gps在高程测量中误差来源和应对措施

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1、GPS在高程测量中误差来源和应对措施　　【摘要】本文通过GPS在高程中的误差分析，对提高GPS测量高程精度的方法及措施进行了详细描述。【关键词】GPS；大地高；正常高；高程拟合；高程异常一、引言众所周知，GPS作为现代化的三维测量工具，已被越来越广泛地运用到平面测量工作中去，如平面控制测量、地形测量、施工测量等。但是GPS在实际的工作实践中，却较少运用于高程测量。这是由于我国幅员辽阔，GPS测高受区域性大地水准面的限制以及仪器和外界条件等诸方面因素的影响，所测高程精度较低，无法满足各项工程建设的需要。那么GPS测量高程

2、的误差主要有哪些呢？我们又如何采取有效措施来提高高程测量精度呢？二、GPS高程测量原理利用GPS求得的是地面点在WGS-84坐标系中的大地高H84，而我国高程采用正常高。要想使GPS高程在工程实际中得到应用，必须实现GPS大地高向我国正在使用的正常高的转化。如图1所示。有公式：Hr=H84-ζ由上式可知GPS高程测量的结果Hr误差主要由大地高H84的误差和高程异常ζ的误差的组成。6三、影响大地高H84的误差来源1.相位整周模糊度解算对GPS高程的影响。相位整周模糊度解算是否可靠，直接影响三维坐标的精度。在控制测量中，无

3、论采用快速静态或实时动态测量技术，都必须精确解算得到相位整周数，然而相位整周数模糊度的解算常常会出现解算错误的可能性，从而会影响高程测量的精度。2.多路径效应的制约因素：所谓多路径效应是指测站附近反射物反射来自卫星的信号与卫星直接发射的信号同时被接收机接受，这两种信号产生相互影响使其观测值偏离其真值，产生多路径误差。多路径效应的影响分为直接的和间接的，并能对三维坐标产生分米级影响。3.电离层延迟对高程测量量的影响：电离层对GPS测量的影响主要有：电离层群延（绝对测距误差）；电离层载波相位超前（相对测距误差）；电离层多普

4、勒频移（距速误差）；振幅闪烁信号衰减；磁暴、太阳耀斑等，这些电离层的变化都会延迟GPS信号的传播路线。影响GPS的高程测量的精度。64.星历和参考坐标对高程的制约：卫星的星历是描述卫星运行轨道的信息，精确的轨道信息是GPS定位的基础。另外，为测定某点的高程就必须获得该地区的一个理想的用WGS-84参考位置。卫星星历质量的好坏及用WGS-84参考位置确定精度等将直接影响GPS的高程测量，可能会产生几个PPM的影响。5.天线高对高程测量的影响：天线高是一个明显的误差来源。如果使用三脚架，由于高度经常发生变化，外业要求必须对

5、天线高测量进行严格检查。若天线不是由一个厂家生产，则影响会更大，原因是有效相位中心不在同一高度上。6.潮汐对GPS高程测量的影响：潮汐现象（包括陆地潮汐和海洋潮汐）对GPS高程测量也能产生很大的影响，特别是当基线超过100km的情况下，其影响可达到厘米级。四、高程异常ζ的误差影响由于似大地水准面的特殊性以及地表上各点高程异常值的不确定性，在实践中想精确求得高程异常ζ是非常困难的。所以求算高程异常ζ的方法和精度将直接影响GPS测量高程的最终精度。五、提高GPS高程测量精度的方法1、进行GPS高程测量，应使用双频GPS接收

6、机，且型号最好相同。因为双频接收机能消减由于电离层的影响而产生的卫星信号时延。型号相同可使GPS天线相位中心偏差最小，且天线高固定。固定的天线高和脚架高可消减天线高误差。在进行GPS高程测量的过程中，应尽可能多地增加多余观测。因为增加多6余观测，可以消除或减弱相位整周模糊度解算的出错率，增加相位整周模糊度解算的可靠性，同时，还可以降低多路径效应的影响。尽量提高高程异常ζ的解算精度。获得高程异常的方法比较多，主要有直接法和几何法。（1）直接法。又称重力法。重力法就是利用流动站附近的重力测量资料求解大地水准面的非线性变形部

7、分的高程异常值。高程异常是地球重力场的一个参数，一般情况下，利用地球重力场模型，根据点位住处，即可求出该点的高程异常。此法适合对高程精度要求相对不高，且进行水准测量有困难的地区。（2）几何法。又称解析法。就是用一个一次或高次的多项式来拟合出似大地水准面模型，即高程异常模型，从而内插出某点的高程异常值。根据测区的情况可以将似大地水准面用多项式曲线、平面拟合和多项式曲面来表示，对应的就有多项式曲线拟合、平面拟合和多项式曲面拟合三种方法。只有根据测区情况选择合适的拟合方法，才能有效提高高程异常的求解精度。当测区呈线状分布，可

8、根据控制点的平面坐标及高程异常，通过构造一个插值函数来拟合测线方向上的大地水准面曲线，然后内插出高程异常值。如果测区是范围较小并且地形平坦或低丘地区，其似大地闪准面可看成平面。此时采用平面拟合法，高程异常值的计算将会得到较好的拟合结果。6对于范围稍大、起伏较大的地区应把似大地水准面看成多项式曲面，可采用曲面拟合来逼近似大地水准面，