GPS精密单点定位在航道测量中的应用

刘敏

摘 要：航道测量工作对我国航运事业的发展具有十分重要的作用，能够为我国航运事业的发展奠定基础，所以航道测量的精确度非常重要。为推动我国航运事业的发展，采取有效手段提升航道运输的精准程度非常必要，作为航运工作的关键环节，航道测量工作必须得到相关工作人员的重视。精密单点定位技术的是我国航道测量中一项应用比较广泛的技术，具有一定的精准度，随着科技的进步，精确性非常高的GPS定位技术产生，而这种技术精密单点定位技术的结合能够使我国航道测量的精确程度进一步提高。

关键词：GPS；精密单点定位；模型；航道测量

当前，我国的经济发展水平越来越高，国际地位和国家综合实力也在不断提升，从而带动了我国基础设施建设要去的增加。水运行业是我国经济发展的来源之一，水利工程建设也是我国基础设施建设的重要组成部分，所以国家发展战略的修改对我国的基础设施建设提出了更高的要求。对于航运设施建设而言，航运测量是一项基础性工作，测量的精确度及质量是保证航道性能的重要保证。随着航道测量要求的提高，航道紧密定位测量的标准、和形式种类也日渐丰富，传统的精密单点定位定位测量技术方法已经不能满足目前的测量需求，GPS定位技术的应用使其增强现代发展要求。

1 GPS技术在航道测量紧密单点定位中的应用概述

GPS技术是地理信息系统中一项精准度非常高的定位技术，该技术通过对现代先进信息技术的应用，为测量准确度的提高奠定了坚实的基础。随着地理信息系统中各项技术的发展，GPS技术也不断得到充实，技术水平和技术性能都得到了很大程度的提升，不仅提高了系统运行效率还将我国的地理信息系统以及精确定位系统带向了一个全新的发展阶段，IGS产品的产生和发展为GPS技术的发展奠定了前提。

2 精密单点定位技术

GPS精密单点定位技术基本思想简单，就是利用IGS提供的GPS精密轨道和精密钟差信息计算卫星坐标和钟差，同时应用比较完整的物理改正模型改正定位过程中的各种误差项，进行单站的绝对定位，以直接确定单测站在ITRF框架下坐标的一种定位方式。

目前主要有以下三种定位模型：传统模型、UofC模型和无模糊度模

型。

2.1 传统模型

GPS精密单点定位的传统模型，是采用双频GPS伪距和载波相位观测值的无电离层（Ionospheric-free）组合来构成观测模型。这种无电离层组合是减弱电离层影响最有名的公式，Zumberge，Kouba都采用这种组合作为精密单点定位的函数模型。

在模型运算的过程中相关研究人员还需要对模型中的无电离层组合的距离相位观测值进行考虑，其模糊程度对模型的运算结果也具有非常重要的影响。另外，无电离层组合的实际观测值中的观测噪声以及其买有被模型化处理的误差也会对整个模型的运算结果造成一定的影响。通过这些函数模型的精确计算，我们可以确定传统定位模型的精确程度，对其应用误差有一个清晰的了解。

2.2 UofC模型

加拿大Calgary大学的高扬于2002年提出的UofC模型与传统模型不太一样，除了采用无电离层相位组合外，还分别采用L1和L2频率的码和相位平均形式的组合。

这种模型虽然与传统的模型结构之间存在很大差异，大会其是建立在传统模型基础上的一种结构，所以在模型计算中会涉及到传统模型中的无电离层组合的观测值参数。另外，在这种模型中主要分为三种组合模式，每一种组合形式的观测值都会受到观测噪声及未被模型化误差参数变化的影响。

2.3 无模糊度模型

与上述两种模型不同，这种模型采用无电离层伪距组合观测值和历元间差分的载波相位观测值。由于历元间的差分处理，模型中的模糊度项被消除，不必再考虑模糊度的估计。

3 三种定位方法的精度分析和比较

本文利用所编的三种单点定位程序模块对某市连续运行参考站基准站的数据进行了处理，选用了某日两个小时的数据和单天的数据进行解算，卫星截止高度角为50，采样间隔为10s。

下图为分别利用三种形式的定位程序对2小时数据处理的结果与该点的已知ITRF框架坐标在X，Y，Z三个方向之间的差值图。

图1显示的是用P码伪距和广播星历用最小二乘法进行定位解算所得的结果与该点已知坐标值在三个方向上的差值曲线图，由图1可以看出，利用P码伪距和广播星历进行解算，2个小时的解重复性精度在2m以内。图2显示的是用P码伪距和精密星历用最小二乘法进行定位解算所得的结果与该点已知坐标值在三个方向上的差值曲线图，由图2可以看出，利用P码伪距和精密星历进行解算，2个小时的解重复性精度在1.5m以内。图3显示的是用载波相位和精密星历用卡尔曼滤波方法进行定位解算所得的结果与该点已知坐标值在三个方向上的差值曲线图，由图3可以看出，利用P码伪距和广播星历进行解算，2个小时的解重复性精度在0.5m以内。

从统计的结果可以得出如下结论：（1）采用伪距和广播星历以及伪距和精密星历定位精度较低，点位精度一般在lm和0.7m左右。（2）采用相位观测值并且辅以P码伪距观测值用附加模糊度参数的卡尔曼滤波参数估计方法进行定位，2小时点位精度可以达到0.3m左右。

5 结论

总而言之，GPS精密单点定位技术在我国航道测量技术的应用能够避免测量工作中会出现的很多误差，对提高测量精确程度具有十分重要的意义。该技术在操作实施过程中的流程比较简捷，不需要依靠其他的控制点作为辅助测量，并且对距离没有要求，使用这种技术进行航道测量的时候不要求一定要进行静态对顶测量，操持动态的方式进行测量操纵即可，在方便测量的同时还能满足精确标准。所以，该技术具有很多测量优势，能够很好的保证航道测量的准确性，所以在航道测量工作中已经得到了广泛推广，而且拥有良好的发展前景。

参考文献

[1]张军.GPS-RTK技术在航道测量中的应用[J].东北测绘，2002（01）.

[2]曹民雄.有关航道测量技术问题的讨论[J].水运工程，2012（09）.