GPS高程測(cè)量誤差探析

1、gps高程測(cè)量誤差探析gps高程測(cè)量誤差探析摘要：本文針對(duì)gps測(cè)量的特點(diǎn)，對(duì)gps高程測(cè)量的誤差進(jìn) 行了分析，通過分析得出gps高程測(cè)量是可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的測(cè)量精 度的。關(guān)鍵詞:gps；高程測(cè)量；誤差；大地高；正高和正常高；高程異 常p2161問題的提出眾所周知，gps能實(shí)時(shí)地提供三維坐標(biāo)，在三、四等控制及一、 二級(jí)控制中，用gps測(cè)量方法進(jìn)行平面控制已為絕大部分測(cè)繪生產(chǎn)部 門所采用，但gps所提供的高程控制部分還在很大程度上不能滿足測(cè) 繪生產(chǎn)的相應(yīng)要求，因?yàn)間ps所提供的高程為大地高，即wgs-84橢 球高，而測(cè)繪生產(chǎn)作業(yè)中所要提供的高程一般為正常高或正高，他們 之間存在著差異-高程異常和

2、大地水準(zhǔn)面差距。若能準(zhǔn)確在求出高程 異常和大地水準(zhǔn)血差距，并能及時(shí)地注意gps測(cè)量本身的誤差影響, 我們就能解決gps高程測(cè)量的問題，充分地發(fā)揮gps定位的優(yōu)越性。2 gps定位誤差分析2. 1 gps定位測(cè)量的誤差來(lái)源gps定位測(cè)量的誤差主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：(1) 來(lái)自衛(wèi)星部分的誤差：主要有星歷誤差、一衛(wèi)星鐘誤差、相 對(duì)論效應(yīng)；(2) 來(lái)自信號(hào)傳播有關(guān)的誤差：主耍有電離層折射誤差的影響、 對(duì)流層折射誤差的影響、多路徑效應(yīng)。(3) 與信號(hào)接收有關(guān)的誤差：主耍有接收機(jī)鐘誤差、接收機(jī)的 位置誤差、天線相位中心位置的偏差。(4) 其它方而的誤差影響：如地球自轉(zhuǎn)和地球潮汐的影響。2.2減弱gps測(cè)

3、量誤差的措施和方法(1) 加入全球的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)網(wǎng)站，以獲得高精度的衛(wèi)星星歷；(2) 利用同步觀測(cè)值在不同的衛(wèi)星與衛(wèi)星之間、歷元與歷元之 間進(jìn)行差分處理；(3) 進(jìn)行調(diào)周模糊度解算，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出若同步觀測(cè)時(shí)間在lh以 上，可獲得較好的穩(wěn)定性。3利用gps高程測(cè)量方法求正常高或正高的精度探析3. 1 gps高程測(cè)量本身的精度分析對(duì)衛(wèi)星部分的誤差、與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差和與信號(hào)接收有關(guān)的 誤差，我認(rèn)為施測(cè)者要認(rèn)真按要求選擇合適的gps點(diǎn)來(lái)構(gòu)成gps網(wǎng), 減弱多路徑誤差和對(duì)流星延遲折射誤差；注意星歷預(yù)報(bào)，選擇合適的 觀測(cè)時(shí)間采用合理的觀測(cè)時(shí)段，改善gps衛(wèi)星星歷的精度；同時(shí)應(yīng)注 意設(shè)站時(shí)嚴(yán)格地對(duì)屮和整平儀器

4、，儀器盡量地設(shè)得高一點(diǎn)，準(zhǔn)確地量 取天線高，若能做到這些，gps高程測(cè)量的誤差經(jīng)實(shí)踐證明是可以滿 足三等控制的要求的。但我們所要求的高程并不是大地高而是止常高 或正高，故必須精確地求出高程異常值或大地水準(zhǔn)面差距。3.2高程異常值(大地水準(zhǔn)面差距)的求取方法gps測(cè)量得到的是大地高程，也即橢球高，實(shí)際應(yīng)用中所采用的 高程為海拔高程，兩者z間存在高程異常值的差異，ip： h二ii-n,其 中，h為一點(diǎn)的海拔高程，h為該點(diǎn)的大地高程，n為該點(diǎn)的高程異 常值(乂稱大地水準(zhǔn)面差距)，要想從大地高程精確歸算到海拔高程， 就要獲取準(zhǔn)確的高程異常值。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料可知，高程異常值的獲取方法大致有如下兒種:(1

5、) 從國(guó)家高程異常值圖上查取，但精度不高，一般為厘米級(jí)。(2) 從全球高程杲常模型中得到，如國(guó)際上廣泛采用的0su9ia； 此方法同樣精度不高且不適合我國(guó)。(3) 從局部地區(qū)的精化大地水準(zhǔn)面模型中得到。這種方法往往 精度較高，在兒個(gè)厘米至十兒個(gè)厘米z間，但是目前可供使用的地區(qū) 很有限。(4) 利用gps水準(zhǔn)高程擬擬合測(cè)量方法求得。gps重力高程測(cè)量是用重力資料定點(diǎn)的高程異常，結(jié)合gps求 出的大地高，再求出點(diǎn)的正常高(或正高)的一種方法。從目前我國(guó)的大量實(shí)際資料統(tǒng)計(jì)來(lái)看，gps重力高程的精度低于 gps水準(zhǔn)高程。故采用重力場(chǎng)模型和gps水準(zhǔn)相結(jié)合的方法是一條有 效的途徑。其做法是：現(xiàn)案重力場(chǎng)模

6、型計(jì)算地面點(diǎn)的高程異常，在 gps網(wǎng)中再聯(lián)測(cè)部分點(diǎn)的兒何水準(zhǔn)，也可以求出這些點(diǎn)的高程異常， 即可求出聯(lián)測(cè)點(diǎn)的兩種高程異常差，根據(jù)聯(lián)測(cè)點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程異常, 按曲面擬合法推求其它點(diǎn)的高程異常，從而求出點(diǎn)的正常高。3. 3利用gps水準(zhǔn)高程擬合測(cè)量方法求得gps點(diǎn)的高程的精度探 析首先，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)的情況，合理布設(shè)已知點(diǎn)，并選定足夠已知點(diǎn)； 根據(jù)不同測(cè)區(qū)，選用合適的擬合模型；對(duì)高程大于looni的測(cè)區(qū)，一 般要加地形改止；對(duì)含有不同趨勢(shì)地區(qū)的大測(cè)區(qū)，可采取分區(qū)計(jì)算的 方法，計(jì)算時(shí)，坐標(biāo)取到米或10m,但高程異常應(yīng)取到毫米。計(jì)算結(jié) 果應(yīng)由計(jì)算機(jī)繪出測(cè)區(qū)高程異常等值線圖，以便分析測(cè)區(qū)高程異常變 化情況，

7、提高擬合計(jì)算精度。以下是本人在具體的工程中所布設(shè)的gps網(wǎng)中的高程精度情況。 在工作中，本人為了探討gps高程的精度，對(duì)所有的gps點(diǎn)都進(jìn)行三 等水準(zhǔn)測(cè)量，并進(jìn)行嚴(yán)密平差得出點(diǎn)的高程，同吋利用gps測(cè)量方法 測(cè)得各點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)，在高程擬合時(shí)分別采用一個(gè)已知點(diǎn)、兩個(gè)已知 點(diǎn)、三個(gè)已知點(diǎn)和四個(gè)已知點(diǎn)來(lái)進(jìn)行高程擬合，所得結(jié)果列表如下：gps高程與三等水準(zhǔn)測(cè)量高程精度情況比較擬合吋已知點(diǎn)個(gè)數(shù)兩者比較的最大值兩者比較的最小值兩者 比較的平均值以上數(shù)據(jù)只是針對(duì)一個(gè)較為簡(jiǎn)單的網(wǎng)而討論的，數(shù)據(jù)還不夠全面, 從中我們可以看出，只要選擇得合適，利用gps獲得較高精度的高程 是完全可以的。4結(jié)束語(yǔ)(1) 我國(guó)地形復(fù)

8、雜，大部分地區(qū)為高山地或丘陵地，為滿足工 程建設(shè)的需要，在條件具備的情況下，利用gps測(cè)量技術(shù)是可以做到 同吋完成平面、高程測(cè)量，充分發(fā)揮gps測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，提高工作效率。(2) 在測(cè)區(qū)范圍較小，地形變化小的測(cè)區(qū)內(nèi)，先利用幾何水準(zhǔn) 均勻的布測(cè)一些基本高程控制點(diǎn)，然后可以用gps高程測(cè)量代替幾何 水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)設(shè)圖根水準(zhǔn)或測(cè)站點(diǎn)水準(zhǔn)。(3) gps儀器的選用要選擇精度不低于基線精度5mm+lppni高 程精度10mm+2ppm,性能較為穩(wěn)定且受外界環(huán)境因素影響小的gps接 收機(jī)。(4) gps高程測(cè)量觀測(cè)吋要充分考慮影響gps測(cè)量精度諸如gps 圖形結(jié)構(gòu)，電離層影響，正確量取天線高等因素。最大程度地減少誤 差影響。(5) 外業(yè)實(shí)施過程中，要經(jīng)常性地連測(cè)一些已知水準(zhǔn)點(diǎn)，隨吋 進(jìn)行高程比較，以避免氣候等不確定因素引起的觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差。本人 曾有一次采用性能不好的接收機(jī)，同時(shí)在外界環(huán)境較差的條件下進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集時(shí)，所有基線都不合格，不能進(jìn)行基線解算和網(wǎng)平差計(jì)算?？傊?，選