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GPS高程测量的制约因素及对策 摘要:通过对GPS高程测量制约因素的探讨，分析了GPS高程测量制约因素的成因及其减弱或消除办法，并对GPS高程测量的发展方向提出了一些看法。 关键词GPS;大地高;高程基准；高程异常 1 引言 GPS(全球定位系统)作为一种高科技的三维测量工具，已被广泛地运用到测量实际工作中去。它集数据采集、处理、传输、分析于一体，受到了测绘界的普遍关注和青睐。国内外大量的测量实践证明，利用GPS进行平面定位已能达到很高的精度，目前在建立平面控制网的测量中已被广泛运用。由于我国幅员辽阔，GPS测高受区域性大地水准面的限制以及仪器和外界条件等诸方面因素的影响，所测高程精度较低，无法满足各项工程建设的需要。因此，GPS测高还很难在高程控制网中发挥应有的作用。要提高GPS高程测量的精度，就必须探讨GPS测高的制约因素和提高GPS测高精度的处理办法。2 GPS进行高程测量的原理 2.1 GPS高程测f的基本原理GPS能够精确地测出地面点在WGS一84坐标(美国国防部1984年世界大地坐标系)中的三维坐标X,Y,Z，经系统转换可以得到地面点在局部坐标系中的大地高。由于GPS高程的高程异常值无法直接求得，要把它转换成我国正在使用的正常高(或海拔高)，目前还受诸多方面的影响，因此，高程异常的确定已成为GPS高程转换的关键。获取高程异常值的方法很多，目前常用的方法有利用已有高程异常内插法、二次曲面拟合法、借助重力与地形数据内插法等。根据 以 上 几种方法就可以求得高程异常值(0.大地高、正常高与高程异常值的关系如下:Ho = H, + 夸 (1 )式中:He为大地高;Hr为正常高;夸为高程异常值。通过 上 式 就可以求得正常高，这就是GPS测量高程的原理。2.2 GPS高程测f的主要内容GPS高程测量主要包括三个方面:使用GPS测量大地高(即椭球高);运用一个大地水准面模型;将最终要得到的正常高(或正高)拟合到高程基准面上。以上三个方面限制了GPS测量高程的精度，它们依GPS测量范围的不同而影响大小也不一样，这正是本文所要探讨的问题。3 GPS高程测量的制约因素 3.1 高程基准面的制约因素3.1.1 大地水准面模型方面的限制利用GPS求得的是地面点在WGS一84坐标系中的大地高，而我国的《中华人民共和国大地测量法式(草案)》规定，我国高程采用正常高。要想使GPS高程在工程实际中得到应用，必须实现GPS大地高向我国正在使用的正常高的转化。由上面GPS的测量原理可知，为了得到正常高H,，我们要知道高程异常值爹。对于长距离，GPS测量也能非常有效地得到大地高，但会遇到大地水准面和高程基准面方面的问题。由于大地水准面按经典的说法是:设想一个静止的海水面向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，其中通过平均海水面的那个水准面称为大地水准面。但是，随着现代大地测量的发展、测量精度的提高和多方面的需要，再把它说成与平均海水面重合就不能认为是严格的了。因此，我国的黄海高程基准实际上是近似高程系统。这样的一个大地水准面模型，其相对精度是很低的，从而也制约了GPS高程测量的精度。3.1.2 高程基准方面的制约因素由于我国高程基准面比较多，有大连高程基准、大沽高程基准、废黄河基准、吴淞基准、1956年黄海高程基准等等，每一个高程基准都由一高程原点推算，有时一个点的高程值由一个或几个高程基准面来决定。如果这些高程面的海洋测量或水准测量有误，都将会使高程基准面的基准偏离真实的重力模型，都会影响GPS高程转换的精度。3.2 GPS高程测f方面的制约因素3.2.1 相位整周模糊度解算对GPS高程的制约相位整周模糊度解算是否可靠，直接影响三维坐标的精度。在控制测量中，无论采用快速静态或实时动态测量技术，都必须精确解算得到相位整周数，然而相位整周数模糊度的解算常常会出现解算错误的可能性，从而会影响高程测量的精度。3.2.2 多路径效应的制约因素所谓多路径效应是指测站附近反射物反射来自卫星的信号与卫星直接发射的信号同时被接收机接受，这两种信号产生相互影响，使其观测值偏离其真值，产生多路径误差。多路径效应的影响分为直接的和间接的，并能对三维坐标产生分米级影响。3.2.3 电离层延迟对高程刚量的影响电离层对GPS测量的影响主要有:电离层群延(绝对测距误差);电离层载波相位超前(相对测距误差);电离层多普勒频移(距速误差);振幅闪烁信号衰减;磁暴、太阳耀斑等，这些电离层的变化都会延迟GPS信号的传播路线。从而影响GPS的高程测量的精度。3.2.4 星历和参考坐标对高程的制约卫星的星历是描述卫星运行轨道的信息，精确的轨道信息是GPS定位的基础。另外，为测定某点的高程就必须获得该地区的一个理想的用WGS一84参考位置。卫星星历质量的