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[摘 要]GPS测量指利用地面上专门的设备，接收卫星传递过来的数据信息，并结合空间距离交汇理论知识确定某位置的三维空间坐标。实际GPS测量时由于受到各种因素的影响，会出现较多误差影响测量的精度。鉴于此，本文对GPS测量误差来源进行分析，并在此基础上提出了GPS测量精度控制措施，以期为提高GPS测量精度提供参考。
[关键词]GPS GPS测量 误差 精度 控制
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0246-01
GPS测量具有全天候、全球性、观察时间短等优点，广泛应用在航空、航海、交通等多个领域，因此，加强GPS测量误差分析，进而采取有效措施提高GPS测量精度具有十分重要的现实意义。
一、GPS测量误差来源
GPS测量过程中会受到很多因素的影响，往往导致测量结果出现较大误差，因此，为了减少测量误差，进一步提高GPS测量精度，应对引起误差的各个方面进行详细的分析，进而采取有效措施加以解决。概括而言，GPS测量误差可分为卫星星历误差、对流层误差、观测误差等。
1.卫星星历误差
卫星星历的设定主要由跟踪卫星的监测站负责，它是一个相互参考的过程，涉及较多的数据计算，因此设定时难免出现一些误差，影响GPS测量的准确性，这些误差的产生主要由以下原因造成：卫星运行过程中会受到摄动力不同程度的影响，以及监测站测定和数据处理时存在一些误差等。这些问题往往导致在确定卫星轨道和其准确位置时出现一些误差。
总之，GPS测量时由卫星星历误差造成的测量误差应引起足够的重视。为了减少这种原因造成的误差应提高卫星定位精度，例如将定位精度提高到1ppm以下时，可不必考虑卫星轨道误差。
2.对流层误差
卫星信号传输到地面监测站需要穿过对流层，在对流程折射影响下信号传播速度会发生变化，使卫星信号的传播发生延迟。另外，有于卫星信号的80%发生在对流层，因此又称对流层延迟。对流层延迟与卫星的高度角密切相关，当卫星的高度角变小时，卫星信号穿过对流层的路径边长延迟较为严重。因此，这种延迟会给GPS测量造成影响，增加测量误差。
3.观测误差
观测误差主要由地面监测站信号接收设备引起，例如如果接收到的卫星信号分辨率较差，必然影响GPS测量的准确性。另外，接收天线安装质量也会影响卫星信号的接收结果。总之，由观测误差引起的GPS测量误差不可避免，只能采取一定的措施减小误差出现的几率。
4.天线中心位置误差
利用GPS进行测量时应保证天线的相位中心和几何中心一致，但是实际测量时，天线的相位中心会随着信号的强度发生变化，从而使天线中心的理论位置和实际位置出现偏差，导致GPS测量出现误差。
另外，影响GPS测量误差出现的另一因素是接收时钟误差，如果时钟与地面卫星时钟同步过程中出现误差，会严重影响GPS测量的准确性，假设两者的误差时间为1s，则测量距离就会出现300m左右的误差。
二、GPS测量误差与精度控制措施
1.控制卫星星历误差
为了减少卫星星历误差影响GPS测量的准确性，应准确确定卫星运行轨道，即利用GPS跟踪网监测卫星的运行。另外，不可忽略由跟蹤站地心坐标引起的误差，该种误差往往会给卫星带来严重的影响，因此应将跟踪站中心位置坐标精确到0.1m，卫星轨道精度应提高到2m。另外，应运用约束基准法对基站松弛轨道约束加权，进而使坐标精确度提高到5m。除此之外，如果运用我国目前采用的跟踪基站，可将获得卫星信号的数据的轨道根数误差修正成正值，进而能够准确确定卫星星历，给GPS的准确测量奠定基础。
2.控制对流层误差
GPS测量过程中，由对流层反射引起的误差非常复杂，比较难以控制，通过大量的研究证明，采用不同的对流层模型能够较好的减少对流层误差。一般可采用三种措施，减少对流层给GPS测量精度带来的影响。首先，在监测站对气象各项参数进行确定，并将其运用到对流层改正模型中；其次，引入用于描述对流层影响的相关参数，并进行计算，准确判定其对数据影响程度；最后，利用同步观测值进行求差，即当监测站之间的距离小于20km时，卫星信号穿过对流层时的路径比较相似，此时可针对同一卫星利用同步观测值进行求差，该种方法能够有效降低对流层反射的影响，但是当监测站间的距离比较大时，不易采用该方法。
3.控制观测误差
为了控制观测过程中产生的误差，观测时常常利用多项式模型、标准模型以及ROCK4模型进行分析，这些模型均能达到较为准确的定规要求。同时，还应采用先进的卫星监测设备，选择正确的天线安装位置，避开树木、水沟、山坡、建筑等事物，以此提高GPS测量的准确性。
4.控制接收时钟误差
为了减少接收时钟给GPS测量带来的影响，通常采用下面三种方法加以控制。首先，将处在不同时刻的时钟数据当做一个独立的未知数，处理数据时将其和监测站位置参数一同求解；其次，将不同观测时刻的时钟差认为存在一定的关系，并列出时间多项式，参考平差模型求出多项式的参数；最后，在卫星中求一次差，进而降低接收时钟误差。
5.控制天线中心位置误差
GPS测量时为了减少控制天线中心位置引起的误差，可在距离相近的多个观测站运用相同种类的天线进行同步观测，求解不同观测数值的差，进而达到减少天线中心位置偏差影响的目的。不过采用该种方法时，各监测站天线应按照附有的方位定向。
三、数据的处理
现在很多广播星历均采用较为精密的星历，用户被授权后可较为方便的导出精密星历解算数据，进而减少星历误差给GPS测量造成的影响。另外运用起算数据时还应重点把握以下几点：首先，实现与国家GPS网或较为高级GPS网的连接，保证精度达到米级；其次，将国家级的知点坐标换算到WGS84坐标体系中，保证精度要求达到米级；最后，如果与其他控制连测不成功时，应保证观察单点的定位结果超过30min。另外，确定载波相位时，应注意选择合理的线性组合。结果证明，求解历元、接收机、卫星之间的差值时可以很好的避免卫星时钟、整周模糊度、接收器时钟误差，而求接收机和卫星间的二次差能消除卫星与接收机存在的误差。
四、总结
GPS测量时受到各个测量环节不同因素的影响，往往出现较多误差，影响GPS测量的精确度，为此，应充分分析误差产生的原因，提出针对性的解决措施，严格控制误差的出现，以此保证GPS测量的准确性，为GPS的广泛应用奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 李怡彬.GPS测量中的误差与精度控制研究[J]；科技传播.2013年04期.
[2] 吕建国.用EXCEL处理高斯坐标计算问题[J].安徽地质.2012年01期.
[3] 张安洁.GPS载波相位观测量的误差源分析[J]；机电技术.2012年06期.
[关键词]GPS GPS测量 误差 精度 控制
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0246-01
GPS测量具有全天候、全球性、观察时间短等优点，广泛应用在航空、航海、交通等多个领域，因此，加强GPS测量误差分析，进而采取有效措施提高GPS测量精度具有十分重要的现实意义。
一、GPS测量误差来源
GPS测量过程中会受到很多因素的影响，往往导致测量结果出现较大误差，因此，为了减少测量误差，进一步提高GPS测量精度，应对引起误差的各个方面进行详细的分析，进而采取有效措施加以解决。概括而言，GPS测量误差可分为卫星星历误差、对流层误差、观测误差等。
1.卫星星历误差
卫星星历的设定主要由跟踪卫星的监测站负责，它是一个相互参考的过程，涉及较多的数据计算，因此设定时难免出现一些误差，影响GPS测量的准确性，这些误差的产生主要由以下原因造成：卫星运行过程中会受到摄动力不同程度的影响，以及监测站测定和数据处理时存在一些误差等。这些问题往往导致在确定卫星轨道和其准确位置时出现一些误差。
总之，GPS测量时由卫星星历误差造成的测量误差应引起足够的重视。为了减少这种原因造成的误差应提高卫星定位精度，例如将定位精度提高到1ppm以下时，可不必考虑卫星轨道误差。
2.对流层误差
卫星信号传输到地面监测站需要穿过对流层，在对流程折射影响下信号传播速度会发生变化，使卫星信号的传播发生延迟。另外，有于卫星信号的80%发生在对流层，因此又称对流层延迟。对流层延迟与卫星的高度角密切相关，当卫星的高度角变小时，卫星信号穿过对流层的路径边长延迟较为严重。因此，这种延迟会给GPS测量造成影响，增加测量误差。
3.观测误差
观测误差主要由地面监测站信号接收设备引起，例如如果接收到的卫星信号分辨率较差，必然影响GPS测量的准确性。另外，接收天线安装质量也会影响卫星信号的接收结果。总之，由观测误差引起的GPS测量误差不可避免，只能采取一定的措施减小误差出现的几率。
4.天线中心位置误差
利用GPS进行测量时应保证天线的相位中心和几何中心一致，但是实际测量时，天线的相位中心会随着信号的强度发生变化，从而使天线中心的理论位置和实际位置出现偏差，导致GPS测量出现误差。
另外，影响GPS测量误差出现的另一因素是接收时钟误差，如果时钟与地面卫星时钟同步过程中出现误差，会严重影响GPS测量的准确性，假设两者的误差时间为1s，则测量距离就会出现300m左右的误差。
二、GPS测量误差与精度控制措施
1.控制卫星星历误差
为了减少卫星星历误差影响GPS测量的准确性，应准确确定卫星运行轨道，即利用GPS跟踪网监测卫星的运行。另外，不可忽略由跟蹤站地心坐标引起的误差，该种误差往往会给卫星带来严重的影响，因此应将跟踪站中心位置坐标精确到0.1m，卫星轨道精度应提高到2m。另外，应运用约束基准法对基站松弛轨道约束加权，进而使坐标精确度提高到5m。除此之外，如果运用我国目前采用的跟踪基站，可将获得卫星信号的数据的轨道根数误差修正成正值，进而能够准确确定卫星星历，给GPS的准确测量奠定基础。
2.控制对流层误差
GPS测量过程中，由对流层反射引起的误差非常复杂，比较难以控制，通过大量的研究证明，采用不同的对流层模型能够较好的减少对流层误差。一般可采用三种措施，减少对流层给GPS测量精度带来的影响。首先，在监测站对气象各项参数进行确定，并将其运用到对流层改正模型中；其次，引入用于描述对流层影响的相关参数，并进行计算，准确判定其对数据影响程度；最后，利用同步观测值进行求差，即当监测站之间的距离小于20km时，卫星信号穿过对流层时的路径比较相似，此时可针对同一卫星利用同步观测值进行求差，该种方法能够有效降低对流层反射的影响，但是当监测站间的距离比较大时，不易采用该方法。
3.控制观测误差
为了控制观测过程中产生的误差，观测时常常利用多项式模型、标准模型以及ROCK4模型进行分析，这些模型均能达到较为准确的定规要求。同时，还应采用先进的卫星监测设备，选择正确的天线安装位置，避开树木、水沟、山坡、建筑等事物，以此提高GPS测量的准确性。
4.控制接收时钟误差
为了减少接收时钟给GPS测量带来的影响，通常采用下面三种方法加以控制。首先，将处在不同时刻的时钟数据当做一个独立的未知数，处理数据时将其和监测站位置参数一同求解；其次，将不同观测时刻的时钟差认为存在一定的关系，并列出时间多项式，参考平差模型求出多项式的参数；最后，在卫星中求一次差，进而降低接收时钟误差。
5.控制天线中心位置误差
GPS测量时为了减少控制天线中心位置引起的误差，可在距离相近的多个观测站运用相同种类的天线进行同步观测，求解不同观测数值的差，进而达到减少天线中心位置偏差影响的目的。不过采用该种方法时，各监测站天线应按照附有的方位定向。
三、数据的处理
现在很多广播星历均采用较为精密的星历，用户被授权后可较为方便的导出精密星历解算数据，进而减少星历误差给GPS测量造成的影响。另外运用起算数据时还应重点把握以下几点：首先，实现与国家GPS网或较为高级GPS网的连接，保证精度达到米级；其次，将国家级的知点坐标换算到WGS84坐标体系中，保证精度要求达到米级；最后，如果与其他控制连测不成功时，应保证观察单点的定位结果超过30min。另外，确定载波相位时，应注意选择合理的线性组合。结果证明，求解历元、接收机、卫星之间的差值时可以很好的避免卫星时钟、整周模糊度、接收器时钟误差，而求接收机和卫星间的二次差能消除卫星与接收机存在的误差。
四、总结
GPS测量时受到各个测量环节不同因素的影响，往往出现较多误差，影响GPS测量的精确度，为此，应充分分析误差产生的原因，提出针对性的解决措施，严格控制误差的出现，以此保证GPS测量的准确性，为GPS的广泛应用奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 李怡彬.GPS测量中的误差与精度控制研究[J]；科技传播.2013年04期.
[2] 吕建国.用EXCEL处理高斯坐标计算问题[J].安徽地质.2012年01期.
[3] 张安洁.GPS载波相位观测量的误差源分析[J]；机电技术.2012年06期.