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所谓系统性偏差, 实际上就是模型误差。它产生的原因主要是在一定精度水平下, 数据处理的函数模型未能完全正确反映所涉及的几何或物理关系。在基线解算的函数模型中, 需要正确处理两方面的问题:

其一, 为接收机天线与卫星天线的相位中心在地心地固系下的几何关系( 以下简称几何关系) ;

其二, 为观测值中所含偏差( 以下简称观测值偏差) 。

对于某一特定历元时刻, 接收机天线与卫星天线的相位中心在地心地固系下的几何关系与卫星位置及姿态、测站位置、天线高、卫星及接收机天线相位中心的物理特性等因素有关。

一、卫星位置、姿态及其天线相位中心

卫星在特定历元时刻的位置是根据卫星的轨道数据计算出来的。如果轨道数据存在误差, 则必将影响该位置的准确性。

GPS 卫星的轨道数据有两种类型: 一种是卫星信号提供的广播星历, 另一种是某些

机构或组织提供的精密星历。 GPS 卫星的质心与其天线相位中心并不一定位于同一位置。在基线解算的函数模型中所出现的卫星位置, 应是其天线相位中心的位置。而从卫星定轨的角度分析, 卫星轨道通常以卫星的质心为参考点, 由 IGS 所提供的精密星历就是如此。

二、测站位置

由于地球固体潮、大气负荷潮、海洋负荷潮等地球潮汐的作用, 即使是在静态定位中, 测站在地心地固系下的坐标也将随着时间的变化而变化。在一天中, 地球潮汐作用将使地面标石在地心地固系下的坐标发生分米级的周期性变化。

三、 接收机天线高

接收机天线高为测站标石中心到天线参考点的垂直距离, 可以将其当做是垂直方向上的天线偏心。在 GPS 静态测量定位的观测过程中, 通常认为接收机天线高保持不变。

四、 接收机天线相位中心

GPS 接收机天线相位中心的位置并非固

定不变, 它将随着卫星信号的高度角、方位角和强度的变化而变化。在测量数据处理中, 天线的瞬时相位中心是通过平均相位中心的位置及相位中心的变化来描述的。

对于 GPS 的距离类( 伪距和载波相位) 观测值, 在理想情况下应是卫星信号发射天线与GPS 接收机天线相位中心间的几何距离。但是, 由于存在卫星钟差、卫星信号通道延迟、大气传播延迟( 包括电离层与对流层的传播延迟) 、接收机钟差和接收机信号通道延迟等因素, 其将偏离该几何距离。

在进行基线计算时, 可将上述两类因素所引起的问题均当做是影响 GPS 测量定位结果质量的系统性偏差。不过, 前者是通过影响函数模型来影响结果, 而后者则是通过观测值来影响结果。