影响gps高程测量精度因素和改进措施

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1、影响GPS高程测量精度因素和改进措施　　摘要：由于近几年GPS技术的广泛应用，高精度GPS控制测量已经在许多工程中得到应用，大量的实验数据表明，GPS控制网的平面坐标精度是可靠的，能够达到工程测量的要求，但高程方面由于区域性大地水准面的精度、电离层延迟误差、坐标系不一致的影响，其精度一直被认为不可靠。因此，GPS在我国高程控制网的布设中应用较少。从某种程度上讲，未能充分发挥GPS测量能够提供3维坐标的优越性。利用GPS求得的是在WGS-84坐标系中的大地高，而目前我国的实用高程系统采用的是正常高，要想使GPS高程在工程实际中得到应

2、用，必须实现GPS大地高向我国实用高程的转换。关键词：原理；因素；措施；应用中图分类号：P258文献标识码：A1.GPS高程测量基本原理1.1GPS测量能够精确给出地面点的在WGS-84坐标系中3维坐标X，Y，Z或B，L，H，经系统变换可以得到地面点在局部坐标系中的大地高。由于各GPS点上的高程异常值无法直接获得，目前还无法直接将大地高精确地转换成实用的海拔高。因此，高程异常的确定成为高程转换的关键。7GPS观测数据经转换、平差等数学处理后，可得到两点间的基线向量及高精度的大地高差，如果已知一点的大地高，即可求得全网各点的大地高。

3、大地高是以椭球面为基准的高程系统，其定义为由地面点沿通过该点的椭球面法线到椭球面的距离。但是，目前常用的工程测量和高程放样是以铅垂线和水准面为依据的水准测量来实现的，所以，在实际工程中一般不采用大地高，而是采用正常高系统。正常高即地面点沿垂线方向到似大地水准面的距离，其相互关系式见式H=h+ξ,式中：H为大地高；h为正常高；ξ为高程异常。若使用本地区参考椭球面为基准，还应考虑到本地椭球面与WGS－84椭球面之间的差异。因为GPS测得的是以WGS－84椭球面为基准的大地高，所以要顾及两椭球面之间的高程异常差。1.2高程异常的确定方法

4、，可以分为几何解析法和重力法两类。几何解析法是用一个1次或高次的解析多项式拟合出测区的似大地水准面，进而内插出GPS点上的高程异常值。重力法是利用计算附近的地面重力测量资料求解大地水准面的非线性变化部分，应用中通常需结合地形数字模型和地球重力场模型数据，以反映地形起伏的影响和大地水准面的长、短波特性。7利用重力法计算高程异常值在工程测量中是不切合实际的，考虑到工程测量控制网的范围较小，似大地水准面的变化比较平绶，因此，利用一些联测水准的GPS点，求得各点的高程异常值，再用平面拟合的方法来逼近似大地水准面，以求得其他GPS点的高程异

5、常，从而达到将大地高转换为正常高的目的。2.影响GPS高程测量精度的因素GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。测量结果的误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。与GPS卫星本身有关的误差有卫星星历误差，卫星钟误差及相对论效应。与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差。与接收机有关的误差主要有接收机钟误差、接收机位置误差、天线相位中心位置误差及几何强度误差等。2.1卫星分布不对称：在确定平面位置时可以通过对观测时间段及卫星的选择来保证卫星分布的基本对称，

6、从而消除或削弱距离测量中的偏差及卫星信号传播过程中的大气延迟误差、星历误差等误差对平面位置的影响。然而对于高程测量来说所有被观测的卫星均处在地平面以上，卫星分布总是不对称的。许多系统误差难以消除。这是高程精度低于平面精度的一个重要原因。72.2对流层延迟改正后的残差的影响：对流层延迟改正模型本身的误差，气象元素的量测误差特别是气象元的代表性误差，以及实际大气状态和理想大气状态之间差异等将影响对流层改正的精度。而对流层延迟改正不完善所残留下来的误差主要影响高程分量的精度,对于短基线这种影响更为明显。这是在GPS定位中高程精度不平面精

7、度的另一重要原因。2.3星历误差：卫星星历误差是GPS定位中的一个主要误差源。目前SA政策对广播星历的精度被有意识地降低。从而使星历误差也成为GPS高程测量精度的一个重要原因。2.4基线起算点的坐标误差：解算基线向量时需用到该基线向量的一个端点的坐标作为起算点坐标。该起算点的坐标误差会影响基线向量的解算结果。据有关文献介绍，若起算点的水平坐标有10米的误差会使10km长的基线向量的高差产生2.9mm的误差。2.5其他误差；除了上述误差外，电离层延迟改正后的残余误差，多路径误差，接收机天线相位中心的偏差及相位中心的变化，天线高的量测

8、误差等也会影响GPS高程测量的精度。3.提高GPS高程测量精度的措施3.1提高大地高测定的精度，大地高测定的精度是影响GPS高程测量精度的主要因素之一。这可以从提高局部GPS网基线解算的起算点的精度；改善GPS星历的精度；观测时应选择最佳的卫星分布