研究GPS測量的誤差影響及應對措施

肖瀟

摘 要：當前，在世界范圍內，GPS測量作為一種測量技術被廣泛應用于各類勘測工作之中。這一測量技術相比于傳統的測量技術更為方便精確。但是由于一系列影響因素的存在，目前GPS測量還存在著許多誤差。這些誤差的存在嚴重影響了數據的真實可靠性，對后續的工作或實驗等都帶來了不小的問題。正是由于這些影響因素的存在，使得GPS測量技術無法發揮其在多項工作中的重要作用。因此，找出問題并探尋應對的措施具有現實意義。本文通過分析并研究GPS測量的誤差影響以及目前存在的一些問題，從實際情況出發，提出一些應對措施，以望能更好得完善GPS測量這一測量技術，保證測量數據的真實性、準確性。

關鍵詞：GPS測量；測量誤差；應對措施；探索研究

GPS測量是通過地面接收設備接收衛星傳送來的信息，計算同一時刻地面接收設備到多顆衛星之間的偽距離，采用空間距離后方交會方法，來確定地面點的三維坐標。因此，對于GPS衛星、衛星信號傳播過程和地面接收設備都會對GPS測量產生誤差。主要誤差來源可分為：與GPS衛星有關的誤差；與信號傳播有關的誤差；與接收設備有關的誤差。本文通過對GPS測量誤差的分析和誤差的來源的研究，從而得出GPS測量的誤差影響。先概述GPS的基本概念，接著分析誤差來源，最后得出相應的措施。在當前技術條件下，無論是何種測量技術都會存在一定的測量誤差，其間的差別只是誤差的大小以及誤差是否處于合理范圍之內。GPS測量技術是當前一種較為先進、方便的測量技術。相比于傳統測量方式，它所測量出來的數據更加準確，適用范圍更加廣泛。在當前，如何降低測量數據的誤差值是應該被給予重視的問題。只有盡可能地降低測量誤差，將測量誤差控制在合理范圍之類，才能保證數據的可用性。當前隨著建筑業等的飛速發展，對測量數據的準確性的要求也越來越高。所以在此現狀之下，加強對GPS測量的誤差影響的研究，不斷探索相應的解決措施具有重要的價值。本文對GPS測量的幾種誤差進行研究分析，并提出幾點對應的降低誤差的措施，望能不斷完善GPS測量這一測量技術。

1 造成測量誤差的主要因素

在GPS的實際測量操作中，由于其依托于衛星技術等多項技術。特別是衛星技術，在衛星傳播過程中導航電文的參數值存在誤差，包括衛星時鐘誤差和星歷誤差。其次，GPS測量技術主要靠GPS信號的傳導，但是在實際的信號傳送過程中，由于傳播介質的不單純性，會造成一些難以避免的誤差。除此之外，還與GPS測量的工具有關，包括接收機自身發出的噪音引起的誤差和多徑效應[1]。

2 GPS測量的誤差影響及應對措施

2.1 與控制段有關的誤差影響和應對措施

對于該類因素導致的誤差，一般被業內歸類于系統誤差。這其中主要包含鐘差、頻偏等等影響因素。在實際的測量中，這些因素造成的誤差一般在1ms之內，但是當信號被接收機接受后，在距離上的體現的偏差較大，一般偏差大概為300km。這一距離的誤差無法滿足當前對于測量精確度的要求。目前，對于該類因素造成的GPS測量誤差，一般有鐘差改正法和差分法兩種方法來降低測量的誤差。在GPS測量中，一般是將衛星星歷作為起始數據，后續的數據都是基于這一數據來進行測算。在將衛星星歷傳送到測站坐標的時候，衛星星歷的誤差會影響到測量的數據的準確性。

對于星歷誤差而引起的GPS測量誤差，我們可以采用相位觀測量求差的方法來盡可能的減少測量的誤差。通過這種方式，我們能計算出準確性較高的相對坐標。當我們進行距離較長，對測量的精確性要求較高的測量時，可以選擇精密的星歷來進行初始點的定位，來盡量降低測量過程中形成的誤差。

2.2 與衛星傳播有關的誤差影響及應對措施

GPS測量是依靠衛星的信號傳播的，但是在信號傳遞的過程當中，由于傳遞介質的不單純性，會造成一些誤差。主要是大氣層對衛星信號的折射影響。當我們討論這一影響因素時，應從兩類折射情況進行分析。

電離層折射：

電離層是大氣層中的一個電離區域，離地面大約50km一直向上大約1000km的高層大氣都屬于電離層的范圍。在這一區域內，存在著數量龐大的自由電子和離子，對無線電波的傳播速度會造成一定影響[2]。電離層也是衛星信號必經的一塊大氣區域，所以為了降低GPS測量的誤差影響，必須要減少電離層折射對測量的干擾。

在當前技術水平下，我們主要采用的方法是利用傾斜因子系數來進行計算分析，盡可能減少電離層折射給測量數據帶來的偏差。除此之外，還能選擇合適的時間段，測量人員在觀測站進行同步的觀測，然后采用同步觀測量求差的方法來進行應對。

2.3 對流層折射

相比于電離層對衛星信號傳播速度的改變，對流層折射對GPS測量的影響主要在于對信號頻率造成的誤差。當前，世界范圍內對于對流層傳播的研究較多，且與通信技術的聯系日益密切，并在這一領域出現了不少的優秀研究成果。對于降低對流層折射對GPS測量造成的誤差，目前主要是利用對流層模型以及相應的映射函數來盡可能地降低GPS測量的誤差影響。

3 與接收機有關的誤差影響及應對措施

在實際的測量過程當中，由于測量器具的精度、質量或一些其他因素的影響，總是存在一些誤差。在GPS測量中，主要是接收機對于誤差形成的影響較大。在當前技術條件之下，接收機無法達到我們所希望的理想狀態。在實際的使用過程之中，接收機對于信號變化的追蹤難以同步進行反應，出現一點的延遲和偏差。主要是由于一些噪音對信號的干擾，導致出現接收機對信號接收出現誤差。當這些看似細小的誤差反應在數據上時，就會造成較為嚴重的偏差，達不到測量精度的要求。

針對這一方面的誤差，我們主要是采用差分法，或者是在求解的時候將接收機的鐘差作為獨立未知數[3]。

參考文獻

[1]陳志川.研究GPS測量的誤差影響及應對措施[J].科技傳播，2013，（2）：282.

[2]楊祥平，楊旭.GPS測量的誤差來源分析與應對措施[J].城市建設理論研究，2013，（12）：175.

[3]朱云峰.GPS定位誤差分析與應對措施[J].葛洲壩集團科技，2015，（1）：54-55.

（作者單位：中國石油大學）