關(guān)于GPS在沉降觀(guān)測(cè)中高精度的技術(shù)分析

1、關(guān)于GPS在沉降觀(guān)測(cè)中高精度的技術(shù)分析【關(guān)鍵字】GPS;沉降觀(guān)測(cè)；誤差分析GPS測(cè)量技術(shù)是三維定位技術(shù)，其特點(diǎn)在于精度高、范圍廣、全天候、可實(shí)時(shí)定位等，因此在大地測(cè)量、工程測(cè)量、導(dǎo)航定位、工程形變監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，GPS技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用，為測(cè)量理論知識(shí)和工程應(yīng)用都帶來(lái)了革命性的變化。GPS測(cè)量技術(shù)測(cè)定的點(diǎn)是以WGS-84全球GPS地心空間直角坐標(biāo)系定義的，通過(guò)測(cè)定地面點(diǎn)與WGS-84坐標(biāo)的差值，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，可得到以參考橢球面為基準(zhǔn)的大地三維坐標(biāo)。眾所周知，GPS定位精度可以達(dá)到1X106數(shù)量級(jí)的精度，若使用一些特殊的作業(yè)方法以及精密的后處理解算軟件，其精度可達(dá)107數(shù)量級(jí)甚至更

2、高，而其高程精度一般認(rèn)為比平面精度低2一3倍。一些專(zhuān)家學(xué)者一直以來(lái)都在致力于研究提高GPS高程精度的方法，其中有兩種:一是通過(guò)重復(fù)點(diǎn)的GPS水準(zhǔn)測(cè)量，先求取重復(fù)點(diǎn)的高程異常，然后對(duì)求得的高程異常進(jìn)行擬合和推算，最后求出待定點(diǎn)的高程異常，從而得到待定點(diǎn)的正常高即待定點(diǎn)的高程；一是將GPS大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到該測(cè)區(qū)以某一基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)的站心坐標(biāo)，并將其中的Z分量表示GPS高程。沉降觀(guān)測(cè)的傳統(tǒng)方法是水準(zhǔn)測(cè)量。GPS測(cè)量技術(shù)能否用于沉降觀(guān)測(cè)，最可靠的方法是與水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行比較分析研究。本文主要從影響GPS高程的誤差方面進(jìn)行分析、研究，并提出消除誤差的幾種有效的方法。這對(duì)GPS沉降觀(guān)測(cè)是非常有意義的。GPS沉降觀(guān)

3、測(cè)的主要誤差來(lái)源沉降觀(guān)測(cè)傳統(tǒng)的方法就是進(jìn)行相應(yīng)等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量，以獲得不同時(shí)間段上高程值變化規(guī)律。自GPS技術(shù)在測(cè)量行業(yè)得到廣泛應(yīng)用以來(lái)，GPS測(cè)量技術(shù)能否用于沉降觀(guān)測(cè)成為很多專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注。目前已經(jīng)有很多工程應(yīng)用的實(shí)例給我們很大的啟示。GPS測(cè)量技術(shù)能否用于沉降觀(guān)測(cè)，關(guān)鍵在于如何消除或者減弱誤差的影響，進(jìn)而提高GPS測(cè)量技術(shù)的精度。影響GPS沉降觀(guān)測(cè)的主要因素是GPS測(cè)高。因此，如何提高GPS測(cè)量技術(shù)中的測(cè)高精度是關(guān)鍵。下面筆者就如何提高GPS測(cè)高精度進(jìn)行分析，影響GPS測(cè)量技術(shù)的的的主要誤差筆者可以將其分為三類(lèi)：一是與GPS有關(guān)的誤差；二是與觀(guān)測(cè)環(huán)境有關(guān)的誤差；三是與測(cè)量人員有關(guān)的誤差。與衛(wèi)

4、星有關(guān)的誤差包括：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（衛(wèi)星軌道誤差，衛(wèi)星鐘差，衛(wèi)星星歷誤差等），與傳播有關(guān)的誤差（對(duì)流層延遲誤差，電離層延遲誤差，多路徑效應(yīng)，），與地面接收機(jī)有關(guān)的誤差（接收機(jī)相位誤差，接收機(jī)鐘差等），其他方面誤差（相對(duì)論效應(yīng)誤差，潮汐引起的誤差）；與觀(guān)測(cè)環(huán)境有關(guān)的誤差包括：多路徑折射誤差，電磁波干擾誤差，工程施工影響誤差等；與測(cè)量人員有關(guān)的誤差包括：儀器對(duì)中誤差，儀器高量取誤差，GPS數(shù)據(jù)處理誤差，起算數(shù)據(jù)誤差，整周模糊度的解算誤差等。在上述眾多誤差中，對(duì)GPS測(cè)高影響較為嚴(yán)重的誤差有：對(duì)流層延遲誤差，多路徑效應(yīng)、電磁波干擾誤差以及工程施工影響誤差、儀器高量取誤差與起算數(shù)據(jù)誤差，整周模糊度的解

5、算誤差等。2GPS沉降觀(guān)測(cè)中消除或減弱誤差的主要措施。消弱對(duì)流層延遲誤差的影響對(duì)流層延遲誤差改正模型本身的誤差一般稱(chēng)為模型固有誤差，模型中的氣象元素的量測(cè)誤差也是直接影響因素，測(cè)站上量取氣象元素的代表性誤差以及實(shí)際大氣狀態(tài)與理論大氣狀態(tài)之間的差異都是影響對(duì)流層改正精度的，上述誤差也是主要影響高程分量的精度。我只有建立比較完美的數(shù)學(xué)模型，更加精確的量取氣象參數(shù)（溫度，濕度，氣壓等）才可以減弱對(duì)流層對(duì)GPS沉降觀(guān)測(cè)的影響。消除多路徑效應(yīng)誤差多路徑效應(yīng)誤差是由于地物或地貌反射了，GPS衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)被接收機(jī)誤接收到的衛(wèi)星定位信號(hào)，其危害是降低了定位精度，尤其是在快速，短時(shí)間定位中。消除該誤差可以通過(guò)

6、適當(dāng)增加觀(guān)測(cè)時(shí)間，選擇較好的站址，選擇帶有抑徑板的GPS接收機(jī)來(lái)消除。消除電磁干擾誤差以及工程施工影響誤差電磁干擾與施工的影響，有些時(shí)候是不可避免的，但是我們應(yīng)該盡可能的避免其影響。選擇觀(guān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)時(shí)應(yīng)該注意避免大功率的干擾源（如變壓器，微波發(fā)射站，高壓線(xiàn)等），距離干擾源不得小于100m；還應(yīng)該避免施工車(chē)輛、工人、其他施工機(jī)械的影響。比較安全穩(wěn)定，又能夠進(jìn)行完成GPS沉降觀(guān)測(cè)的地方。消除儀器高量取誤差以及起算數(shù)據(jù)誤差儀器高量取誤差也是高程方向上的一個(gè)重要的誤差，不可小視，有時(shí)候可以帶來(lái)1-3mm的誤差，甚至更大的誤差。因此可以建設(shè)觀(guān)測(cè)墩的方法來(lái)消除儀器高量取誤差；高精度的起算數(shù)據(jù)也是GPS沉降觀(guān)測(cè)

7、的關(guān)鍵之一，但是的完成，獲得精確的起算數(shù)據(jù)也是比較容易的事情了。消除整周模糊度的解算誤差對(duì)于相對(duì)定位的載波相位GPS測(cè)量，為了得到更精確的垂直分量，正確的解算整周模糊度是非常重要的，因?yàn)檎芪粗獢?shù)的浮點(diǎn)解在垂直方向上總有1.0cm左右的誤差，甚至更大。因此，盡可能多的獲取GPS數(shù)據(jù)，利用閉合環(huán)進(jìn)行檢驗(yàn)是十分必要的。結(jié)論與建議通過(guò)本文對(duì)GPS沉降觀(guān)測(cè)中各種誤差的分析與研究，本文中的各種誤差的削弱程度是直接影響到GPS測(cè)高精度的，但是通過(guò)相對(duì)定位，同步觀(guān)測(cè)求差的差分技術(shù)可以消除大部分誤差，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步網(wǎng)絡(luò)差分技術(shù)，、GPS_RT儂術(shù)以及CORS技術(shù)與GPRS技術(shù)不斷發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于沉降觀(guān)測(cè)是可行的，將來(lái)必然成為沉降觀(guān)測(cè)的