動態GPS測量的誤差分析摘要：根據動態GPS數據傳輸的特性，結合實驗數據，多路徑的影響，進行誤差分析。闡述動態GPS的高程的制約因素，并對如何提高高程成果精度進行說明。關鍵詞：動態GPS數據傳輸VDOP值分析動態GPS作業有其自身的局限性，在測量過程中要求基準站與流動站共同觀測四顆以上GPS衛星，因此，容易受到測站周圍地形地物的影響，另外地物反射造成的多路徑效應也是影響動態 GPS測量精度的一個重要因素。由于這些因素的影響，降低了動態 GPS的測量精度。因此，在本文中通過實驗，分析影響因素，提出解決辦法，以便在測繪作業中更好的應用。1數據傳輸的特性要保證動態GPS移動能夠接收到基準站發送的連續、可靠、快速的數據鏈信號，才會達到GPS獲得快速的連續的固定解，而這個高可靠性、強抗干擾性的數據鏈傳輸和地勢地形直接相關。動態GPS在現代國際測繪領域的應用中，要將基準站的發射天線以及流動站的接收天線設置到一定高度，不然地面會不停吸收圍繞地球表面傳播的超短電磁波而迅速衰減，動態GPS的工作半徑會被大大減低；如果將基準站的發射天線以及流動站設置在一定高度并且在直視距離內，超短波的傳播方式將會組合直線波以及地面反射波，這樣會大大擴大動態GPS的工作半徑，一般在15km左右，不過如果沒有將基準站的發射天線以及流動站的接收天線沒有設置在沒有障礙物的直視距離內，就會發生更復雜的情況，基準站的發射天線以及流動站的接收天線在城鎮的密樓區不能夠直接通視，數據需要依賴反射波的改正，動態GPS的有效工作半徑在這種情況下就會縮小，可能只有幾百米。因此，為了接收到基準站播發的差分信號要求基準站和移動站之間的天線必須滿足電磁波通視”—卩電磁波能從基準站通過直射、繞射和反射等傳播方式有效地到達移動站，這樣在平坦地區的幾公里范圍內，一般都能順利進行動態GPS測量。但在其他地區如果數據鏈不能正常傳輸（即使能同時接收到5顆以上有效衛星），則難以成功實施動態GPS測量。2誤差分析在動態GPS測量時，儀器和外部環境對測量精度有很多的影響。對固定基準站而言，同儀器和干擾有關的誤差可通過各種校正方法予以削弱，同距離有關的誤差將隨移動站至基準站的距離的增加而加大，所以動態GPS的有效作業半徑是非常有限的。2.1同儀器和干擾有關的誤差2.1.1天線相位中心變化天線的機械中心和電子相位中心一般不重合，而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點位坐標的誤差一般達到3?5cm。因此，若要提高動態GPS定位精度，必須進行天線檢驗校正。2.1.2多路徑誤差多路徑誤差是動態GPS定位測量中最嚴重的誤差。多路徑誤差取決于天線周圍的環境。多路徑誤差一般為幾厘米，高反射環境下可超過10cm。（見圖1）多路徑效應的大小可以由其產生的一般情況進行公式推導，得出多路徑效應對于L1載波其最大影響為4.8cm,對于L2載波其最大影響為6.1cm。通過我們實驗，在一座高12m四層鋼筋混泥土的建筑旁架設移動站，保持移動站與基準站的距離不變，移動站離建筑 10m。不斷升高移動站的高度，每次升高 0.5m,采集高程成果。（見表1）由上可知，在房屋密集區，由于信號的遮擋和反射，移動站獲取固定解的時間需要較長（見圖2）,且高程精度（VDOP值）也受到很大的影響。當儀器升高到6m時，獲得固定解的時間明顯變小，僅需30S,這時高程精度也達到標稱精度2cm。經過分析，在移動站與高建筑物成300時，高程成果精度可以滿足道路縱橫斷面測量要求(見圖3)。當然，多路徑誤差可通過下列措施予以削弱：選擇地形開闊、不具反射面的點位； ⑵采用扼流圈天線；⑶采用具有削弱多路徑誤差的各種技術的天線； (4)基準站附近輔設吸收電波的材料。2.2同距離有關的誤差同距離有關的誤差的主要部分可通過多基準站技術來消除。但是，其殘余部分也隨著至基準站距離的增加而加大。221軌道誤差目前，軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為 1PPM,就短基線(&t;10km)而言，對結果的影響可忽略不計。但是，對20?30km的基線則可達到幾厘米。2.2.2對流層誤差對流層誤差同點間距離和點間高差密切相關，一般可達 3PPM。為了保證動態GPS厘米級精度，要對測站有關的誤差一起模擬當兩山頂之間能通視，距離大于20km時，也可收到差分信號。但是，移動站在城區作業時，如兩點之間有房屋遮擋，即使相距1km也很難收到差分信號。因此，動態GPS技術通常只用于幾公里范圍內、兩點之間能電磁波通視”的高程測量。3動態GPS測量成果的質量控制已知點檢核比較法：即在布測控制網時用靜態 GPS或全站儀多測出一些控制點，然后用動態GPS測出這些控制點的坐標進行比較檢核。發現問題即采取措施改正。重測比較法：每次初始化成功后，先重測1?2個已測過的動態GPS點或高精度控制點，確認無誤后才進行動態GPS測量。以上方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果。4結論4.1通過動態GPS實驗數據分析，我們可以得到以下結論在動態GPS信號傳播過程中，高程測量誤差受多路徑影響最大。實驗證明，在移動站與高建筑物小于300角(即視場內周圍障礙物的高度角)，高程成果精度可以滿足道路斷面測量要求。4.2解決不利因素對動態GPS測量影響的措施(1)數據鏈傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小的問題動態GPS數據鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業精度和作業半徑。在地形起伏高差較大的山區和城鎮密樓區數據鏈傳輸信號受到限制。解決這類問題的有效辦法是把基準站布設在測區中央的最高點上。(2)初始化能力和所需時間問題。在山區或城鎮密樓區等地作業時，GPS衛星信號被阻擋機會較多，容易造成失鎖，采用動態GPS作業時有時需要經常