摘要：本文筆者簡單分析了GPS在測量過程中的誤差來源，結合工作實踐介紹了提高GPS控制平面和高程精度的重要手段和措施。僅供參考。
　　關鍵詞：GPS；誤差來源；手段
　　
　　1GPS誤差來源
　　1.1與GPS衛星有關的誤差因素
　　1.1.1信號誤差
　　美國政府從其國家利益出發，通過降低廣播星歷精度，在GPS基準信號中加入高頻抖動信號等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度，被稱為SA政策。
　　1.1.2衛星星歷誤差
　　在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS星歷提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異，這就是星歷誤差。
　　1.1.3衛星鐘差
　　衛星鐘差是GPS衛星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標準時間之間的誤差。
　　1.1.4衛星信號發射天線相位中心偏差
　　衛星信號發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信號發射天線的標稱相位中心與其真實之間的位置差異。
　　1.2與傳播途徑有關的因素誤差
　　1.2.1電離層延遲：由于地球周圍的電離層對電磁波的折射效應，使得GPS信號的傳播速度發生變化，這種變化稱為電離層延遲。電磁波所受電離層折射的影響與電磁波的頻率以及電磁波傳播途徑上電子總含量有關。
　　1.2.2對流層延遲：由于地球周圍的對流層對電磁波的折射效應，使GPS信號傳播速度發生變化，這種變化稱為對流層延遲。電磁波所受對流層折射的影響與電磁波傳播途徑上的溫度、濕度和氣壓有關。
　　1.2.3多路徑效應：由于GPS接收機周圍環境的影響，使得GPS接收機所接收到的衛星信號中還包含有各種反射和折射信號的影響，這就是所謂的多路徑效應。
　　1.3與GPS接收機有關的因素
　　1.3GPS接收機鐘差
　　GPS接收機鐘差是GPS接收機所使用的鐘的鐘面時與GPS標準時之間的差異。
　　1.3.2GPS接收機天線相位中心偏差
　　在GPS測量時，觀測值都以GPS接收機天線的相位中心位為準的，而天線的相位中心與其幾何中心，在理論上應保持一致。但是觀測時天線的相位中心隨信號
　　而有所變化，這種偏差影響可達數毫米至厘米。
　　1.3.3GPS接收機軟件和硬件造成的誤差
　　在進行GPS定位時，定位結果還會受到諸如處理與控制軟件和硬件等的影響。
　　1.3.4GPS接收機的位置誤差
　　GPS接收機天線相位中心相對測站標石中心位置的誤差，叫GPS接收機位置誤差。其中包括天線置平和對中誤差，量取天線高誤差。
　　1.3.5周跳
　　周跳也稱為失周。在精密的GPS相對定位中采用的觀測值是相位觀測值。相位觀測值是GPS接收機本機振蕩產生的相位與接收到的衛星載波相位之差。在量測時，只能測到不足1周的小數部分(可準到0.01周)。理想條件下，GPS接收機在鎖住衛星后可保持跟蹤，從而測出包括整數部分的相位變化量。在實際觀測條件下，GPS接收機往往會由于某種原因(如衛星信號被擋住)對衛星短時間失去跟蹤，在失去跟蹤時間內相位的變化就不能被測出，稱為失周或失鎖，也稱為周跳。周跳對點位坐標的影響：在GPS相位測量中，觀測數據中大于10周的周跳，在數據預處理時不難發現，可予以消除。然而，小于所計10周的周跳，特別是1～5周的周跳，以及半周跳和1／4周跳，不易被發現，而對含有周跳的觀測值周跳的影響視為觀測的偶然誤差，因而嚴重影響坐標的精度。據拉查佩利統計，—個周跳對經度、緯度、高程的影響為：△L=O.03～0.06m，△B=0.10～O.18m，△h=0.14～0.16m，然而，即使只有一個衛星殘存一個周跳，也會使該次定位點位坐標有幾毫米至幾厘米的誤差。由此可見，凡精度要求達到厘米級或分米級的GPS定位測量，都必須清除觀測數據中的全部周跳。
　　1.4其他
　　控制網點位布設不合理或起算數據利用不合理引起的誤差。GPS控制部分人為或計算機造成的影響：由于GPS控制部分的問題或用戶在進行數據處理時引入的起算數據誤差等。數據處理軟件的影響：數據處理軟件的算法不完善對定位結果的影響。
　　2提高GPS定位精度的有效方法
　　在利用GPS進行測量作業時，為了提高GPS的定位精度，應該從硬件和作業手段兩個方面加以改進，以提高GPS的作業質量。
　　2.1硬件的改進
　　2.1.1采用合適的GPS接收機作業
　　當基線邊長大于10公里時，采用雙頻接收機。雙頻接收機的優點是：(1)以基本消除電離層延遲對點位坐標的影響，點間距離可達1000km；(2)在快速靜態和動態測量中觀測時間比單頻機短。當基線邊長小于10公里時，可以采用單頻接收機。單頻接收機的優點是：(1)需要電子元件較大，對微處理器的要求較低，不需要昂貴的互相關器或z碼發生器，產品數量大，價格只有雙頻接收機的一半；(2)不易出故障，平均無故障時間(MBFT)約為800Oh；(3)不受DODP碼保密的限制；(4)邊長短于10km時比雙頻結果精度高；(5)功耗低，體積小，重量輕，給外業測量帶來方便。缺點是：點間距離超過20～30km時，定位精度受到電離層、對流層延遲的影響較大。凡點位相對精度要求2×10-6時，邊長不宜超過20～30km；在快速靜態和動態測量中觀測時間比雙頻接收機要長。
　　2.1.2作業前對GPS接收機進行鑒定
　　上面已經談到GPS接收機常存在鐘誤差、通道問的偏差、鎖相環延遲、碼跟蹤環偏差、天線相位中心偏差等。所以必須先了解儀器性能、工作特性及其可能達到的精度水平。它是制定GPS作業計劃的依據，也是GPS定位測量順利完成的重要保證。
　　2.2GPS作業方法和手段的改進
　　2.2.1GPS控制網設汁的要求
　　由GPS測量的誤差來源可以看出，GPS控制網的設計已免除了測角、邊角同測和測邊網等的傳統作業方法。它不需要測點間的相互通視，也不需要考慮布設什么樣的圖形，不需要設置在制高點上(哪里需要就可以設置在哪里)。所以GPS控制網的設計是非常靈活的。但也應注意以下幾個問題：(1)除了特殊需要，一般GPS控制網邊基線長度相差不要過大，這樣可以使GPS測量的成果精度分布均勻；(2)GPS控制網不要有開放式的網型結構，最好應構成封閉式閉合環和子環路；(3)條件允許，GPS控制網應構成連續三角網型結構，有利于提高整個控制網的精度和點位精度的均勻分布。
　　2.2.2GPS控制網選點的要求
　　(1)控制點位應便于接收設備的架設和操作，視野開闊，被測衛星的地平高度角應大于15°。(2)應盡量消除多路徑影響，防止GPS信號通過其它物體反射到GPS接收天線上，因此，應避開強反射環境，如山谷、山坡、建筑物等。(3)避開強電磁波干擾，設站應遠離雷達站、電臺、微波中繼站等。
　　2.2.3GPS觀測的要求
　　(1)觀測時應該嚴格對中，觀測前和觀測后兩次量取儀器高；有特殊要求的可以建立觀測墩，以減小對中誤差。(2)要有足夠的觀測時間，保證野外觀測數據的可靠性和有效性。
　　2.2.4GPS測量計算
　　(1)要進行觀測數據的檢驗，對同步環、異步環、復測基線按規范進行統計分析，無效數據應該剔除或進行重測，保證數據的可靠有效性。(2)平面坐標起算數據和高程起算數據應該均勻分布在網中以提高平面和高程的擬合精度；特別是高程起算點的分布是否合理，對高程擬合精度有很大的影響，應采用水準測量的方式增加高程起算點，將高程均勻引測到測區高程控制點上，且起算高程點在控制網中布設均勻。
　　3總結
　　(1)GPS控制布網靈活，操作簡單，有利于提高工作效率，降低生產成本，提高測量速度和工作效益。(2)GPS控制只要觀測數據可靠，平面起算數據和高程起算數據設置合理，能得到較好的平面精度和高程精度。(3)靜態GPS作業時，基線較長時要適當延長觀測時間，以取得良好的觀測數據。(4)GPS控制網選點很重要，一位相對精度要求進行合理選點，通常選點應在觀測的衛星與地平高度角大于15°以上，且位置比較開闊，沒有遮擋，同時遠離雷達站、電臺、微波中繼站等。(5)合理選用控制起算資料，使起算控制點均勻分布在網中，提高點位精度。