【正文】 產生數(shù)米的誤差。 多路徑誤差 有常數(shù)部分和周期性部分， 通過延長觀測時間 能夠減弱周期部分的多路徑誤差，常數(shù)部分會在同 一地點將重復出現(xiàn)， 連續(xù)觀測幾天 也無法 消除或減弱。 無論 1 是碼觀測值還是載波相位觀測值，都受多 路徑誤差的影響，其中碼觀測值的多路徑影響更為復雜。其誤差大約是載波相位多路徑影響的 200倍。多路徑誤差對點位坐標的影響，在一般環(huán)境下可達 59cm，在高反射環(huán)境下可達 15cm。良好環(huán)境條件下對偽距觀測的影響約為 45cm， 極壞條件下碼信號多路徑 誤差可能會造成接收機相位失鎖，許多周跳就是由于多路徑誤差引起的 [13]。 削弱多路徑誤差的方法 選擇適合測量的站點。 GPS測站不宜選擇在鄰近水面或平坦光滑的地帶、鹽堿地帶或金屬礦區(qū)等地，這些地方會引起強烈的反射信號。灌木叢、草和其它地面植被能較好地吸收微波信號的能量， 是較為理想的設站地址 。 站附近有高層建筑物時，衛(wèi)星信號會 被 墻壁反射 到天線， 選站時應注意 遠離 這些建筑物 。 GPS測站應遠離具有電磁波強輻射源的地方，如雷達、電臺、微波中繼站等設施附近。 如果 GPs點已確定，且不能改變，而它又處于強反射波的地方，為減少多路徑誤差，觀測時可適當變化天線高度?；?根據(jù)線相距的數(shù)值，采用大偏心觀測，避開強反射波 。 一般 采用性能良好的微帶天線，并在天線下部安置屏蔽地面 反射電波的抑徑板來減弱多路徑誤差， 這個方法可使多路徑誤差減少近 l／ 3[14]。，由于多路徑誤差是時間的函數(shù)，其大小和符號會隨衛(wèi)星高 度角的變化而變化，所以適當?shù)匮娱L觀測時間，可以削弱多路徑誤差的周期性影響。 與接收設備有關的誤差 (1)觀測誤差 觀測誤差 主要 包括 GPS接收機天線安置誤差 (天線置平誤差 、 天線對中誤差 、 天線量高誤差等 )與 GPS接收機的分辨誤差。天線安置誤差，可通過精細操作，達到要求 的精度。分辨誤差通常認為是信號波長的 l％ ，通過增加觀測次數(shù)，可減弱分辨誤差。 (2)接收機鐘差 GPS接收機一般采用石英鐘，穩(wěn)定度大約為 lO11，比衛(wèi)星的鐘差要大 2～ 3個數(shù)量 級?？刹捎门c處理衛(wèi)星鐘差類似的方法處理接收機鐘差 ， 處 理 GPS接收機鐘差的常用 方法是引入鐘差未知數(shù)，與所求未知坐標向量一起解算。 （ 3）載波相位觀測的整周未知數(shù) 前 面已經提到， 載波相位觀測法是當前普遍采用的最精密的觀測方法 ,它可精確的測定衛(wèi)星至測站之間的距離。但是由于接收機只能測定載波相位非整周的小數(shù)部分 ,和從某一起歷元至觀測歷元件載波相位變化的整周數(shù) ,無法直接測定載波相位相應該起始歷元在傳播路徑上變化的整周數(shù)。因而在相位偽距觀測中 ,存在整周未知數(shù)的影如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 響。載波相位觀測 除 上述整周未知數(shù)問題外 ,在觀測過程中 ,還可能發(fā)生整周跳變問題。當用戶接收機 收 到信號并實時 鎖定 后 ,載波信號的整周數(shù)便可由接收 機自動計數(shù)。但 中途 若 衛(wèi)星信號被阻擋或受到干擾 ,則接收機的跟蹤可能中斷。 當衛(wèi)星信號被重新鎖定后 ,被測載波相位的小數(shù)部 仍 是連續(xù)的 ,可這時整周數(shù)卻不再是連續(xù)的。這種情況稱為整周變跳或周跳。 （ 4）天線相位中心的位置偏差 在 GPS測量中 ,偽距和相位觀測量都是測量衛(wèi)星到接收機天線相位中心間的距離。天線對中都是以天線幾何中心為準。要求天線相位中心應與天線的幾何中心保持一致。但是 ,天線相位中心的瞬時位置會隨信號輸入的強度和方向不同發(fā)生變化 ,所以觀測時相位中心的瞬時位置與理論上的相應的相位中心 是 不一致 的 。天線相位中心與幾何中心 之 差稱為天線相位中心偏差。天線相位中心的偏差對相對定位結果的影響 ,根據(jù)天線性能的好壞 ,可達數(shù)毫米甚至數(shù)厘米。所以對精密相對定位而言 ,這種影響是不容忽視的。為削弱天線相位中心的影響 ,在實際測量時 ,要求天線嚴格對中 、 整平 。 GPS 布網方案 GPS在線路野外控制、平面控制測量等許多方面有 著顯著的優(yōu)勢，在控制測量中常采用的作業(yè)模式是靜態(tài)和快速靜態(tài)定位。 工程實踐 中 我們發(fā)現(xiàn) GPS作業(yè)面臨的主要問題是：怎樣 確保穩(wěn)定的聯(lián)測精度、提高外業(yè) 工作效率，充分發(fā)揮 GPS 作業(yè)的 精確、高效、 快捷等優(yōu)點。為此需要在聯(lián)測起算點、 GPS布網、觀測時間等方面入手分析。 起算點影響因素 GPS定位結果屬于 WGS84地心坐標系。但 城市與工程測量成果采用某一國家或地方坐標系，需要將 GPS 測量成果轉換成國家或地方的相應成果， 主要是 利用 GPS網點與原地面控制網點重合 (重合點一般不少于 3 點 )的方式進行轉換 ，將少量的重合己知點作為約束條件，將 GPS網強制附合到己知點所在的坐標系中。實踐證明；重合點的誤差和點位分布將影響 GPS網約束平差的精度，由于設置控制點的建筑物形 變等原因，引起這些己知點的坐標有 時可能存在較大的誤差。若將這些存在較大誤差的己知點作為平差計算或坐標轉換的約束，其結果 嚴重影響 GPS測量的原有精度。特別是當這些點誤差較大或含有粗差時， 會 嚴重影響 GPS 成果的可靠性，使高精度的 GPS定位成果失去本來意義， 所以 在進行 GPS網約束平差前， 很有必要 對 GPS控制網起算點坐標的誤差進行分析。 1 起算點主要包含點位本身精度和點位的分布兩種因素，起算點的問題會直接在 GPS 網的平差結果中表現(xiàn)出來。起算數(shù)據(jù)的數(shù)量在 GPS控制網中也尤為重要，為了解算出控制網中未知點的坐標， 一 般需要和國家控制點聯(lián)測。在 GPS作業(yè) 前，應盡 多 搜集測區(qū)周圍高等級控制點， 最好為 同一系統(tǒng)、同一等級 的 。為提高 GPS聯(lián)測的可靠性，便于網形設計，保證網的精度， GPS聯(lián)測的起算點最好有 3個以上， 均勻分布在測區(qū)周圍。當聯(lián)測點多于 3 個時，內業(yè)計算時可分組計算，選擇附合條件較好的點作為起算數(shù)據(jù)，求得最優(yōu)的解算結果 [17]。 在進行 GPS網的約束平差或聯(lián)合平差時，為了保證 GPS控制網的精度不 因 束數(shù)據(jù)的影響而顯著降低， 有必要檢驗起算數(shù)據(jù)的質量 。傳統(tǒng)的起算數(shù)據(jù)檢驗方法主要有方差檢驗法、附合路線法和檢查點法 三種 。 方差檢驗法：在進行三維無約束平差時要進行方差估計 ，調整觀測值的權，直到驗后的單位權方差與先驗的單位權方差相容。在進行約束平差時，以三維無約束平差所得到的驗后的單位權方差作為先驗的單位權方差，逐個加入起算數(shù)據(jù)進行平差計算，同時檢驗驗后的單位權方差與先驗的單位權方差之間的相容性，當在加入了某一起算數(shù) 據(jù)后若發(fā)現(xiàn)它們不一致，則說明該起算數(shù)據(jù)可能存在質量問題。 附合路線法：附合路線法是從一個起算點通過一條由 GPS導線推算另一個起算點的坐標，將此坐標與已知值比較，根據(jù)它們差異值的大小來判斷起算點的質量。為了準確地判斷起算點質量的好壞， 一 般需要采用多條附合路線。 檢查 點法：在進行平差計算時，保留一個點作為檢查點，平差后比較 這個 點坐標的平差值和已知值，根據(jù)它們差異的大小來判斷起算點質量的好壞。為了能準確地判斷起算點質量的好壞，一般需要輪換地將各個起算點分別作為檢查點。 大多數(shù)情況下，約束平差的精度比無約束平差的精度要低。當起算數(shù)據(jù)有 4個或 4個以上時，可以利用 符合路線法和檢查點法對起算點進行檢驗， 剔除誤差大的起算 點，以保證約束平差后 GPS單位權中誤差符合規(guī)范要求。 但是 實際工程中 我們 經常遇到起算數(shù)據(jù)只有 3個，起算數(shù)據(jù)高程精度本身不匹配，位置關系也不太理想的情況，不可以通過簡 單的數(shù)據(jù)處理后平差的中誤差來判定起算數(shù)據(jù)精度匹配的好壞。 以某個工程為例，需要在測區(qū)布設四等 GPS 控制網，坐標系采用北京 54坐標系統(tǒng)，中央子午線 108176。 ， 采用 1985國家高程基準。觀測人員嚴格按照操作規(guī)范、作業(yè)指令進行操作，使用 4 臺中海達單頻接收機，作業(yè)前通過檢測站檢測，性能和指標均達到要求。由于當?shù)貒尹c遭到嚴重破壞，只能在測區(qū)的一側找到 3個 GPS控制點，且分布不均勻。如圖 3． 1所示： G001G011是測區(qū)布設的未知點， S002， S003， S007如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 是已知 GPS控制點，它們都分布在測區(qū)的一側，且 S003和 s007距離較近。 為 檢驗起算數(shù)據(jù)精度，進行如下數(shù)據(jù)處理： 進行 行自由網平差 (表 3． 1)； 用控制點 S002S003S007進行約束平差 (表 3． 2)； 用控制點 S003S007 進行平差 (表 3． 3)； 三種方法高程比較 （表 ）。 點名 自由誤差 高程 /H GOO1 GOO2 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G001 G010 G011 G008 G007 G006 G009 G002 G013 G012 G004 G003 S002 G011 G005 1 G011 G012 G013 S002 S003 S007 表 自由網平差基線解算成果表 點名 高程 中誤差 G001 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 G013 S002 已知 S003 已知 S007 已知 表 S002S003S007做控制點平差成果表 點名 高程 中誤差 G001 如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 G013 S002 S003 已知 S007 已知 表 S003S007做控制點處理成果表 點號 自由網平差 三個已 知點 差值 兩個已知點 差值 差值變化量 G001 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 1 G013 S002 S003 S007 表 三種方法高程比較 通過數(shù)據(jù)比較分析，我們發(fā)現(xiàn)用兩種方法進行約束平差時，控制點的平面位置擬合 較好，但高程變化較大 ， 同一個未知點兩次平差結果高程最大變化量 ，高程中誤差最大也只有 ， 很顯然高程擬合的中誤差 是錯 的，不能很好的表示實際起算數(shù)據(jù)高程之間的擬合精度， 所以 有必要對 GPS 高程 擬合的中誤差的可靠性進行探討。通過數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)用 2個起算數(shù)據(jù)和用 3個起算數(shù)據(jù)分別進行高程擬合時，距離已知控制點越遠高程變化量越大。同一個點兩種方法高程擬合最大變化量是 ，但 最大中誤差只有 ，此時的中誤差己不能代表它的實際精度。那么在進行高程擬合時，如何判斷它的高程擬合精度的可靠性 ? 由于只有 3個起算數(shù)據(jù)，沒有多余的起算數(shù)據(jù)判定具體哪個起算數(shù)據(jù)的高程有闖題 來剔除租差點，然而我們可以通過高程擬合變化規(guī)律和理論分析，得出以下結論： (1)GPS在進行高程擬合時，若只有 3個起算數(shù)據(jù)，且有一個 起算數(shù)據(jù)高程精度不 準確， GPS的高程誤差就會在不準確起算數(shù)據(jù)方向兩側逐漸增大。因為高程是一維數(shù)據(jù)， 而 平面是二維數(shù)據(jù)，擬合時，如果起算數(shù)據(jù)的位置分布比較合理，平面只需 3個起算數(shù) 據(jù)就可以二維擬合，中誤差的可靠性較高。而高程進行擬合時中誤差不能表示它實際的 精 度誤差，因為 3個起算數(shù)據(jù)可以確定一個高程基準平面，若一個起算數(shù)據(jù)高程不準確，則相當于把高程基準平面傾斜，因此用 2個起算數(shù)據(jù)擬合和用 3個起算數(shù)據(jù)擬合進行比較，距離第 3個已知控制點方向越遠高程變化量 就 越大 (表 3． 4)。 (2)當只有 3個起算數(shù)據(jù)時，平面擬合的中誤 差可以作為起算數(shù)據(jù)平面精度匹配的 依據(jù)，而高程擬合中誤差不可靠。因為有 4個或 4個以上起算數(shù)據(jù)時，才構成高程擬合條件，因此一個大型工程 GPS控制網要進行高程擬合時，必須要有 4個或 4個以上起算數(shù)據(jù)， 而 且要均勻 合理 分布在測區(qū)中。 （ 3） 當只有 3 個起算數(shù)據(jù)時，可以對起算數(shù)據(jù)高程精度進行檢驗。高程擬合 時，先進行自由網平差，再進行約束平差，若兩種方法高程擬合成果變化量很小， 就 說明起算數(shù)據(jù)高程之間匹配較好；若差值變化量很大，則說明起算數(shù)據(jù)的高程精度匹配精度不高。因為自由網平差的高程成果相當于提供一個高程基準面，而約束平差 相當于重新定義一個高程基準面，它們高程成果理論是一個固定的差值，若差值變化量較大如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 說明起算數(shù)據(jù)之間高程精度匹配不高。 影響 GPS測量的起算點因素主要包含點位本身精度、點位的分布和點