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GPS测量误差的分类
GPS天线测量误差的分类GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。影响测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在高精度的GPS测量中（地球动力学研究），还应考虑与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论效应等。为了便于理解，通常将各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应距离误差来表示，称之为等效距离误差。表5-1列出了GPS测量的误差类型及等效的距离误差。
GPS天线测量误差的分类GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。影响测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在高精度的GPS测量中（地球动力学研究），还应考虑与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论效应等。为了便于理解，通常将各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应距离误差来表示，称之为等效距离误差。表5-1列出了GPS天线测量的误差类型及等效的距离误差。
GPS测量误差的分类GPS测量是利用接收机接收卫星播发的信息来确定点的三维坐标。影响测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在高精度的GPS测量中（地球动力学研究），还应考虑与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论效应等。为了便于理解，通常将各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应距离误差来表示，称之为等效距离误差。表5-1列出了GPS测量的误差类型及等效的距离误差。
若根据误差的性质，上述误差可分为系统误差和偶然误差两类。偶然误差主要包括信号的多路径效应及观测误差等；系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等。其中系统误差远大于偶然误差，它是GPS天线测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循，根据其产生的原因可采取不同的措施加以消除或减弱。主要的措施有：
①建立系统误差模型，对观测量进行修正；
②引入相应的未知参数，在数据处理中同其他未知参数一并求解；
③将不同观测站对相同卫星进行的同步观测值求差。
下面分别讨论在GPS天线测量中GPS卫星、信号传播及信号接收等误差对定位精度的影响及其处理方法。
与GPS卫星有关的误差这类误差主要包括卫星的星历误差、卫星钟误差及相对论效应。在GPS测量中，可通过一定的方法消除或减弱其影响，也可采用某种数学模型对其进行改正。
GPS卫星星历误差GPS卫星星历误差是指卫星星历所提供的卫星空间位置与实际位置的偏差。
由于卫星的空间位置是由地面监测系统根据卫星测轨结果计算而得，因此也称卫星轨道误差。
由于卫星在运行中受到多种摄动力的影响，单靠地面监测站难以精确可靠的测定这些作用力对卫星的作用规律，因而在星历预报时会产生较大的误差，估计和处理此类误差比较困难。在一个观测时间段内，卫星星历误差属于系统性误差，它将严重影响单点定位的精度，也是精密相对定位中的主要误差来源之一。
星历误差的来源GPS卫星星历的数据来源有广播星历和精密星历（实测星历）两种。
1）广播星历广播星历是卫星电文中所携带的主要信息。它是根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历。由于我们尚不能充分了解作用在卫星上的各种摄动力因素的大小及变化规律，所以预报数据中存在着较大的误差。当前从卫星电文中解译出来的星历参数共17个，每小时更换一次。由这17个星历参数确定的卫星位置精度约为20~40m，有时可达80m.GPS正式运行后，启用全球均匀分布的跟踪网进行测轨和预报，此时由星历参数计算的卫星坐标可精确到5~10m。不过根据美国政府的GPS政策，广大用户很难从系统的改善中获得应有的精度。
2）实测星历它是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而获得精确可靠的精密星历。这种星历要在观测后1~2个星期才能得到，这对导航和动态定位无任何意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。其次，GPS卫星系统是高轨卫星，区域性的跟踪网也能获得很高的定位精度。所以许多国家和组织都在建立自己的GPS卫星跟踪网开展独立的定位工作。
2.星历误差对定位精度的影响1）对单点定位的影响在GPS天线测量定位中，卫星被作为空间的已知点，卫星星历被作为已知的起算数据。这样，星历误差必将以某种方式传递给测站坐标，从而产生定位误差。在GPS绝对定位中，广播星历误差对测站坐标的影响可达几十米到一百米。
2）对相对定位的影响在GPS相对定位中，卫星星历误差对两个相邻测站的影响具有极强的相关性，所以，可以利用两个相邻测站上星历误差的相关性，采用相位观测量求差的方法来削弱或消除星历误差的影响，从而获得高精度的相对坐标。因此，星历误差对相对定位的影响远小于对单点定位的影响。星历误差对相对定位的影响通常采用下式来进行估计：
式中，p为卫星到观测站的几何距离；dp为卫星的星历误差；D为基线向量长度；
dD为由于卫星星历误差引起的基线误差。
在SA技术的控制下，广播星历误差可达100m，若取卫星运行高度为20000km，则基线向量相对误差dD/D在（1.3~0.1）×10-6之间。这一精度可满足绝大部分测量工程需求。但随着基线距离增加，卫星星历误差引起的基线误差将不断增大。因此，对于长距离、高精度的GPS测量，需要采用精密星历。目前采用的美国国家大地测量局（NGS）提供的精密星历，其相对定位精度可达（1~0.4）×10-7。
这样可满足建立国家控制网、地壳运动监测及高精度的测量工程要求。
3.削弱星历误差的方法1）建立卫星跟踪网独立测机建立用户自己的GPS卫星跟踪网，进行独立测轨，这不仅可以使我国的用户在非常时期不受美国政府有意降低卫星星历精度的影响，而且可向实时动态定位用户提供无人为干扰的预报星历，向静态定位用户提供高精度的后处理星历。
我国GPS天线测量专家在1988年就提出以国内已有的VLBI/SLR站为基准建立卫星测轨网的基本方案。目前，已在上海、长春、西安、乌鲁木齐、昆明等地建立了测轨站，定轨精度约为3m。
2）采用轨道改进法这种方法的基本思想是在平差模型中将星历中给出的卫星轨道参数作为未知参数纳入平差模型，通过平差同时求得测站位置及轨道偏差改正数。常采用的轨道改进法有半短弧法和短弧法。
a。半短弧法它是将摄动力影响较大的轨道切向、径向及法向三个改正数作为未知参数，同测站坐标一并求解。该方法计算工作量较小，可明显削弱轨道误差的影响。根据有关资料介绍，经该法改正后的轨道误差在10m以内。
b。短弧法它是将6个轨道参数作为未知参数，在数据处理中同测站坐标及其他未知参数一并解出。这种方法有效地削弱了轨道误差的影响，明显地提高了定位精度，但其计算工作量较大。
轨道改进法也有一定的局限性，因此，它不宜作为GPS定位中的一种基本方法，而只能作为在无法获得精密星历情况下的补救措施。
c。同步求差法此方法是根据星历误差对距离不太远（20km以内）的两个测站的影响基本相同的特点，在两个或多个测站上同步观测同一颗卫星所得的观测量求差，以减弱星历误差的影响。由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响具有系统性，因此，可通过上述求差的方法，将两站的共同误差消除，其残余误差可由公式（5-1）来计算。
若取D=5km,p=20000km,dp=50m；则有1.3mm<DD<3MM。由此可见，采用同步求差法可有效减弱星历误差的影响。