当前工程测量中GPS技术的精度控制分析

2014-04-07杨智馨

黑龙江科学 2014年6期

杨智馨

（哈尔滨市国土资源勘测规划院，哈尔滨 150090）

GPS控制测量是工程测量的重要组成部分，具有精准性的特点，已成为当前工程测量的重要手段，在促进工程测量智能化、自动化以及规模化发展过程中发挥重要作用。

1 GPS技术的内涵分析

GPS是利用地面的接收设备、卫星等组成结构，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。GPS技术通过建立数学中的三维空间坐标，计算出各组成结构之间的距离，从而将信息通过卫星传输给地面的接收设备，是信息社会飞速发展的标志之一。GPS技术的运作原理是以空间环境飞行卫星为载体，以具备某种特定定位信息属性与频率属性的无线电信号为对象，由卫星向地面相应接收装置发送信息，以此实现定位测量的功能。

2 GPS技术的特征分析

GPS技术是工程测量中的一种重要方法，是信息技术与空间技术等高新技术的综合集成。在工程测量中，因具有巨大的技术优势，被广泛应用。

2.1 定位精度高

利用GPS技术进行导航，即可实时确定运动目标的三维位置和速度，可采用不同方法对平面与高程进行施测。GPS测量的精度要高于常规测量。

2.2 观测时间短

GPS测量技术的不断完善，同时GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便，也可省去工程建设中的传算点、过渡点的测量工作，缩短了观测时间。

2.3 仪器操作简便

GPS接收机的不断改进，促使仪器操作的自动化和智能化程度提高，观测人员只需对整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。

3 影响工程测量中GPS精度的因素分析

受各种因素的制约，GPS测量的精度往往会出现不稳定的现象。在工程测量中影响GPS测量精度的因素主要有：

3.1 GPS卫星

GPS卫星是影响GPS测量精度的重要原因。卫星星历同单点定位的精度息息相关，在测量中卫星的实际位置同星历给出的位置不一致，两者之间发生误差，严重影响精密相对定位。

3.2 卫星信号传播

卫星信号在传播过程中，因为大气层对信号的折射，电离层弥散特性的影响和测站周围有很多反射物的折射，从而导致传播路径发生偏差，传播的速度发生变化，这些因素都严重影响了GPS测量精度。

3.3 接收设备

接收设备包括接收机的位置和接收机天线相位中心位置。接收天线的相位中心位置是影响GPS测量精度的关键。当信号被输入后，该相位中心依据信号的输入方向与输入强度的变化，随时发生变化，实际的相位中心位置与理论上位置不符，影响GPS测量精度。

4 控制工程测量中GPS精度的措施

为避免工程测量中GPS技术出现不稳定现象，可以采用降低电离层、多路径、卫星轨道以及周跳等各方面产生的误差。在工程测量中可采取如下措施来控制GPS的精度：

4.1 降低电离层引起的误差

4.1.1 双频观测

双频观测主要是对两个伪距进行测量，按照电离层的折射以及信号频率特性，在对两个伪距进行观测所得值中，将电离层的折射改正数求出，进而提高GPS测量的精度。

4.1.2 利用电离层模型进行修正

单频GPS接收机，一般是采用导航电文提供的电离层模型，或其他适合的电离层模型对观测量加以修正。

4.1.3 同步观测值求差

卫星信号到达各观测站的路径相近，所经过的介质状况相似，因此，利用两台接收机于基线两端同步进行观测而且取其观测量之间的差，将电离层折射的影响有效降低。

4.2 降低多路径误差

GPS在测量过程中，为避免出现多路径的误差现象，一定要选择合理的站点。测站点要设在距大面积平静水面一段距离的地方，要避开山坡、山谷以及盆地，翻耕之后的土地，与其他粗糙不平的地面之间具有很差的反射能力，是设置站点的最佳选择。长时间进行观测，接收机天线方面应选择造型适宜且屏蔽良好的天线和合理的截止高度角，大大降低多路径误差带来的影响。

4.3 确定GPS的卫星轨道

区域性的GPS跟踪网将对GPS卫星轨道予以确定。在精度较低的实时单点定位工作中，从导航电文中所获得的卫星轨道信息为准，不再考虑卫星轨道实际存在的误差。在卫星运行过程中因为各种不同的摄动力对其产生影响，卫星就会产生繁琐的运行轨道。要注意跟踪站地心坐标的精度，通过强约束全球站松弛轨道的加权约束基准的办法，取得的相对坐标值将在5 cm以上。因此，只要能够将跟踪基站进行数据分析，就能够将轨道的误差修改成正值，精密星历就能够传送给客户。