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关于GPS高程测量精度的分析比较-_北斗定位器

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关于GPS高程测量精度的分析比较-_北斗定位器

发布日期:2017-12-06 作者: 点击:


随着GPS技术的发展,GPS高程测量已在诸多项目中得到应用。为了提高GPS高程的测量精度,使其能够在测量领域发挥出应有的作用,对影响GPS高程测量精度的原因进行分析是必不可少的。

  1、GPS高程测量定义

  全球定位系统简称GPS。Height Measurement Using Global Positioning System的简称是GPS高程测量系统。GPS高程测量是一种通过利用GPS系统来测量地面点大地高的方法。

  2、GPS高程测量基本原理

  2.1 GPS高程测量的基本原理

  在WGS一84坐标系中,GPS测量可以精确给出地面点的三维坐标系x、y、z或B、L、H。经过系统变换,由已知的三维坐标,能够得到局部坐标系统中地面点的对应大地高。目前,无法直接得到GPS点上的高程异常值,所以不能准确地实现大地高与实用的海拔高之间的转换。因此,高程异常的确定是高程转换的关键。

  2.2高程异常确定的方法

  2.2.1 高程异常确定方法之一

  高程异常确定方法之一是几何解析法,其定义是通过一次或者高次解析多项式拟合测区似大地水准面,进而内插出GPS点上的高程异常值的方法。

  2.2.2高程异常确定方法之二

  高程异常确定方法之二是重力法,其定义是通过利用计算附近地面重力测量资料进而求解大力水准面的非线性变化部分。在实际应用中,通常要采用地球重力模型数据和数字模型,以便反映地形起伏的影响和大地水准面的短波、长波特性。在工程测量中,应用重力法计算高程异常值是不符合实际的。

  在实际应用中,鉴于工程测量控制网的范围非常小,似大地水准面的变化非常平缓。因此,经常通过联测水准的GPS点计算和获得各点高程异常值,进而通过平面拟合法来逼近似大地水准面获得GPS点高程异常值,最终实现将大地高转换为正常高。

  3、影晌GPS高程测量精度因素

  由上文可知,GPS测量是通过地面设备接收卫星传递的信息进而确定地面点三维坐标。测量结果误差将会受到GPS卫星数量、卫星信号的传播速度和地面接收设备等因素影响。

  3.1 卫星实际分布因素

  卫星实际分布因素是影响GPS高程测量精度的一个重要因素。在测量平面位置时,可以通过对时间段的观测和选择的卫星来保证卫星呈基本对称分布,进而减弱或者消除测量距离中的偏差、卫星信号传播过程中引发的延迟误差等其他误差对平面位置的影响。但是,对于高程测量来说,被观测的卫星基本全部处在地平面以上,呈不对称的分布状态,因此,很多系统误差较难得到很好的消除,这对于高程测量精度有重要的影响。

  3.2对流层延迟改正的残差因素

  对流层延迟改正的残差问题是影响GPS高程测量精度的另一个重要因素。在高程测量中,对流层延迟改正不完善,就会产生一定的误差,而高程分量的精度主要受到这个方面的影响,尤其对短基线造成的影响更明显。对流层改正的精度受到下列因素影响:1)对流层延迟改正模型自身的误差;2)气象元素的量测误差,尤其是气象元素的代表性误差;3)大气的实际与理想状态之间存在的差异。

  3.3卫星星历误差因素

  卫星星历误差因素是影响GPS高程测量精度的第三个因素。目前,广播星历精度由于SA政策而被有意识地降低,因此,卫星星历误差严重地影响了GPS高程测量精度。

  3.4基线起算点坐标误差因素

  基线起算点坐标误差因素是影响GPS高程测量精度的第四个因素。解析基线向量时,一般会应用该基线向量的一个端点作为起算点坐标,因此,若基线计算点存在误差,基线向量的结算结果也会存在误差。例如,起算点的水平坐标存在10 m的误差,那么长度为10 km的基线向量的高度则会产生3 m的误差。

  3.5其他因素

  除了上述影响因素,GPS高程测量精度还受到如下因素的影响:1)接收机天线相位中心偏差的影响;2)电离层延迟改正后的残余误差影响;3)天线高的测量误差影响。


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