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一、 GPS 水准的精度

与常规水准相比, GPS 水准具有费用低、效率高的特点, 能够在大范围的区域内进行高程数据加密。但目前 GPS 水准的精度通常还不高, 这主要有两方面的原因: 一是受制于采用GPS 方法所测定的大地高的精度; 二是受制于采用不同方法所确定出来的大地水准面差距或高程异常的精度。

现在, GPS 测量的精度从 10- 8 到 10- 5 不等; 采用重力位模型能够提供精度达到3× 10- 6 ～1× 10- 5 的相对大地水准面差距; 由简单的内插方法所得到的大地水准面差距的精度差异较大, 从几个 ppm 到 10ppm 或更差, 具体精度与内插方法、大地水准面差距已知点的数量和分布以及内插区域大地水准面起伏情况等因素有关。综合目前各方面的实际情况, GPS 水准最高能够达到 3 等水准的要求。

二、 保证和提高 GPS 水准精度的方法

GPS 水准的精度取决于大地高和大地水准面差距( 或高程异常) 两者的精度, 因此, 要保证和提高 GPS 水准的精度必须从提高这两者的精度着手。

大地水准面差距精度的提高, 有赖于物理大地测量理论和技术。从局部应用的角度来看,发展方向是建立区域性的高精度、高分辨率大地水准面( 或似大地水准面) 。目前, 应用最新的全球重力场模型, 结合地面重力数据、GPS 测量成果和精密水准资料所建立的区域性水准面( 或似大地水准面的) 精度已达到 2 ～3 个厘米。

要保证通过 GPS 测量所得到的大地高的精度, 可以采用以下方法和步骤进行作业与数据处理:

( 1 ) 使用双频接收机。使用双频接收机所采集的双频观测数据, 可以较为彻底地改正GPS 观测值中与电离层有关的误差。

( 2) 使用类型相同且带有抑径板或抑径圈的大地型接收机天线。不同类型的 GPS 接收机天线具有不同的相位中心特性, 当混合使用不同类型的天线时, 如果在数据处理过程中未进行相位中心偏移和变化改正, 将引起很高的垂直分量误差, 极端情况下能达到分米级。有时, 即使进行了相应的改正, 也可能由于所采用的天线相位中心模型不完善而在垂直分量中引入一定量的误差。如果使相同类型的天线, 则可以完全避免这一情况的发生。至于要求天线带有抑径板或抑径圈, 则是为了有效地抑制多路径效应的发生。

( 3) 对每个点在不同卫星星座和大气条件下进行多次设站观测。由于卫星轨道误差和大气折射会引起垂直分量上的系统性偏差, 如果同一测站在不同卫星星座和不同大气条件下进行了设站观测, 则可以在一定程度上削弱它们对垂直分量精度的影响。

( 4 ) 在进行基线解算时使用精密星历。使用精密星历将减小卫星轨道误差, 从而提高GPS 测量成果的精度。

( 5 ) 基线解算时, 对天顶对流层延迟进行估计。将天顶对流层延迟作为待定参数在基线解算时进行估计, 可有效地减小对流层对 GPS 测量成果精度特别是垂直分量精度的影响。不过, 需要指出的是, 由于天顶对流层延迟参数与基线解算时的位置参数不相互正交, 因而要使其能够被准确确定, 必须进行较长时间的观测。