。在我国，GPS的应用已经扩展到军事、科研、矿业开发等各个领域，尤其是在大型测量工作中更体现出其独特的优越性。
二、GPS测量的数据处理
1、GPS的数据处理
原始观测数据的读入。在进行基线解算时，首先需要读取原始的GPS观测值数据。通常情况下，接收机附带的数据处理软件，可直接处理从接收机中传输出来的GPS原始观测数据。而第三方的数据处理软件，则需要进行格式转换；外业输入数据的检查与修改。在读入GPS观测数据后，需要对观测数据的测站名、点号、测站坐标、天线高等进行检查，避免外业操作时出现操作失误；基线解算的控制参数。基线解算控制参数的设定，是基线解算时的重要环节，通过基线解算控制参数，可以明确数据处理软件的处理方法，并通过设定控制参数，实现基线的精化处理；基线解算；基线质量的检验基线解算完毕后，要对基线的质量进行检验，检验通过RATIO、RODP、RMS、同步环闭与差、异步环闭、差和重复基线进行比较，质量合格后再用于后续的数据处理。如果不合格，则需要对基线进行重新解算或重新测量；平差进行精度评定，得到各测站平差后坐标；成果转化。根据实际生产需要，转化为当地坐标。
2、避免产生误差的方法
1）测站的安置。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地内，应远离大面积平静水面，测站及附近不应有高层建筑物、广告牌等。测站地面应为反射能力较差的粗糙地面，降低多路径误差；合理选择截止高度角，从而限制和延迟电离层、对流层的影响，提升接收卫星信号的能力，增加多余的观测数，改善几何图形；重新整平测段间的对中仪器，从而降低接收机的整平对中误差。另外，天线盘的方向标志要指北，以便改正接收机的相位中心。
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2）测量方法。用载波相位测量代替伪距测量，由于载波波长很短，因而比伪距测量精度高2～3个数量级，用双频改正还能减少或消除电离层延迟误差；用相对定位代替绝对定位。2点或2点以上的同步相对定位与单点的绝对定位相比，可减小卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟误差；采用区域差分技术或广域差分技术不但能降低基准站和用户站共同的误差，而且可使测站间距从100km增加到2000km。
3）数据处理。用精密星历代替或部分代替广播星历。授权用户可从internet网随时下载精密星历提供给解算软件，降低与星历有关的误差影响和SA政策的影响；起算数据可采用三种方法，首先与国家GPS点、B级控制点或其他高级GPS网控制点连测，精度可达米级；其次，将原有国家级已知点的坐标转换到WGS-84坐标系中，精度在几米级；载波相位测量中采用适当的线性组合。如分别在接收机、卫星、历元间求一次差，可分别消除卫星钟误差、接收机钟误差和整周模糊度。在接收机、卫星间求二次差可同时消除卫星钟误差和接收机钟误差。在三者间求三次差可得到只有坐标差未知数的方程。
三、影响GPS计算结果因素分析及策略
按照GPS基线解算程序和过程，影响GPS计算结果的因素主要包括：卫星观测时间太短、多路径效应严重、周跳太多、基线起点坐标不准确、对流层或电离层折射影响过大等，根据多年测量工作经验，针对以上问题，提出如下解决的办法：
1、基线解算时所设定的初始点坐标不准确
针对基线解算初始点坐标不准确问题，可以用两种方法进行解决：一是在进行基线解算的时候，选取精度较高的点作为基线起算点，或是通过长时间的进行单点定位，运用WGS-84坐标点联测获取起点坐标。二是采用整网的基线解算时候，所有基线起点坐标均为一个点位坐标，这样基线计算结果均具有某一系统偏差，在后续的数据处理中，运用系统参数处理方法进行处理。
2、卫星观测时间短，整周未知数无法准确确定
针对卫星观测时间短的问题，判断时间过短只要看观测数据记录文件中每个卫星的数据数量即可，也可以根据数据处理软件输出卫星的可见图，这样会更加直观判断卫星观测时间过短的问题。针对观测时间过短，可以对相关数据予以删除处理，不参加基线的解算运算。如果在数据比较充足的情况下，可以对时间较短的数据予以删除处理，这些数据不能参加基线解算运算。
3、周跳太多的解决方法
针对周跳过多的问题，可以通过基线解算后残差数值进行分析，当某测站的观测值中含有周跳数据时，双差观测值就会出现成倍增加的现象，由此可以判断周跳的存在。针对多颗卫星相同的时间段内发生周跳时，可用删除周跳严重时间段方法改善计算结果的质量；若个别卫星发生周期性的周跳，可以使用直接删除周跳卫星观测值的方法改善计算结果。
4、流层或电离层折射影响过大
对于对流层或电离层折射影响过大问题，可采用下列两种方法予以解决：一是将截止高度角角度进行调整，提高相应的角度，这样可以直接删除电离层低角度的观测数据，但是，由于高角度的信号不一定受到电离层的影响最大，因此，运用这种方法进行判断也并非十分准确和科学。二是针对延迟进行模型修正，模型修正是建立在实际观测数据之上，对于双频观测值可以直接进行基线解算，具有较高科学性。
四、结束语
综上所述，GPS技术具有许多优点，在城市工程测量工作中的应用也日益广泛。但GPS技术测量数据处理仍存在一些不足之处，影响到测量结果的准确性。因此，测量人员应进一步提高对GPS技术的认识，通过分析影响GPS测量数据计算的因素，制定出科学的应对策略，最大限度提高GPS测量数据结果的准确性。
参考文献：
[1] 宋亭磊.GPS变形监测网数据处理方法研究[J].城市建设理论研究.2013年第20期
[2] 苗赢；孙兆伟.星载GPS测量数据预处理方法研究[J].2010年第03期
论文作者:施贤伟
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9期
论文发表时间:2016/9/6
标签：基线论文; 误差论文; 测量论文; 数据论文; 电离层论文; 接收机论文; 坐标论文; 《低碳地产》2016年9期论文;