控制測(cè)量誤差淺析

1、<p><b>　　控制測(cè)量誤差淺析</b></p><p>　　摘要：本文闡述了GPS控制測(cè)量的特點(diǎn)，分析了影響GPS測(cè)量精確度的因素，提出了減少GPS誤差及提高GPS觀測(cè)精度的措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：控制測(cè)量；誤差；淺析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p>&l

2、t;p>　　GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中。時(shí)至今日，可以說GPS定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段建立大地控制網(wǎng)。我們一般將應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。歸納起來大致可以將GPS網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國性的高精度GPS網(wǎng)，這類GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)干公里至上萬公里，其主要任務(wù)是作為全球高招度坐標(biāo)框架或全國高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空

3、間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或池殼形變規(guī)律等問題。另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng)，GPS工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務(wù)是直接為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)?，F(xiàn)如今，GPS在控制測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，許多地方都會(huì)運(yùn)用到GPS控制測(cè)量，比如：衛(wèi)星、工程、交通、導(dǎo)航、石油、科學(xué)研究等領(lǐng)域；根據(jù)GPS測(cè)量的定位特點(diǎn)來分析GPS控制測(cè)量的誤差，從而知道是什么因素影響了

4、GPS測(cè)量的準(zhǔn)確度，從而找到一些常運(yùn)用到的解決方法。 </p><p>　　1 GPS控制測(cè)量的特點(diǎn) </p><p>　　1.1 GPS測(cè)量的含義及分類 </p><p>　　所謂GPS測(cè)量，就是一項(xiàng)要求嚴(yán)格、技術(shù)相對(duì)復(fù)雜的工作，它要求要對(duì)每一個(gè)階段的工作，都必須要經(jīng)過密切的組織和精心的設(shè)計(jì)后才能進(jìn)行GPS實(shí)施環(huán)節(jié)。GPS在具體的實(shí)施上也要遵循一定的原則，不僅要滿

5、足用戶對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度，還要滿足用戶對(duì)測(cè)量的可靠性，并且還要盡量地減少時(shí)間、經(jīng)費(fèi)與人力的消耗等等，以免造成浪費(fèi)現(xiàn)象。 </p><p>　　如果是按照GPS的控制測(cè)量的工作性質(zhì)來分類，可以分成外業(yè)與內(nèi)業(yè)兩部分。外業(yè)的工作主要是：選擇點(diǎn)、建立測(cè)量的標(biāo)志、埋石和野外觀測(cè)與成果的質(zhì)量檢核等等。而內(nèi)業(yè)工作與外業(yè)工作完全不同，那么內(nèi)業(yè)的工作主要是：GPS的技術(shù)設(shè)計(jì)、GPS在測(cè)量后的數(shù)據(jù)處理和GPS的技術(shù)總結(jié)等等。GPS控制測(cè)

6、量還可以根據(jù)它測(cè)量實(shí)施的工作程序上進(jìn)行分類，它主要包括以下幾階段：GPS的選點(diǎn)和埋石、GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、以及在外業(yè)進(jìn)行觀測(cè)、成果的檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)的處理和編制報(bào)告。 </p><p>　　1.2 GPS測(cè)量所具備的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　1.2.1 GPS采用技術(shù)測(cè)量方格網(wǎng)，它的適應(yīng)性更強(qiáng)。 </p><p>　　1.2.2 GPS測(cè)量采用方格網(wǎng)點(diǎn)定位，它的誤差分布

7、較均勻而且它的精確度也較高，它不僅能滿足用戶的要求，而且還擁有較大的儲(chǔ)存空間。 </p><p>　　1.2.3 它采用大的控制網(wǎng)，從而使它的網(wǎng)形優(yōu)化更加的方便。 </p><p>　　1.2.4 它在方格網(wǎng)進(jìn)行精度測(cè)量時(shí)采用了點(diǎn)位中誤差，比相對(duì)中誤差的精度指標(biāo)更具有優(yōu)勢(shì)。 </p><p>　　2 影響GPS測(cè)量精確度的因素 </p><p&g

8、t;　　為了提高測(cè)量的精度，只有把誤差降到最低或者是盡量避免誤差的出現(xiàn)才能提高測(cè)量的精度。那么影響GPS測(cè)量的因素又有哪些呢？ </p><p>　　2.1 噪聲的誤差 </p><p>　　它也是誤差中最主要的因素之一。GPS測(cè)量主要是測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)從衛(wèi)星的出發(fā)到接收機(jī)接收信號(hào)一個(gè)時(shí)間上的測(cè)量，主要是測(cè)量時(shí)間延遲，并且還要在接收機(jī)內(nèi)復(fù)制它從發(fā)射到接收這段距離的信號(hào)，還要通過接收機(jī)上的時(shí)間延

9、遲器來進(jìn)行相移，把復(fù)制到的碼信號(hào)和接收到相對(duì)應(yīng)的碼信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到它的最大相關(guān)，并且還必須要有相移量，這就是衛(wèi)星從發(fā)射的碼信號(hào)與到達(dá)接收機(jī)接受了信號(hào)的傳播時(shí)間。所以說，接收信號(hào)的設(shè)備，它的性能也會(huì)到影響觀測(cè)的精確度。 </p><p>　　2.2 觀測(cè)時(shí)段的偏差 </p><p>　　觀測(cè)時(shí)段的長度也會(huì)對(duì)精度產(chǎn)生一定的影響。除此之外，衛(wèi)星的空間位置也是影響觀測(cè)精確度的一個(gè)重要因素。

10、</p><p>　　2.3 衛(wèi)星軌道誤差 </p><p>　　衛(wèi)星軌道誤差就是計(jì)算所得出的衛(wèi)星位置同具體的衛(wèi)星位置之間錯(cuò)產(chǎn)生的偏差。在衛(wèi)星進(jìn)行運(yùn)行過程中因?yàn)楦鞣N不同的攝動(dòng)力對(duì)其產(chǎn)生影響，衛(wèi)星就會(huì)產(chǎn)生繁瑣的運(yùn)行軌道，對(duì)所有的攝動(dòng)力予以精確測(cè)定，并且將衛(wèi)星運(yùn)行的軌道予以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)方面具有很大的難度。當(dāng)下，利用廣播星歷對(duì)衛(wèi)星位置精度進(jìn)行計(jì)算也只有5～10 m。差分相對(duì)定位并不是影響衛(wèi)星軌道誤差

11、的主要來源，但是在不斷變大的基線距離下，將會(huì)逐漸對(duì)其產(chǎn)生影響。對(duì)基線進(jìn)行長距離的測(cè)量而言，一方面可以利用亞米的精密星歷，同時(shí)還可利用短弧法，把一些衛(wèi)星軌道的參數(shù)當(dāng)作未知數(shù)，并同基線向量放在一起進(jìn)行解算。 </p><p><b>　　2.4 周跳誤差 </b></p><p>　　在精密GPS的相對(duì)定位中主要利用相位觀測(cè)值進(jìn)行觀測(cè)，相位觀測(cè)值為接收機(jī)本機(jī)通過振蕩而出現(xiàn)

12、的相位同接收到的衛(wèi)星載波相位之間出現(xiàn)的落差，在進(jìn)行測(cè)量的過程中，僅僅可以測(cè)到在1周以內(nèi)的小數(shù)方面（可精確至0.01周）。在條件完美的情況下，接收機(jī)將衛(wèi)星予以鎖定之后能夠持續(xù)進(jìn)行跟蹤，這樣就可以測(cè)量出整數(shù)部分在內(nèi)的全部相位的變化量，所以全部的歷元的相位觀測(cè)量同接收機(jī)至衛(wèi)星的距離之間所差的載波波長的一個(gè)整數(shù)倍數(shù)，它的值不是靈活可變的，此整數(shù)就是整周的模糊度，能夠在解算過程中同其他參數(shù)在一起求出。然而在具體的觀測(cè)中，接收機(jī)通常因?yàn)橐恍┮蛩囟虝r(shí)

13、間對(duì)衛(wèi)星短失去跟蹤，在此期間內(nèi)就不會(huì)有效測(cè)出相位的變化，稱為周跳。在短距離進(jìn)行GPS的基線定位的時(shí)候，將會(huì)基本將大氣軌道的誤差予以抵消，電離層以及對(duì)流層出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象是因?yàn)樗鼈兙哂邢嚓P(guān)性這樣就會(huì)將一些影響予以消除，周跳大小可以保證整數(shù)特性在一定數(shù)值上，進(jìn)行處理的時(shí)候不會(huì)太復(fù)雜。 </p><p>　　3 減少GPS誤差及提高GPS觀測(cè)精度的措施 </p><p>　　3.1 要建立相對(duì)獨(dú)立

14、的GPS以及衛(wèi)星的測(cè)軌網(wǎng)，還要精確到測(cè)量GPS衛(wèi)星，以供非特許的用戶使用。 </p><p>　　3.2 可以采用差分定位的技術(shù)，差分定位就是在點(diǎn)上建立一個(gè)基準(zhǔn)站，再進(jìn)行GPS衛(wèi)星跟蹤觀測(cè)，還要測(cè)量每個(gè)衛(wèi)星的偽距觀測(cè)值并對(duì)它作出正確的改正值；然后再通過差分的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，及時(shí)的發(fā)送到流動(dòng)站；經(jīng)過流動(dòng)站來觀測(cè)GPS衛(wèi)星的偽距，然后再以修正后的差分進(jìn)行一個(gè)定位的解算。并且利用GPS測(cè)量可以消除或者減弱影響，有效地減弱

15、電離層與對(duì)流層的延遲誤差，從而對(duì)觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。 </p><p>　　3.3 采用了對(duì)載波相位的直接測(cè)量技術(shù)，讓它的相對(duì)定位更具有精確度。 </p><p>　　3.4 針對(duì)衛(wèi)星在觀測(cè)時(shí)間上較短的現(xiàn)象，可以采用刪除衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)的方法，不參加基線的結(jié)算，從而可以確?；€解算的質(zhì)量。 </p><p>　　3.5 可以建立比較獨(dú)立的定位系統(tǒng)。不過它的耗資量大，它的

16、技術(shù)也相對(duì)復(fù)雜，這種定位方法對(duì)正處在發(fā)展中的國家來說還算是相對(duì)困難的，不太建議發(fā)展中的國家采用此種方法。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　在當(dāng)前，正因?yàn)镚PS測(cè)量具有較高的定位精確度，比常規(guī)的控制測(cè)量具有更高的工作效率，外業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)較小以及實(shí)施測(cè)量的成本較低，而且還可以實(shí)行全天的等候觀測(cè)等多方面的優(yōu)點(diǎn)，使得GPS測(cè)量取代

17、了常規(guī)的測(cè)量方法，現(xiàn)已成為主要的發(fā)展趨勢(shì)。國家利用GPS的各大優(yōu)點(diǎn)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，這使得GPS更具有高效、高速、高精度和不受惡劣環(huán)境以及氣候影響等諸多優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)信在未來的幾年里，GPS測(cè)量的連續(xù)觀基準(zhǔn)站定會(huì)遍布全國各地，在任何的一個(gè)地區(qū)都會(huì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的測(cè)量，這種科學(xué)、便捷的GPS測(cè)量工具定會(huì)在時(shí)空的領(lǐng)域中取得卓越的成績。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>

18、<p>　　[1] 劉建賢.GPS測(cè)量的誤差分析與探討[J].科技傳播，2010，（12）. </p><p>　　[2] 張清志，陳智粱，劉宇平等.GPS測(cè)量誤差分析[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2011，2（3）. </p><p>　　[3] 殷襯弟.淺談GPS精密測(cè)量技術(shù)[J].山西建筑，2011，（30）. </p><p>　　[4] 劉新黨.咸