摘要：本文针对GPS测量的特点，对GPS高程测量的误差进行了分析，对GPS高程测量的方法进行了有益的探索和尝试，通过实际作业分析得出GPS高程测量精度是可以达到四等水准测量要求的。本文围绕如何提高 GPS 高程拟合精度进行分析，结合测量中的实际情况，重点提出在GPS测量中避免和降低误差对测量的影响。
关键词：GPS；高程测量；误差；精度
1 概述
计算机技术的发展与应用，给我们测绘技术带来了翻天覆地的变化，由模拟图变成了数据，提高了工作效率和产品质量，大大减轻了测绘人员的外业工作。技术的应用又给我们测绘带来了一场新的革命，标志着测绘概念的新转变GPS技术由最初的军用到民用，只经过了三年的时间，使用户数剧增，军用只占19/6，目前GPS作为新一代的卫星导航定位系统，已在军事、交通运输、测绘、导航、精细农业、林业、资源调查、环境监测、移动通信等诸多领域中得到广泛应用，给人们生活带来了巨大变化。本文就GPS测量中的误差来源与分析作了一些建议。
2 GPS测量的特点
GPS测量与常规控制测量相比较主要有一下特点：①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1*10？6，在大于1000km的基线上可达到1*10？8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化测度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测量测站点的三维坐标，且其坐标可以是多样化的，可以是全球统一的坐标，也可以采用54坐标和80坐标，还可以采用自定义的独立坐标系。高程则是大地高。
3 GPS定位误差分析
3.1 GPS定位测量的误差来源
GPS定位测量的误差主要来源于以下几个方面：
⑴来自卫星部分的误差：主要有星历误差、卫星钟误差、相对论效应。
⑵来自信号传播有关的误差：主要有电离层折射误差的影响、对流层折射误差的影响、多路径效应。
⑶与信号接收有关的误差：主要有接收机钟误差、接收机的位置误差、天线相位中心位置的偏差。
⑷其他方面的误差影响：如地球自转和地球潮汐的影响。
3.2 减弱GPS测量误差的措施和方法
⑴加入全球的卫星监测网站，以获得高精度的卫星星历；
⑵利用同步观测值在不同的卫星与卫星之间、历元与历元之间进行差分处理；
⑶进行整周模糊度解算，经实验得出若同步观测时间在1h以上，可获得较好的稳定性。
4 利用GPS高程测量方法求正常高或正高精度探析
4.1 GPS高程测量本书的精度分析
对卫星部分的误差、与信号传播有关的误差和与信号接收机有关的误差，我认为作业者要认真按要求选择合适的GPS点来构成GPS网，减弱多路径误差和对流层延迟折射误差；注意星历预报，选择合适的观测时间采用合理的观测时段，改善GPS卫星星历的精度；同时应注意设站时严格地中和整平仪器，仪器尽量地设得高一点，准确地量取天线高，若能做到这些，GPS高程测量的误差经实践证明是可以满足三等控制的要求的，但我们所要求的高程并不是大地高而是正常高和正高，故必须精确地求出高程异常值或大地水准面差距。
4.2 高程异常值（大地水准面差距）的求取方法
GPS得到的是大地高程，也即椭球高，实际应用中所采用的高程为海拔高程，两者之间存在高程异常值的差异，即：h=H-N，其中h为一点的海拔高程，H为该点的大地高程，N为该点的高程异常值（又称大地水准面差距），要想从大地高程精确归算到海拔高程，就要获取准确的高程异常值。
据有关文献资料可知，高程异常值的获取方法大致有如下几种：
⑴从国家高程异常值图上查取，但精度不高，一般为厘米级。
⑵从全球高程异常模型中得到，如国际上广泛采用的OSU91A；此方法同样精度不高且不适合我国。
⑶从局部地区的精化大地水准面模型中得到。这种方法往往精度较高，在几个cm～10几个cm之间，但是目前可提供使用的地区很有限。
⑷利用GPS水准高程拟合测量方法求得GPS重力高程测量是用重力资料求定点的高程异常，结合GPS求出的大地高，再求出点的正常高（或正高）的一种方法。
从目前我国的大量实际资料统计来看，GPS重力高程的精度低于GPS水准高程。故采用重力场模型和GPS水准相结合的方法是一条有效的途径。其做法是；先按重力场模型计算地面点的高程异常，在GPS网中再联测部分点的几何水准，也可以求出这些点的高程异常，即可求出联测点的两种高程异常差，根据联测点平面坐标和高程异常，按曲面拟合法推求其他店的高程异常，从而求出点的正常高。
4.3 用GPS水准高程拟合测量方法求得GPS点的高程的精度探析
首先，应根据测区的情况，合理布设已知点，并选定足够已知点；根据不同测区。选用合适的拟合模型；对高程大于100m的测区，一般要加地形改正；对含有不同趋势地区的大测区，可采取分区计算的方法，计算时，坐标取得m或10m，但高程异常应取到毫米。计算结果应由计算机绘出测区高程异常等值线图，以便分析测区高程异常变化情况，提高拟合计算精度。
以下是我们在具体的工作中所布设的GPS网中的高程精度情况，在工作中，我们为了探讨GPS的精度，对所有的GPS点都进行三等水准测量，并进行严密平差得出点的高程，同时利用GPS测量方法测得各点的高程数据，在高程拟合时分别采用一个已知点、两个已知点、三个已知点和四个已知点来进行高程拟合，所得结果列表如下：
以上数据只是针对一个较为简单的网而讨论的，数据还不够全面，从中我们可以看出，只要选择的合适，利用GPS获取较高精度的高程是完全可以的。
5 结束语
⑴ 我国地形复杂，大部分地区为高山地区或丘陵地，为满足工程建设的需要，在条件具备的情况下，利用GPS测量技术是可以做到同时完成平面、高程测量，充分发挥GPS测量的优势，提高工作效率。
⑵ 在测区范围较小，地形变化小的测区内，先利用几何水准均匀的布测一些基本高程控制点，然后可以用GPS高程测量代替几何水准测量测设图根水准或测站点水准。
⑶ GPS仪器的选用要选择精度不低于基线精度5mm+1ppm、高程精度10mm+2ppm，性能较为稳定且受外界环境因素影响小的GPS接收机。
⑷ GPS高程测量观测时要充分考虑影响GPS测量精度诸如GPS图形结构，电离层影响，正确量取天线高等因素。最大程度低减少误差影响。
⑸ 外业实施过程中，要经常性地联测一些已知水准点，随时进行高程比较，以避免气候等不确定因素引起的观测数据粗差。我们曾有一次采用性能不好的接收机，同时在外界环境较差的条件下进行数据采集时，所有基线都不合格，不能进行基线解算和网平差计算。
在GPS测量过程中，应当合理安排测量日程，选择合适的站址，远离大面积平静的水面，远离高大建筑物和高压电线，认真操作，精确平整对中，从而消除或减低 G PS 测量过程中误差的影响。
参考文献：
[1] 许绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS 测量原理与应
用[M ].武汉：武汉大学出版社，2003.
[2] 崔希璋，於宗俦，陶本藻，刘大杰，等.广义测量平差 （新版） [M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2001.
[3] 徐绍铨，张华海等，GPS测量原理及应用，武汉：武汉大学出版社，2004
[4 李天文.GPS 原理及应用[M ].北京：科学出版社，2003.
关键词：GPS；高程测量；误差；精度
1 概述
计算机技术的发展与应用，给我们测绘技术带来了翻天覆地的变化，由模拟图变成了数据，提高了工作效率和产品质量，大大减轻了测绘人员的外业工作。技术的应用又给我们测绘带来了一场新的革命，标志着测绘概念的新转变GPS技术由最初的军用到民用，只经过了三年的时间，使用户数剧增，军用只占19/6，目前GPS作为新一代的卫星导航定位系统，已在军事、交通运输、测绘、导航、精细农业、林业、资源调查、环境监测、移动通信等诸多领域中得到广泛应用，给人们生活带来了巨大变化。本文就GPS测量中的误差来源与分析作了一些建议。
2 GPS测量的特点
GPS测量与常规控制测量相比较主要有一下特点：①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1*10？6，在大于1000km的基线上可达到1*10？8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化测度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测量测站点的三维坐标，且其坐标可以是多样化的，可以是全球统一的坐标，也可以采用54坐标和80坐标，还可以采用自定义的独立坐标系。高程则是大地高。
3 GPS定位误差分析
3.1 GPS定位测量的误差来源
GPS定位测量的误差主要来源于以下几个方面：
⑴来自卫星部分的误差：主要有星历误差、卫星钟误差、相对论效应。
⑵来自信号传播有关的误差：主要有电离层折射误差的影响、对流层折射误差的影响、多路径效应。
⑶与信号接收有关的误差：主要有接收机钟误差、接收机的位置误差、天线相位中心位置的偏差。
⑷其他方面的误差影响：如地球自转和地球潮汐的影响。
3.2 减弱GPS测量误差的措施和方法
⑴加入全球的卫星监测网站，以获得高精度的卫星星历；
⑵利用同步观测值在不同的卫星与卫星之间、历元与历元之间进行差分处理；
⑶进行整周模糊度解算，经实验得出若同步观测时间在1h以上，可获得较好的稳定性。
4 利用GPS高程测量方法求正常高或正高精度探析
4.1 GPS高程测量本书的精度分析
对卫星部分的误差、与信号传播有关的误差和与信号接收机有关的误差，我认为作业者要认真按要求选择合适的GPS点来构成GPS网，减弱多路径误差和对流层延迟折射误差；注意星历预报，选择合适的观测时间采用合理的观测时段，改善GPS卫星星历的精度；同时应注意设站时严格地中和整平仪器，仪器尽量地设得高一点，准确地量取天线高，若能做到这些，GPS高程测量的误差经实践证明是可以满足三等控制的要求的，但我们所要求的高程并不是大地高而是正常高和正高，故必须精确地求出高程异常值或大地水准面差距。
4.2 高程异常值（大地水准面差距）的求取方法
GPS得到的是大地高程，也即椭球高，实际应用中所采用的高程为海拔高程，两者之间存在高程异常值的差异，即：h=H-N，其中h为一点的海拔高程，H为该点的大地高程，N为该点的高程异常值（又称大地水准面差距），要想从大地高程精确归算到海拔高程，就要获取准确的高程异常值。
据有关文献资料可知，高程异常值的获取方法大致有如下几种：
⑴从国家高程异常值图上查取，但精度不高，一般为厘米级。
⑵从全球高程异常模型中得到，如国际上广泛采用的OSU91A；此方法同样精度不高且不适合我国。
⑶从局部地区的精化大地水准面模型中得到。这种方法往往精度较高，在几个cm～10几个cm之间，但是目前可提供使用的地区很有限。
⑷利用GPS水准高程拟合测量方法求得GPS重力高程测量是用重力资料求定点的高程异常，结合GPS求出的大地高，再求出点的正常高（或正高）的一种方法。
从目前我国的大量实际资料统计来看，GPS重力高程的精度低于GPS水准高程。故采用重力场模型和GPS水准相结合的方法是一条有效的途径。其做法是；先按重力场模型计算地面点的高程异常，在GPS网中再联测部分点的几何水准，也可以求出这些点的高程异常，即可求出联测点的两种高程异常差，根据联测点平面坐标和高程异常，按曲面拟合法推求其他店的高程异常，从而求出点的正常高。
4.3 用GPS水准高程拟合测量方法求得GPS点的高程的精度探析
首先，应根据测区的情况，合理布设已知点，并选定足够已知点；根据不同测区。选用合适的拟合模型；对高程大于100m的测区，一般要加地形改正；对含有不同趋势地区的大测区，可采取分区计算的方法，计算时，坐标取得m或10m，但高程异常应取到毫米。计算结果应由计算机绘出测区高程异常等值线图，以便分析测区高程异常变化情况，提高拟合计算精度。
以下是我们在具体的工作中所布设的GPS网中的高程精度情况，在工作中，我们为了探讨GPS的精度，对所有的GPS点都进行三等水准测量，并进行严密平差得出点的高程，同时利用GPS测量方法测得各点的高程数据，在高程拟合时分别采用一个已知点、两个已知点、三个已知点和四个已知点来进行高程拟合，所得结果列表如下：
以上数据只是针对一个较为简单的网而讨论的，数据还不够全面，从中我们可以看出，只要选择的合适，利用GPS获取较高精度的高程是完全可以的。
5 结束语
⑴ 我国地形复杂，大部分地区为高山地区或丘陵地，为满足工程建设的需要，在条件具备的情况下，利用GPS测量技术是可以做到同时完成平面、高程测量，充分发挥GPS测量的优势，提高工作效率。
⑵ 在测区范围较小，地形变化小的测区内，先利用几何水准均匀的布测一些基本高程控制点，然后可以用GPS高程测量代替几何水准测量测设图根水准或测站点水准。
⑶ GPS仪器的选用要选择精度不低于基线精度5mm+1ppm、高程精度10mm+2ppm，性能较为稳定且受外界环境因素影响小的GPS接收机。
⑷ GPS高程测量观测时要充分考虑影响GPS测量精度诸如GPS图形结构，电离层影响，正确量取天线高等因素。最大程度低减少误差影响。
⑸ 外业实施过程中，要经常性地联测一些已知水准点，随时进行高程比较，以避免气候等不确定因素引起的观测数据粗差。我们曾有一次采用性能不好的接收机，同时在外界环境较差的条件下进行数据采集时，所有基线都不合格，不能进行基线解算和网平差计算。
在GPS测量过程中，应当合理安排测量日程，选择合适的站址，远离大面积平静的水面，远离高大建筑物和高压电线，认真操作，精确平整对中，从而消除或减低 G PS 测量过程中误差的影响。
参考文献：
[1] 许绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS 测量原理与应
用[M ].武汉：武汉大学出版社，2003.
[2] 崔希璋，於宗俦，陶本藻，刘大杰，等.广义测量平差 （新版） [M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2001.
[3] 徐绍铨，张华海等，GPS测量原理及应用，武汉：武汉大学出版社，2004
[4 李天文.GPS 原理及应用[M ].北京：科学出版社，2003.
