GPS基站与地理因素
台信号有很强的阻挡作用，使得接受机不能很好的收到差分信号。
实际作业时，对于测区有大量的植物，架设仪器时需要尽量避开这些区域；如果测区内有大量密集的植物，测量时间尽量选择在早上或者下午，避开中午温度高的时段。
2.2、时间因素
在GPS运用中的时间因素主要表现在对星历预报的使用以及一天之中在其他因素
相同情况下合适观测时间的选择，星历预报可以为测区内所能接受卫星进行提前预报辅助，为最佳观测时间段的选择提供参考依据。
GPS卫星播发的导航电文中包含广播星历,可用于GPS实时定位计算,而预报星历
(历书)则用于较长周期内对卫星位置进行预报。在 GPS定位测量中,我们最常见的是
应用预报星历预报未来一段时间内可见星的分布情况，以辅助测量工作的实施；应用预报星历可以预报卫星未来一段时间内的卫星位置,预报卫星几何分布精度因子。因此,在GPS卫星定位测量中,可以根据前期观测获得的卫星预报星历,完成以下工作:
(1) 未来一段时间内可见星个数及其分布情况的预报。这方面的工作,相关文献都有研究。GPS解算软件都有可见星的预报功能。在此基础上根据当地卫星星历预报就可以选择最佳的时间区域架设基站，而能够提高作业效率以减少不必要的弱信号区间等待。
(2) 根据预报星历对GPS测量网形和观测方案进行优化。GPS测量有关规范规定 , 无论是绝对定位或相对定位,卫星绝对定位几何精度因子( PDOP)和相对定位几何精度因子(RDOP)的值均不能超过一定限值。因此在布设 GPS网时,可以根据接收到的预报星历计算PDOP和RDOP值,对网形和观测方案进行优化设计。
可见在测量任务中使用星历预报也是一个很好的辅助，我校测绘教研室经常使用的中海达GPS；在测量时，可以使用HDS2003数据处理软件上的星历预报功能辅助测量任务的完成。
2.3、大气因素
GPS卫星位于大气层之外的高层太空中，其发射的定位电磁波信号需要经过电离层和对流层到达地面的接收机，在穿过电离层和对流层时，电磁波定位信号会出现电离层折射误差和对流层折射误差。对于一般的工程GPS用户需要了解这些误差的大小及其原理，在实际的测量中运用各种方法提高测量精度消弱这些误差的影响。
2.3.1、电离层
电离层通常是指地球上空距地面在60-1000KM之间的大气层，电离层中的部分气体分子由于受到太阳和其他天体强烈辐射的影响，产生强烈的电离并形成大量的自由
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电子和正离子。当GPS卫星信号通过电离层时，与其他电磁波信号一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。所以用信号的传播时间乘以真空光速而得到的距离就不会是等于卫星与接收机之间的几何距离，这种偏差叫做电离层折射误差。
卫星信号在电离层产生的各种误差量都与电磁波信号传播路径上电子的总量和电磁波信号频率有关，对于GPS信号，它的频率是固定的，所以传播路径山的电子总量就成为影响信号误差的重要变量。电离层的电子密度是变化的，并且与多种因素有关，其数值随太阳及其他天体的辐射程度、季节、时间和地球上地理位置等位置的变化而不同，主要的变化原因就是辐射强度，辐射强度的高低直接影响着电子密度的高低。根据有关实验资料显示：电离层中的电子密度白天使夜晚的五倍，在一年中冬季和夏季可以相差四倍，太阳黑子活动高峰期的电子密度约为低峰期的四倍。电离层折射的影响而使其信号在传播路径上产生距离偏差，当卫星信号从天顶方向进入天线时距离偏差最大可以达到50M左右，在卫星信号沿接近水平方向进入天线时距离偏差值最大可达150M左右。电离层能够引起如此大的偏差，有必要采取合适的方法以减小其的影响。
对于电离层误差的减小，首先基站接收机的选择上，应选择双频接收机，双频接收机能够同时接收GPS卫星发射的两个频率f1和f2信号并分别进行测量，获取两个观测值。由于这两个频率的信号是沿着一条路径传播到达接收机天线的，虽然在传播路径上的电子总量是无法准确计算的，但是其相对这两个频率信号来说应该是相同的。运用双频观测法进行定位信息改正后，距离残差值能够达到厘米级，能够有效地消弱电离层折射误差的影响。其次在观测方法上可以利用同步观测求差分法，在相距不太远的两个或者多个观测站上对相同的GPS卫星进行同步观测，由于GPS卫星信号到达两个或多个观测站所经过的传播路径的气象状况甚为相似，因而电离层折射误差对这些观测值的影响具有很大的相关性，通过将相应的观测值求差分可以有效地消弱电离层误差的影响，此方法在实际的操作时即为运用RTK(Real - time kinematic实时
动态差分法)差分技术。再次在观测方案的时间选择上，由于电离层折射误差影响的大
小与电磁波信号传播路径上的电子总量有密切的关系，所以选择最佳的观测时段，比方说夜晚，此时太阳等其他天体的辐射很弱，大气电离的程度小，电子总量小，从而达到减弱电离层折射误差影响的目的。
当然了，对于初学者和熟练这来说，上述的方法已经能够消弱大部分电离层折射影响达到使用要求，在实际的GPS测量工作中还有一些其他的办法来消弱电离层折射误差影响，这里就不进行讨论了。
2.3.2、对流层
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对流层是高度在为40 KM以下的大气底层，集中了大约75%的大气质量和95%以上的水汽质量，其大气密度比电离层更大，大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能，温度随高度的上升而降低，平均每升一千米温度降约6.5°C.虽然对流层中有少量的带电离子，但是其对电磁波的传播几乎没有影响，实际上对流层的大气是呈中性的，对于电磁波的传播不属于弥散型的介质，因此电磁波在对流层大气中的传播速度与信号的频率无关。
当GPS信号通过对流层时，会使信号的传播速度发生变化，这与大气的折射率有关，同时也会使信号的传播路径发生弯曲，从而使测量距离发生偏差，这种现象叫做对流层折射。对流层折射与地面大气压、温度和湿度的变化时密切相关的，使得对流层折射比电离层折射更加的复杂；另外对流层折射的影响还与卫星信号的高度角有关，如当GPS卫星在观测站的天顶方向（信号的高度角约为90.C）时，对流层折射影响可达2-3M；而当卫星信号在接近水平方向（高度角约为10.C）传播时，其影响可达30M左右。
虽然对流层折射相对于电离层的折射影响要小，但是其影响情况比较复杂，在实际测量时需要采取一些措施加以消弱其影响。在实践中最常用的方法同上述的“同步观测求差分法”，在GPS测量时将基站和移动站通过差分信号发送和接收进行实时动态差分定位，提高测量精度，这种方法对于短基线（小于20km）的效果非常好，在实践中广泛使用；但是随着基线长度的增加，其精度也会随之下降。在一些大型工程要求高精度的定位时，还可以运用其他的方法减弱对流层折射影响。
3、结语
以上是笔者对于GPS测量工作的简单总结，主要是基于几次参与或独立完成GPS测量工作的经验，以及借鉴前辈们的理论成果结晶加以整理到本文关于基站架设的这一个理论方面。
我在绵阳市盐亭县进行“盐亭柏梓路”灾后道路改造GPS测量和放样时就发现一个现实性的问题，对于GPS动态测量的基站架设的具有明确指导性意义的文章几乎没有，而基站的架设的适当与否直接影响到测量作业的效率和精度，其中植被对GPS信号的影响体会尤为深刻；还有一天中下午两点左右的GPS信号最弱精度最低期也很深有体会。我在雅安独立完成GPS测量任务时，对峡谷地形中架设基站也是感触良多，在高压线附近的测量也是有实质的经历。鉴于以上的经历，笔者觉得有必要对基站架设的相关问题进行一次升入的研究，并总结出来与同仁们共享，给正在学习GPS没有
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实际操作经验的同仁参考，与已经有实际GPS工程测量操作经验的同仁共勉！
参考文献
[1]周建郑.GPS测量定位技术.第一版.[M]北京：化学工业出版社.2004.76页 [2]黄丁发.GPS卫星导航定位技术和方法.[M]第一版.北京：科学出版社.2009.63页
[3]王解光. GPS 卫星预报星历的解码及卫星预报.[J]工程勘察，2000，3：3 [4]黄声亨.GPS在测量工程中的应用.第一版.[M]北京：测绘出版社.2007.80页 [5]张勖渊. GPS野外测量的几个问题及对策.[J]广西城镇建设，2009，6：105 [6]汤均博. GPS卫星预报星历的适用性. [J]四川测绘，2006，12：166
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