摘 要 GPS测量与其他所有测量技术手段一样，都不可能避免地会产生误差。鉴于此，本文对GPS测量误差的来源进行了分析，并在此基础上提出了保障测量精度的对策，希望对采用GPS进行工程测量的相关工作能够有所借鉴。
关键词 GPS测量，误差来源，对策
1引言
GPS（Global Positioning System，GPS）是一种高新测绘技术，是当代许多科技成果融合发展而形成的。目前在很多工程测量领域，GPS都已经可以代替传统的测量技术手段，并且收到了良好的应用效果，但这并不是说明GPS测量就不存在误差，与其他所有测量技术手段一样，GPS测量同样不能完全杜绝测量误差的出现，我们所能做的就是针对误差产生的原因进行分析，并采取措施加以控制，以确保GPS的测量精度满足测量使用需求。
在实际应用过程中，因为GPS是一个庞大的系统，所以其系统组成比较复杂，这导致系统中任何一个部分都有可能成为误差来源，而这些误差对测量结果的影响程度不一，误差的传播和放大过程也存在差异，如果不对GPS的定位原理和误差理论有充分的了解和掌握，则测量结果的精度就无从得到保证，更谈不上采取措施对测量结果的质量进行控制。鉴于此，本文对GPS测量误差的来源进行了分析，并在此基础上提出了保障测量精度的对策，希望对采用GPS进行工程测量的相关工作能够有所借鉴。
2GPS测量误差的来源
GPS测量误差通常来说可以分为系统误差和偶然误差两类。前者主要指由GPS系统运行产生的误差，如星历误差、卫星时钟误差以及接收设备误差等，这类误差的产生通常很难避免；而后者则主要包括由信号多路径所产生的误差等。一般而言，系统误差对测量结果的影响要远大于偶然误差，它是GPS测量误差的主要来源，虽然系统误差的产生很难避免，但这并不是说它就不能被消除，因为系统误差具有一定的规律性，所以采取一定的措施是可以对这些误差的影响进行减弱甚至消除的。本文对GPS测量误差的来源进行了系统地分析，并将其概括为以下三个方面：
2.1由卫星部分产生的主要误差
1.卫星星历的误差
在实际应用中，根据卫星星历确定的卫星空间位置与卫星的实际空间位置不可能完全一致，二者间必然存在一定的误差。因为卫星在空中运行受到多种摄动力的影响，而这些影响很难在地面监控站进行准确测定，所以就会造成所测定的卫星轨道不准确，而又因为地面监测到的卫星轨道不准确，就会使得根据卫星轨道外推计算得到的广播星历（包括由地面注入站给卫星的广播星历和由卫星向地面发送的广播星历）不准确，使得依据广播星历提供的卫星位置与实际位置间存在误差。
2.卫星时钟的钟差
在采用GPS进行测量的过程中，需要计算信号由卫星传播到接收设备间得距离，而这个距离则通过信号传播速度乘以传播时间进行计算，但实际却是无论是卫星时钟还是地面接收设备的时钟都存在一定的误差，即使采用高精度的原子钟，也不能完全改正卫星钟的钟面时与GPS 时之间的同步误差及卫星钟与卫星钟之间的同步误差，而这个误差就会反映到距离误差当中。
2.2由信号传播产生的主要误差
1.电离层折射产生的误差
当卫星信号经过电离层时，则无论其传播路径还是传播速度都会发生一定的变化，而这种变化会反映到距离计算的结果中。
2.多路径产生的误差
在实际应用过程中，接收设备可能不只接收来自卫星的直接信号，它接收的信号当中可能还包括天线周边一些物体的反射信号，而这些信号的叠加会使信号相位出现改变，进而产生测量误差。与其他形式的误差相比，这种误差出现的几率并不高，但它的产生与全部测站的环境都有一定的关联，且往往具有表现形式不同的特点，因而在进行高精度的GPS测量时，其出现的可能性也不低。
3.周跳产生的误差
在应用GPS进行测量作业时，一般多采用相位观测值观测法。所谓相位观测值，即指接收机振荡后的相位与卫星载波相位间的落差。但在实际观测过程中，因为受一些不可控因素的干扰，可能在短时间内失去对卫星的跟踪，这时就无法测量相位的变化情况，我们称之为“周跳”，而这会引起测量误差。
2.3由接收设备和其他因素引起的误差
1.与接收设备有关的误差
在实际工作中，与接收设备有关的误差主要包括接收机的时钟存在误差、位置存在误差以及天线相位中心位置存在误差等，这些误差都会对距离测量造成一定的影响，使最终的测量结果出现误差。
2.其他因素引起的误差
其他因素误差主要包括错误的测量天线高、错误的测站名、对中整平误差、选择了错误的天线类型以及接收机设置错误等，而这些误差通常都是因为工作失误造成的。实际工作中，通过加强检查，制定并落实严格的测量程序，确保整个测量流程都符合相关标准和规范的要求，则这些误差往往都可以进行避免。
3保障GPS测量精度的对策
3.1卫星部分误差的消除
对于星历误差，可以通过不断改进定轨技术和摄动力模型以获得较好的定规精度，也可以采用相对定位作业模式，用同步观测值求差来降低或消除这一误差；对卫星时钟误差，可以通过模型和数据处理方法进行修正，如接收机钟与卫星钟之间的同步误差可通过观测量求差（或差分）加以消除。
3.2信号传播误差的消除
1.降低电离层误差
在实际测量过程中，通过应用电离层改正的模型可完成修正作业；通过在基线两端设两台接收机并进行同步观测，然后将所得观测量求差的方法也可以有效降低由电离层折射而造成影响。
2.降低多路径误差
因为多路径误差的产生与测站环境直接相关，所以在选择测站时，要尽量避免山坡、山谷、盆地或者大面积平静水域等容易造成传播信号反射的区域。
3.开展周跳探测与修复
首先，要对接收机及其周边环境进行检查，排除潜在干扰因素的影响，以尽量避免周跳现象的出现。其次，如果测量数据中出现周跳，则必须对周跳全部进行探测和修复，这项工作要在观测数据预处理时开展。
3.3接收设备误差的消除
要减弱接收设备的误差对测量精度的影响，就必须在测量工作开展之前就对接收设备的性能、工作特性及其要达到的精度要求进行充分的了解，尤其要重点对接收机进行检验，检验项目主要包括：天线相位中心稳定性、内部噪声水平、野外作业性能、测量精度水平以及测量数据质量等，只有全部检验项目合格的设备才能投入实际的测量作业中。
4结束语
近年来，我国加大了对GPS测量技术的应用，并取得了一定的应用成效，但GPS测量技术本身也同其他测量技术一样，都不可能避免地会产生误差。今后的工作应加大对GPS测量误差的产生机理和影响程度的研究，通过制定并实施有针对性地误差消除对策，以全面提高GPS测量的技术和应用水平，提高其测量精度和效率。
参考文献
[1] 吴成开.研究GPS测量的误差影响及应对措施[J].科技致富向导，2014， （21）：282
[2] 廖建波.刍议GPS的优势和提高GPS测量与精度的做法[J].建材与装饰，2014， （25）：164-165
[3] 孙雪卉.GPS土地测绘精度的主要影响因素分析[J].科技创新与应用，2015， （9）：101-102
[4] 马维康.剖析GPS误差分析和精度控制[J].地球，2015，（1）：296
[5] 陈苏.GPS定位误差分析及解决方法[J].低碳世界，2014，（18）：129-130
关键词 GPS测量，误差来源，对策
1引言
GPS（Global Positioning System，GPS）是一种高新测绘技术，是当代许多科技成果融合发展而形成的。目前在很多工程测量领域，GPS都已经可以代替传统的测量技术手段，并且收到了良好的应用效果，但这并不是说明GPS测量就不存在误差，与其他所有测量技术手段一样，GPS测量同样不能完全杜绝测量误差的出现，我们所能做的就是针对误差产生的原因进行分析，并采取措施加以控制，以确保GPS的测量精度满足测量使用需求。
在实际应用过程中，因为GPS是一个庞大的系统，所以其系统组成比较复杂，这导致系统中任何一个部分都有可能成为误差来源，而这些误差对测量结果的影响程度不一，误差的传播和放大过程也存在差异，如果不对GPS的定位原理和误差理论有充分的了解和掌握，则测量结果的精度就无从得到保证，更谈不上采取措施对测量结果的质量进行控制。鉴于此，本文对GPS测量误差的来源进行了分析，并在此基础上提出了保障测量精度的对策，希望对采用GPS进行工程测量的相关工作能够有所借鉴。
2GPS测量误差的来源
GPS测量误差通常来说可以分为系统误差和偶然误差两类。前者主要指由GPS系统运行产生的误差，如星历误差、卫星时钟误差以及接收设备误差等，这类误差的产生通常很难避免；而后者则主要包括由信号多路径所产生的误差等。一般而言，系统误差对测量结果的影响要远大于偶然误差，它是GPS测量误差的主要来源，虽然系统误差的产生很难避免，但这并不是说它就不能被消除，因为系统误差具有一定的规律性，所以采取一定的措施是可以对这些误差的影响进行减弱甚至消除的。本文对GPS测量误差的来源进行了系统地分析，并将其概括为以下三个方面：
2.1由卫星部分产生的主要误差
1.卫星星历的误差
在实际应用中，根据卫星星历确定的卫星空间位置与卫星的实际空间位置不可能完全一致，二者间必然存在一定的误差。因为卫星在空中运行受到多种摄动力的影响，而这些影响很难在地面监控站进行准确测定，所以就会造成所测定的卫星轨道不准确，而又因为地面监测到的卫星轨道不准确，就会使得根据卫星轨道外推计算得到的广播星历（包括由地面注入站给卫星的广播星历和由卫星向地面发送的广播星历）不准确，使得依据广播星历提供的卫星位置与实际位置间存在误差。
2.卫星时钟的钟差
在采用GPS进行测量的过程中，需要计算信号由卫星传播到接收设备间得距离，而这个距离则通过信号传播速度乘以传播时间进行计算，但实际却是无论是卫星时钟还是地面接收设备的时钟都存在一定的误差，即使采用高精度的原子钟，也不能完全改正卫星钟的钟面时与GPS 时之间的同步误差及卫星钟与卫星钟之间的同步误差，而这个误差就会反映到距离误差当中。
2.2由信号传播产生的主要误差
1.电离层折射产生的误差
当卫星信号经过电离层时，则无论其传播路径还是传播速度都会发生一定的变化，而这种变化会反映到距离计算的结果中。
2.多路径产生的误差
在实际应用过程中，接收设备可能不只接收来自卫星的直接信号，它接收的信号当中可能还包括天线周边一些物体的反射信号，而这些信号的叠加会使信号相位出现改变，进而产生测量误差。与其他形式的误差相比，这种误差出现的几率并不高，但它的产生与全部测站的环境都有一定的关联，且往往具有表现形式不同的特点，因而在进行高精度的GPS测量时，其出现的可能性也不低。
3.周跳产生的误差
在应用GPS进行测量作业时，一般多采用相位观测值观测法。所谓相位观测值，即指接收机振荡后的相位与卫星载波相位间的落差。但在实际观测过程中，因为受一些不可控因素的干扰，可能在短时间内失去对卫星的跟踪，这时就无法测量相位的变化情况，我们称之为“周跳”，而这会引起测量误差。
2.3由接收设备和其他因素引起的误差
1.与接收设备有关的误差
在实际工作中，与接收设备有关的误差主要包括接收机的时钟存在误差、位置存在误差以及天线相位中心位置存在误差等，这些误差都会对距离测量造成一定的影响，使最终的测量结果出现误差。
2.其他因素引起的误差
其他因素误差主要包括错误的测量天线高、错误的测站名、对中整平误差、选择了错误的天线类型以及接收机设置错误等，而这些误差通常都是因为工作失误造成的。实际工作中，通过加强检查，制定并落实严格的测量程序，确保整个测量流程都符合相关标准和规范的要求，则这些误差往往都可以进行避免。
3保障GPS测量精度的对策
3.1卫星部分误差的消除
对于星历误差，可以通过不断改进定轨技术和摄动力模型以获得较好的定规精度，也可以采用相对定位作业模式，用同步观测值求差来降低或消除这一误差；对卫星时钟误差，可以通过模型和数据处理方法进行修正，如接收机钟与卫星钟之间的同步误差可通过观测量求差（或差分）加以消除。
3.2信号传播误差的消除
1.降低电离层误差
在实际测量过程中，通过应用电离层改正的模型可完成修正作业；通过在基线两端设两台接收机并进行同步观测，然后将所得观测量求差的方法也可以有效降低由电离层折射而造成影响。
2.降低多路径误差
因为多路径误差的产生与测站环境直接相关，所以在选择测站时，要尽量避免山坡、山谷、盆地或者大面积平静水域等容易造成传播信号反射的区域。
3.开展周跳探测与修复
首先，要对接收机及其周边环境进行检查，排除潜在干扰因素的影响，以尽量避免周跳现象的出现。其次，如果测量数据中出现周跳，则必须对周跳全部进行探测和修复，这项工作要在观测数据预处理时开展。
3.3接收设备误差的消除
要减弱接收设备的误差对测量精度的影响，就必须在测量工作开展之前就对接收设备的性能、工作特性及其要达到的精度要求进行充分的了解，尤其要重点对接收机进行检验，检验项目主要包括：天线相位中心稳定性、内部噪声水平、野外作业性能、测量精度水平以及测量数据质量等，只有全部检验项目合格的设备才能投入实际的测量作业中。
4结束语
近年来，我国加大了对GPS测量技术的应用，并取得了一定的应用成效，但GPS测量技术本身也同其他测量技术一样，都不可能避免地会产生误差。今后的工作应加大对GPS测量误差的产生机理和影响程度的研究，通过制定并实施有针对性地误差消除对策，以全面提高GPS测量的技术和应用水平，提高其测量精度和效率。
参考文献
[1] 吴成开.研究GPS测量的误差影响及应对措施[J].科技致富向导，2014， （21）：282
[2] 廖建波.刍议GPS的优势和提高GPS测量与精度的做法[J].建材与装饰，2014， （25）：164-165
[3] 孙雪卉.GPS土地测绘精度的主要影响因素分析[J].科技创新与应用，2015， （9）：101-102
[4] 马维康.剖析GPS误差分析和精度控制[J].地球，2015，（1）：296
[5] 陈苏.GPS定位误差分析及解决方法[J].低碳世界，2014，（18）：129-130
