公路gps控制测量误差分析

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1、公路GPS控制测量误差分析催永辉范玉俊（北京国道通公路设计研究院）摘要公路测量采用地面数字化测图时，测量主要涉及控制点的测设、地形图的测绘，以及道路的纵横断面测量，根据需要，我们还要对控制点的高程进行水准测量。GPS测量具有测站之间无须通视、定位精度高、提供三维坐标、操作简便、可全天候观测等优点，因而在公路测量中得到了广泛应用。但是，GPS测量也会产生误差，以下就公路控制测量中各种误差的产生进行简单的分析，并就如何减小误差给出一些切实可行的措施。关键词GPS测量误差措施1GPS测量误差来源无论采用什么仪器，GPS测量误差按其生产源可分为三大部分:GPS信号的自身误差，包括轨道误差（星历误差）、

2、SA和AS影响；GPS信号的传输误差，包括太阳光压a、电离层延迟、对流层延迟、多路径传播和由它们影响或其他原因产生的周跳；GPS接收机的误差，主要包括钟误差、通道间偏差、锁相环延迟、码跟踪环偏差和天线相位中心偏差等。与传播途径有关的误差中，对流层的折射、电离层的折射影响可i以通过同步观测测量求差进行相应的修正。在实际测量中多路径效应以及接收机的位置误差成为影响GPS信号的主要因素。1.1卫星星历误差卫星星历误差是指卫星星历给出的空间位置，卫星实际地面监控系统根据位置间的偏差，由于卫星空间位置是根据卫星测轨结果计算求的，所以有称为卫星轨道误差。他是一种起始位置误差，其大小决定与卫星跟踪站的数量及

3、空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件完善程度等。星历误差是GPS测量的重要误差来源。1.2电离层的信号传播延迟电离层引起码信号传播延迟，他与沿卫星和用户接受机视线方向上的电子密度有关，在垂直方向上延迟值在夜间可达3m左右，白天可达15m，在底仰角下分别是9m和45m，在反常时期这个值还会增大。为削减电离层延迟所引起的定位精度损失，在长基准测量中采用双频接收机采集GPS数据，对观测成果电离层延迟改正，可以获得很好的效果。对于单频接收机的用户，虽然可以用数学模型改正，但其残差仍然很大。也可以提高卫星高度截止角减小其影响。在赤道和地极附近存在着严重的电离层赤道扰动和地极扰

4、动，因而，利用双频GPS接收机观测，只使用没有电离层扰动的中纬度地区来进行电离层改正最坏的电离层在赤道附近。强烈的影响大概在正负10°以内区域，此影响可延迟到赤道两边的正负30°。扰动一般在日落到午间发生，延迟到第二天黎明。他是由电离层中电子含量小规模无规律引起的，他有几米到几千米的波长，这些无规律的电子密度能产生辐射和反射效应，接受的信号能使相位和振幅变异，他能妨碍GPS卫星信号跟踪，引起周跳，甚至周线在10KM以内时，强烈的电子水平分布阶梯能使模糊度结算不能进行。1.3对流层的信号传播延迟对流层延迟的电磁信号通过对流层时其传播速度不同于真空中光速所引起的，在底仰角时他可以达到20m其分干大

5、气分量和湿大气分量。其中大气分量约占80%~90%，可以用一定的模型大部分改正掉。湿大气分量虽不大，但随经纬度高度变化呈现出很大的变化，而且随时间变化的非常快。由于空气中水汽和干气难以预测，所以测量中往往测量干、湿分量混合体，故难以得到他的准确值。到目前为止，已经开发出许多计算是对流层的使用模型，但对流层仍为主要误差来源。对流层延迟与电流层延迟一样，主要影响天顶的方向提高到水平方向（平面坐标）接近水平。1.4接收机位置误差接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差，叫做接收机位置误差。其中包括天线置平和对中误差，量取天线高误差。在实际操作中应认真仔细，以尽可能减少或避免该误差，这与操作员的技

6、术和态度有很大的关系。1.5多路径效应的影响测站周围反射物所反射卫星信号（反射波）进入接收天线，将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离，这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。多路径误差的大小，取决于反射波的强度和用户天线抗衡反射波能力。用户天线一般附应设仰径板，仰径板半径为40cm天线高于1~2m可有效抑制多路径影响。多路径误差有以下危害：当变长小于10km时，主要误差预源是天线对中误差和多路径误差；多路径误差对点位坐标的影响，在一般情况下可达5~9cm，在高反射环境下可达15cm；在高反射环境（城镇、水体旁、沙滩、飞机、舰船等）下，码信号受多径误差

7、的影响，可导致接收机相位失锁；④实践证明，观测值中的很多周跳都是由于多路径误差引起的。接收机天线附近的水平面、垂直面和斜面都会使GPS信号产生镜反射。天线附近的地形地物，例如道路、树木、建筑物、池塘、水沟、沙滩、山谷、山坡等都构成反射，因此，选择GPS点位时应特别注意应避开这些地形地物，采取提高天线高度和其他防止多路径措施。在实际中，由于各种原因有些GPS测站大周围面积水面的地方，其他一些不规范点