影响GPS测高因素的探讨

摘 要：数字化技术的应用大大的拓展了各行各业的经营业务领域，尤其是从GPS技术应用以来，许多行业的劳动强度都得到了解放，工作的效率也得到了大幅提高。在测绘行业中，这几年也逐渐引进了GPS技术，并且这种技术的应用已经得到了测绘工作者的喜爱和认可，在较长的一段时间里GPS技术将成为测绘行业的主流技术。但GPS技术在面临测高的问题中还存在一定的制约，还有待进一步的研究和解决。本文就GPS测高中可能存在的影响因素进行分析并提出解决的方法和措施。

关键词：GPS测量 精度 应用

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0040-01

1 影响GPS测高精度的因素

1.1 卫星的非均匀分布

高度的测量相对于平面位置的确定来说存在一些差异的地方。在平面测量定位的过程中，我们可以通过观测时间段来确保卫星的分布基本呈对称状态。对称的分布状态能消除或削弱距离测量中的偏差及卫星信号传播过程中的大气延迟误差、星历误差等，这样就能提高位置确定的精准性。但是测高的过程中，卫星总会处在一种不对称分布的状态，这样给高度的测量造成不可避免的系统误差[1]。

1.2 对流层延迟的影响

大气的状态对测高的精度存在一定的影响，理想的大气状态下测高较特殊大气状态下的测高精度高。考虑到这一影响因素，我们在测高的过程中往往会采用对流延迟修正的方法。但实际的大气状况较为复杂，并不是一个简单的模型就能代替的，这个模型在修正上也存在一定的误差，因此，测高的精度受到了对流层延迟改正的残差影响后效果会不如平面位置的精度。

1.3 星历误差

星历误差也是造成GPS测高精度降低的一个因素，我国的GPS技术还处于发展不太成熟的阶段，现今民用的GPS技术广播星历的误差和测量精度都有待进一步改善[2]。

1.4 基线起算点的坐标误差

解算基线向量时须用到该基线向量的一个端点的坐标作为起算点数据。该起算点的坐标误差会影响基线向量的解算结果。在一般情况下，若起算点的水平坐标有10 m的误差会使解算出来的基线向量在垂直面上旋转2.9×10-7弧度，或者说使10km长的基线向量的高差将产生2.9 mm的误差[3]。

1.5 其它误差

除了上述因素之外，还有许多因素影响测高的精度，如多径误差问题，天线的相位误差等等。这些误差因素的累积作用使得GPS的测高精度受到了较大影响，要提高GPS的测高精度就要注意改善这些制约因素对测高的影响。

2 提高GPS测高精度的方法与措施

针对以上这些影响GPS测高精度的制约因素，我们可以采用适当的方法来消除或者减弱各种影响作用。

2.1 改善卫星不对称对测高的制约

测高过程中GPS的卫星分布不对称已经是不可改变的固有物理特性。这一固有物理特性我们不能够改变，但是我们可以缩小测距误差来减少这种卫星不对称分布给测高带来的不利影响。此外还可以改变基线的长度，严格按照专业标准限制来操作，调整基线误差信号的相关性来减少卫星不对称分布对测高的影响。

2.2 建立综合的对流层延迟误差补偿模型

对流层延迟对测高的影响可以采取一些措施来进行误差补偿。在日常生活中，对各种不同气象条件下的对流层延迟进行统计分析，设立一个精确的模型来反映误差的敏感程度。这需要综合考虑到温度和适度的影响，对不同的温度和湿度给出具体的误差补偿方案和参数值，两者进行结合考虑，综合拟定最终的误差补偿方案。在进行对流层的延迟误差修正过程中还要考虑到地域因素的隐形关系，不同的地域可能会有不同的大气情况，其中的一些参数和状态并不是完全一致的。这需要根据具体的情况进行的分析，在确定适合当地区域的误差参数。在同一地区进行观测的过程中，我们可以轮流将一些参数进行设定，将其中的某一参数设定为未知，然后再根据所得的参考数据进行反推，逐个确立各影响因素给对流层带来的延迟结果呈哪种具体的数学关系。这可能要进行大量的数据的和模型的拟合。对测量的仪器也必须进行重视，保证其精度和灵敏度，一旦发现仪器出现问题就要进行更换或修理。对技术人员要进行严格的培训和考核。选择测站时应注意使测站附近的小环境尽可能和周围的大环境保持一致以减少测站上的气象元素的代表性误差[4]。

2.3 减小星历误差

在进行精密定位时用ds/s=db/b来计算卫星星历误差的影响。在这里ds和s分别代表星历误差以及卫星到测点的距离，而db和b分别为基线误差和基线长。当卫星位置有25 m的误差时会使基线产生1 ppm的相对误差。在GPS测高定位中，精密的星历是不可缺少的。精密的星历系统需要投入大量的科研精力和经费。在这方面我国近年来已经着手GPS卫星的跟踪建网研究，在这方面已经取得了一定的成绩。目前，对于20 km以下的短基线而言星历误差的影响一般可忽略不计。

2.4 降低基线起算点坐标误差

解算基线向量时，必须要采用高精度的起算点坐标，这样能降低误差影响。在进行起算点的坐标定位过程中尽量不去使用单点定位的形式获取坐标结果，单点定位会造成很大的误差影响高程分量的精度计算。可以采用有以下两种形式来获取基线向量，一是解算出基线向量后，再将网中所有测站的单点定位结果通过基线向量传递到同一点上取中数后作为全网的起算坐标，然后再通过基线向量求出各站较为准确的测站坐标，重新解算基线向量。这种方法的精度取决于网中的测站数及观测的时段数，一般可达米级精度；二是与附近的已知点联测求得较为精确的起始坐标。我国高精度GPS空间定位网布设完毕后将为联测工作提供极大的方便，这个问题将会得到较好的解决。

2.5 采用双频改正的方式降低电离层延迟误差

电离层延迟误差也是一个对GPS测高精度影响较大的因素，曾被认为是造成GPS定位影响最大的因素。在这方面很多学者和专家都进行了一些研究来进行改善。目前，我们可以采用双频改正甚至多频改正的方式措施来弥补单频工作的不足之处，这样能有效将误差的程度大大降低[5]。

3 结语

综上所述，要改善GPS中影响测高的因素，就必须针对卫星的不对称分布产生的影响、对流层延迟、星历误差等因素的特点逐个采取改进的方案，逐步提高GPS的测高精度。相信经过这一系列的措施，充分利用科技手段就能精准的进行GPS测高和定位。

参考文献

[1]郭革新，赫建忠.GPS测高的局限性与可能性评述[J].全球定位系统，2000.

[2]葛章发，黄伦春.影响GPS测高因素的探讨[C].地理空间信息技术及其应用论坛论文集，2005.

[3]翟俊素.GPS测高精度的探讨[J].山西焦煤科技，2004.

[4]邵晓茹.GPS测高的限制性与可行性研究[J].中国新技术新产品，2009.

[5]顾勇毅，张亮.论GPS测高的限制性与可行性[J].科技信息（科学教研），2007.