GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）gps在工程測(cè)量中的應(yīng)用學(xué)生姓名：陳玉立指導(dǎo)老師： 教授專業(yè)名稱：建筑工程技術(shù)哈爾濱工程大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院2012年4月一、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的評(píng)語(yǔ)及答辯推薦意見(jiàn)指導(dǎo)教師（簽名） 職稱 年 月 日二、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)評(píng)閱人（簽名） 職稱 年 月 日三、畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)組或教研室意見(jiàn)負(fù)責(zé)人（簽名） 職稱 年 月 日四、答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)答辯委員會(huì)主任（簽名） 職稱 年 月 日 摘 要gps 技術(shù)是當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)展最快的技術(shù)之一，gps定位技術(shù)以其速度快、精度高、全天候,不受通視條件限制、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中 。時(shí)至今日，可以說(shuō)gps定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測(cè)角、測(cè)

2、距手段建立大地控制網(wǎng)。我們一般將應(yīng)用 gps 衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫g(shù)ps網(wǎng)。歸納起來(lái)大致可以將 gps 網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國(guó)性的高精度gps網(wǎng)，其主要任務(wù)是做為全球高精度坐標(biāo)框架或全國(guó)高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地殼形變規(guī)律等問(wèn)題。另一類是區(qū)域性的gps網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)gps網(wǎng)，gps工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務(wù)是直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。本文通過(guò)利用gps對(duì)實(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并得出使用gps測(cè)量具有效率高、費(fèi)用省的結(jié)論。關(guān)鍵詞: gps網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、約束平差、gps靜態(tài)

3、定位測(cè)量 abstractgps technology is one of the fastest growing technology in todays information society development, gps positioning technology for its speed, high precision, all-weather, not of sight conditions, the cost of province, easy to operate and other fine features are widely used in the measure

4、ment of the geodetic control . today, we can say that gps technology has completely replaced the conventional angle measurement, distance measurement means the establishment of geodetic control network. we generally will control network created by the application of gps technology called gps network

5、. summed up roughly gps network is divided into two categories: one is global or national high precision gps network, whose main task is as a global high-precision coordinate frame or high-precision coordinate frame for global geodynamics scientific research and space science in the service, or to t

6、he regional plate motion, crustal deformation of the problem. the other is a regional gps network, including the city or the gps network of mining, the gps works net, the distance between adjacent points in this type of network for a few kilometers to tens of kilometers, and its main task is to dire

7、ct the national economic construction services.through the use of gps for data collection on the ground, and draw the conclusions using the gps measurements with high efficiency, and costs province.keywords: gps network, global positioning systems, constraint adjustment of gps static positioning mea

8、surement目 錄第1章 gps的發(fā)展歷程11.1 gps 簡(jiǎn)介11.2 gps 在我國(guó)發(fā)展歷程21.3gps系統(tǒng)的應(yīng)用前景3第2章 gps 測(cè)量42.1 rtk測(cè)量42.1.1rtk技術(shù)的應(yīng)用42.1.2 rtk 技術(shù)的基本原理42.2 gps靜態(tài)定位測(cè)量52.2.1 gps靜態(tài)定位在測(cè)量中的應(yīng)用52.2.2 布設(shè)gps基線向量網(wǎng)的工作步驟5第3章 gps網(wǎng)的布設(shè)83.1 gps 基線向量網(wǎng)的等級(jí)83.2 gps網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則83.2.1 出發(fā)點(diǎn)83.2.2 gps網(wǎng)布網(wǎng)作業(yè)準(zhǔn)則83.3 gps基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式103.4 采用同步圖形擴(kuò)展的布網(wǎng)形式布設(shè)11第4章 gps 基線解算124

9、.1 gps 基線解算的分類124.1.1 單基線解算124.1.2 多基線解124.2 gps基線解算的基本原理124.2.1 初始平差124.2.2 整周未知數(shù)的確定134.2.3 確定基線向量的固定解134.3 gps基線解算的過(guò)程134.4 影響 gps 基線解算的因素及其應(yīng)對(duì)方法144.4.1 影響 gps 基線解算結(jié)果的幾個(gè)因素144.4.2 影響 gps 基線解算結(jié)果因素的判別及應(yīng)對(duì)措施14第5章 gps 基線向量網(wǎng)平差165.1 gps 網(wǎng)平差分類165.1.1 三維平差和二維平差165.1.2 無(wú)約束平差、約束平差和聯(lián)合平差165.2 gps 網(wǎng)平差的過(guò)程16結(jié) 論18參考文

10、獻(xiàn)19第1章 gps的發(fā)展歷程1.1 gps 簡(jiǎn)介gps即全球定位系統(tǒng)（global positioning system）是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國(guó)測(cè)繪等部門(mén)的使用表明，gps以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測(cè)繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。全球定位系統(tǒng)（global posit

11、ioning system）是美國(guó)第二代衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收 機(jī)三大部分組成。按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用24顆高度約2.02萬(wàn)千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，分布在六個(gè)軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測(cè)到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（dop）。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。地面監(jiān)控部分包括四個(gè)監(jiān)控站、一個(gè)上行注入站

12、和一個(gè)主控站。監(jiān)控站設(shè)有g(shù)ps用戶接收機(jī)、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī)。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設(shè)在范登堡空軍基地。它對(duì)地面監(jiān)控部實(shí)行全面控制。主控站主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對(duì)gps衛(wèi)星的全部觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆gps衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。它的任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星 運(yùn)行至上空時(shí)把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆gps衛(wèi)星每天進(jìn)行一次，并在衛(wèi)星離開(kāi)注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系

13、統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各種部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。1.2 gps 在我國(guó)發(fā)展歷程新中國(guó)成立后，我國(guó)的航天科技事業(yè)在自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)的征途上，逐步建立和發(fā)展，躋身于世界先進(jìn)水平的行列，成為世界空間強(qiáng)國(guó)之一。從1970年4月把第一顆人造衛(wèi)星送入軌道以來(lái)，我國(guó)已成功地發(fā)射了三十多顆不同類型的人造衛(wèi)星，為空間大地測(cè)量工作的開(kāi)展創(chuàng)造了有利條件。70 年代后期，有關(guān)單位在 從事多年理論研究的同時(shí)，引進(jìn)并試制成功了各種人造衛(wèi)星觀測(cè)儀器。其中有人 為攝影儀、衛(wèi)星激光測(cè)距儀和多普勒接收機(jī)。根據(jù)多年的觀測(cè)實(shí)踐，完成了全國(guó) 天文大地網(wǎng)的整體平差，建

14、立了1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系，進(jìn)行了南海群島的聯(lián)測(cè)。80年代初，我國(guó)一些院校和科研單位已開(kāi)始研究gps技術(shù)。十多年來(lái)，我國(guó)的測(cè)繪工作者在gps定位基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面作了大量工作。80年代中期，我國(guó)引進(jìn)gps接收機(jī)，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)著手研究建立我國(guó)自己的衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)。至今十多年來(lái)，據(jù)有關(guān)人士估計(jì)，目前我國(guó)的gps接收機(jī)擁有量約在4萬(wàn)臺(tái)左右，其中測(cè)量類約500700臺(tái)，航空類約幾百臺(tái)，航海類約3萬(wàn)多臺(tái)，車載類數(shù)千臺(tái)。而且以每年兩萬(wàn)臺(tái)的速度增加。足以說(shuō)明gps技術(shù)在我國(guó)各行業(yè)中應(yīng)用的廣泛性。在大地測(cè)量方面，利用gps技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)。組織各

15、部門(mén)（10多個(gè)單位，30多臺(tái)gps雙頻接收機(jī)）參加1992年全國(guó)gps定位大會(huì)戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，gps網(wǎng)點(diǎn)地心坐標(biāo)精度優(yōu)于0.2m，點(diǎn)間位置精度優(yōu)于10-8。在我國(guó)建成了平均邊長(zhǎng)約定100km的gps a 級(jí)網(wǎng)，提供了亞米級(jí)精度地心坐標(biāo)基準(zhǔn)。此后，在a級(jí)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，我國(guó)又布設(shè)了邊長(zhǎng)為此30100km的b級(jí)網(wǎng)，全國(guó)約2500個(gè)點(diǎn)。這樣，就為我國(guó)各部門(mén)的測(cè)繪工作，建立各級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)，提供了高精度的平面和高程三維基準(zhǔn)。我國(guó)已完成西沙、南沙群島各島嶼與大陸的gps聯(lián)測(cè)，使海島與全國(guó)大地網(wǎng)聯(lián)成一整體。在工程測(cè)量方面，應(yīng)用gps靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形

16、監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程。加密測(cè)圖控制點(diǎn)，應(yīng)用gps實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（簡(jiǎn)稱rtk）測(cè)繪各種比例尺地形圖并用于施工放樣。在航空攝影測(cè)量方面，我國(guó)測(cè)繪工作者也應(yīng)用gps技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載gps航測(cè)等航測(cè)成圖的各個(gè)階段。在地球動(dòng)力學(xué)方面，gps技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。我國(guó)已開(kāi)始用 gps 技術(shù)監(jiān)測(cè)南極洲板塊運(yùn)動(dòng)、青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)、四川鮮水河地殼斷裂運(yùn)動(dòng)，建立了中國(guó)地殼形變觀測(cè)網(wǎng)、三峽庫(kù)區(qū)形變觀測(cè)網(wǎng)、首都圈gps形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)等。gps技術(shù)已經(jīng)用于海洋測(cè)量、水下地形測(cè)繪。我國(guó)的全球定位系統(tǒng)（gps）測(cè)量規(guī)范已于1992年10月1日起實(shí)施。

17、此外，在軍事部門(mén)、交通部門(mén)、郵電部門(mén)、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門(mén)和行業(yè)，在航空航天、測(cè)時(shí)授時(shí)、物理探礦等領(lǐng)域，也都開(kāi)展了gps技術(shù)的研究和應(yīng)用。在靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用技術(shù)及定位誤差方面作了深入的研究，研制開(kāi)發(fā)了gps靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)高精度定位軟件以及精密定軌軟件。在理論研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的同時(shí)，培養(yǎng)和造就了一大批技 術(shù)人才和產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍。近幾年，我國(guó)已建成了北京、武漢、上海、西安、拉薩、烏魯木齊等永久性的gps跟蹤站，進(jìn)行對(duì)gps衛(wèi)星的精密定軌，為高精度的gps定位測(cè)量提供觀測(cè)數(shù)據(jù)和精密星歷服務(wù)，致力于我國(guó)自主的廣域差分gps（wadgps）方案的建立，參與全球?qū)?/p>

18、航衛(wèi)星系統(tǒng)（gnss）和gps增強(qiáng)系統(tǒng)（waas）的籌建。同時(shí)，我國(guó)已著手建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（雙星定位系統(tǒng)），能夠生產(chǎn)導(dǎo)航型gps接收機(jī)。gps技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展。1.3 gps系統(tǒng)的應(yīng)用前景 當(dāng)初，設(shè)計(jì)gps系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航，收集情報(bào)等軍事目的。但是，后來(lái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)表明，gps系統(tǒng)不僅能夠達(dá)到上述目的，而且用gps衛(wèi)星發(fā)來(lái)的導(dǎo)航定位信號(hào)能夠進(jìn)行厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度的靜態(tài)相對(duì)定位，米級(jí)至亞米級(jí)精度的動(dòng)態(tài)定位，亞米級(jí)至厘米級(jí)精度的速度測(cè)量和毫微秒級(jí)精度的時(shí)間測(cè)量。因此，gps系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應(yīng)用前景。用 gps信號(hào)可以進(jìn)行海、空和陸地的導(dǎo)航，導(dǎo)彈的制導(dǎo)，大地測(cè)量和工程測(cè)量

19、的精密定位時(shí)間的傳遞和速度的測(cè)量等。對(duì)于測(cè)繪領(lǐng)域，gps衛(wèi)星定位技術(shù)已經(jīng)用于建立高精度的全國(guó)性的大地測(cè)量控制網(wǎng)，測(cè)定全球性的地球動(dòng)態(tài)參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)，進(jìn)行高精度的海島陸地聯(lián)測(cè)以及海洋測(cè)繪；用于監(jiān)測(cè)地球板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變；用于工程測(cè)量，成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段。用于測(cè)定航空航天攝影瞬間的相機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)僅有少量地面控制或無(wú)地面控制的航測(cè)快速成圖，導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)革命。為適應(yīng)gps技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，1995年成立了中國(guó)gps協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)下設(shè)四個(gè)專業(yè)委員會(huì)，希望通過(guò)廣泛的交流與合作，發(fā)展我國(guó)的gps應(yīng)用技術(shù)?？梢哉f(shuō)，gps在我國(guó)的應(yīng)用前景是無(wú)限的。

20、第2章 gps測(cè)量2.1 rtk測(cè)量2.1.1 rtk技術(shù)的應(yīng)用rtk是gps應(yīng)用中的最新技術(shù)，它是實(shí)時(shí)載波相位測(cè)量的簡(jiǎn)稱。rtk技術(shù)在近幾年逐步走向成熟并不斷有新產(chǎn)品問(wèn)世。利用rtk技術(shù)進(jìn)行測(cè)量有如下優(yōu)點(diǎn)：具有g(shù)ps測(cè)量所共有的特點(diǎn)，如全球適用，不受氣候、時(shí)間影響，不需通視。可實(shí)時(shí)獲得具有厘米級(jí)精度的點(diǎn)位坐標(biāo)。以往都是通過(guò)后處理來(lái)獲得厘米級(jí)的點(diǎn)位坐標(biāo)，實(shí)時(shí)處理大大提高了作業(yè)的效率，并且保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時(shí)擴(kuò)大了 gps應(yīng)用的領(lǐng)域，比如施工放樣等?？稍谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)高精度采樣。采用常規(guī)的gps靜態(tài)測(cè)量、快速靜態(tài)、偽動(dòng)態(tài)方法，在外業(yè)測(cè)設(shè)過(guò)程中不能實(shí)時(shí)知道定位精度，如果測(cè)設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后

21、發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測(cè)，而采用rtk來(lái)進(jìn)行控制測(cè)量，能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，如果點(diǎn)位精度要 求滿足了，用戶就可以停止觀測(cè)了，而且知道觀測(cè)質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把 rtk 用于公路控制測(cè)量、電子線路控制測(cè)量、水利工程控制測(cè)量、大地測(cè)量、則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大大提高工作效率，測(cè)一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。采用rtk時(shí)，僅需一人使用儀器在要測(cè)的地形地貌碎部點(diǎn)呆上一二秒鐘，并同時(shí)輸入特征編碼，通過(guò)手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度，把一個(gè)區(qū)域測(cè)完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用rtk僅需一人操作，且不要求點(diǎn)間通視，大大提高了工

22、作效率，采用rtk配合電子手簿可以測(cè)設(shè)各種地形圖，如普通測(cè)圖、鐵路線路帶狀地形圖的測(cè)設(shè)，公路管線地形圖的測(cè)設(shè)，配合測(cè)深儀可以用于測(cè)水庫(kù)地形圖，航海海洋測(cè)圖等。2.1.2 rtk技術(shù)的基本原理 rtk技術(shù)，即gps實(shí)時(shí)相位差分。rtk測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分gps測(cè)量技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合而構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)，一臺(tái)接收機(jī)固定在已知點(diǎn)上做基準(zhǔn)站，其它接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)載體上做流動(dòng)站，同時(shí)觀測(cè)衛(wèi)星?；鶞?zhǔn)站把接收到的所有衛(wèi)星信息（如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、天線高等）都通過(guò)通訊系統(tǒng)傳送到流動(dòng)站。流動(dòng)站本身在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)，也接收基準(zhǔn)站傳送的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動(dòng)站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)

23、站信息傳送到控制器內(nèi)（一般是微型計(jì)算機(jī)），由控制器實(shí)時(shí)計(jì)算出點(diǎn)位坐標(biāo)并顯示出來(lái)。rtk系統(tǒng)實(shí)施的技術(shù)關(guān)鍵是快速準(zhǔn)確地求解整周模糊度及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。在靜態(tài)測(cè)量中，需觀測(cè)較長(zhǎng)時(shí)間才能解算出整周模糊度，對(duì)于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位測(cè)量來(lái)說(shuō)，我們利用快速解算模糊度法（otf）在較短時(shí)間內(nèi)求出整周模糊度的值，達(dá)到快速定位的目的。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的好壞直接影響觀測(cè)值的質(zhì)量，這就要求它有較高的數(shù)據(jù)傳輸率和較高的波特率傳輸數(shù)據(jù)，并保持誤碼率及較短的歷元延遲，一般利用vhf或vhf無(wú)線電設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。為了獲得高精度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位結(jié)果，還需一系列方法和措施來(lái)保證結(jié)果的可靠性。另一方面，rtk 技術(shù)所得到的各點(diǎn)位置是屬于

24、wgs-84 地球協(xié)議地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，而實(shí)用的工程項(xiàng)目成果屬于某一國(guó)家地點(diǎn)的參心坐標(biāo)系或者工程項(xiàng)目所建立的工程坐標(biāo)系如建筑物施工業(yè)工作結(jié)束后，利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)后處理，并成圖。2.2 gps靜態(tài)定位測(cè)量 2.2.1 gps靜態(tài)定位在測(cè)量中的應(yīng)用目前，gps靜態(tài)定位在測(cè)量中被廣泛地用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、地籍測(cè)量、物探測(cè)量及各種類型的變形監(jiān)測(cè)等，在以上這些應(yīng)用中，其主要還是用于建立各種級(jí)別、不同用途的控制網(wǎng)。gps在布設(shè)控制網(wǎng)方面具有以下一些特點(diǎn)：1.測(cè)量精度高gps觀測(cè)的精度要明顯高于一般的常規(guī)測(cè)量手段，gps基線向量的相對(duì)精度一般在1mm10mm之間，這是普通測(cè)量方法很難達(dá)到的；2.

25、選點(diǎn)靈活、不需要造標(biāo)、費(fèi)用低 、gps測(cè)量不要求測(cè)站間相互通視，不需要建造覘標(biāo)，作業(yè)成本低，大大降低了布網(wǎng)費(fèi)用；3.全天侯作業(yè)在任何時(shí)間、任何氣候條件下，均可以進(jìn)行g(shù)ps觀測(cè)，大大方便了測(cè)量作業(yè)，有利于按時(shí)、高效地完成控制網(wǎng)的布設(shè)；4.觀測(cè)時(shí)間短采用gps布設(shè)一般等級(jí)的控制網(wǎng)時(shí)，在每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在1-2個(gè)小時(shí)左右，采用快速靜態(tài)定位的方法，觀測(cè)時(shí)間更短，觀測(cè)工程和數(shù)據(jù)處理過(guò)程均是高度自動(dòng)化的。2.2.2 布設(shè)gps基線向量網(wǎng)的工作步驟布設(shè)gps基線向量網(wǎng)主要分測(cè)前、測(cè)中和測(cè)后三個(gè)階段進(jìn)行。1.測(cè)前工作項(xiàng)目的提出：一項(xiàng)gps測(cè)量工程項(xiàng)目，往往是由工程發(fā)包方、上級(jí)主管部門(mén)或其他單位或部門(mén)提

26、出，由gps測(cè)量隊(duì)伍具體實(shí)施。對(duì)于一項(xiàng)gps測(cè)量工程項(xiàng)目，一般有如下一些要求：1.測(cè)區(qū)位置及其范圍：測(cè)區(qū)的地理位置、范圍，控制網(wǎng)的控制面積；2.用途和精度等級(jí)：控制網(wǎng)將用于何種目的，其精度要求是多少，要求達(dá)到何種等級(jí)；3.點(diǎn)位分布及點(diǎn)的數(shù)量：控制網(wǎng)的點(diǎn)位分布、點(diǎn)的數(shù)量及密度要求，是否有對(duì)點(diǎn)位分布有特殊要求的區(qū)域；4.提交成果的內(nèi)容：用戶需要提交哪些成果，所提交的坐標(biāo)成果分別屬于哪些坐標(biāo)系，所提交的高程成果分別屬于哪些高程系統(tǒng)，除了提交最終的結(jié)果外，是否還需要提交原始數(shù)據(jù)或中間數(shù)據(jù)等；5.時(shí)限要求：對(duì)提交成果的時(shí)限要求，即何時(shí)是提交成果的最后期限；6.投資經(jīng)費(fèi)：對(duì)工程的經(jīng)費(fèi)投入數(shù)量；7.技術(shù)設(shè)計(jì)

27、：負(fù)責(zé) gps 測(cè)量的單位在獲得了測(cè)量任務(wù)后，需要根據(jù)項(xiàng)目要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行測(cè)量工程的技術(shù)設(shè)計(jì)；8.測(cè)繪資料的搜集與整理 ：在開(kāi)始進(jìn)行外業(yè)測(cè)量之前，現(xiàn)有測(cè)繪資料的搜集 與整理也是一項(xiàng)極其重要的工作。需要收集整理的資料主要包括測(cè)區(qū)及周邊地區(qū)可利用的已知點(diǎn)的相關(guān)資料（點(diǎn)志記、坐標(biāo)等）和測(cè)區(qū)的地形圖等；9.儀器的檢驗(yàn)：對(duì)將用于測(cè)量的各種儀器包括gps接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備、氣象儀 器等進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保它們能夠正常工作；10.踏勘、選點(diǎn)埋石 ：在完成技術(shù)設(shè)計(jì)和測(cè)繪資料的搜集與整理后，需要根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)的要求對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行踏勘，并進(jìn)行選點(diǎn)埋石工作；11.測(cè)量實(shí)施實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況：由于在很多情況下，選點(diǎn)埋石和測(cè)量

28、是分別由兩個(gè)不同的隊(duì)伍或兩批不同的人員完成的，因此，當(dāng)負(fù)責(zé) gps 測(cè)量作業(yè)的隊(duì)伍到達(dá)測(cè)區(qū)后，需要先對(duì)測(cè)區(qū)的情況作一個(gè)詳細(xì)的了解。主要需要了解的內(nèi)容包括點(diǎn)位情況（點(diǎn)的位置、上點(diǎn)的難度等）、測(cè)區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民風(fēng)民俗、交通狀況、測(cè)量人員生活安排等，這些對(duì)于今后測(cè)量工作的開(kāi)展是非常重要的；12.衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào)：根據(jù)測(cè)區(qū)的地理位置，以及最新的衛(wèi)星星歷，對(duì)衛(wèi)星狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，作為選擇合適的觀測(cè)時(shí)間段的依據(jù)。所需預(yù)報(bào)的衛(wèi)星狀況有衛(wèi)星的可見(jiàn)性、可供觀測(cè)的衛(wèi)星星座、隨時(shí)間變化的 pdop 值、隨時(shí)間變化的rdop值等。對(duì)于個(gè)別有較多或較大障礙物的測(cè)站，需要評(píng)估障礙物對(duì)gps觀測(cè)可能產(chǎn)生的不良影響；13.確定作

29、業(yè)方案：根據(jù)衛(wèi)星狀況、測(cè)量作業(yè)的進(jìn)展情況、以及測(cè)區(qū)的實(shí)際情況，確定出具體的作業(yè)方案，以作業(yè)指令的形式下達(dá)給各個(gè)作業(yè)小組，根據(jù)情況，作業(yè)指令可逐天下達(dá)，也可一次下達(dá)多天的指令。作業(yè)方案的內(nèi)容包括作業(yè)小組的分組情況，gps觀測(cè)的時(shí)間段以及測(cè)站等；14.外業(yè)觀測(cè) ：各gps觀測(cè)小組在得到作業(yè)指揮員所下達(dá)的作業(yè)指令后，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指令的要求進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)時(shí)，外業(yè)觀測(cè)人員除了嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)范、作業(yè)指令進(jìn)行操作外，還要根據(jù)一些特殊情況，靈活地采取應(yīng)對(duì)措施。在外業(yè)中常見(jiàn)的情況有不能按時(shí)開(kāi)機(jī)、儀器故障和電源故障等；15. 數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)：在一段外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)地將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，

30、并根據(jù)要求進(jìn)行備份，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要對(duì)照外業(yè)觀測(cè)記錄手簿，檢查所輸入的記錄是否正確。數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)應(yīng)根據(jù)條件，及時(shí)進(jìn)行；16.基線處理與質(zhì)量評(píng)估：對(duì)所獲得的外業(yè)數(shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行處理，解算出基線向量，并對(duì)解算結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。作業(yè)指揮員需要根據(jù)基線解算情況作下一步gps觀測(cè)作業(yè)的安排。重復(fù)確定作業(yè)方案、外業(yè)觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)與基線處理與質(zhì)量評(píng)估四步，直至完成所有g(shù)ps觀測(cè)工作。17.測(cè)后工作結(jié)果分析（網(wǎng)平差處理與質(zhì)量評(píng)估）：對(duì)外業(yè)觀測(cè)所得到的基線向量進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并對(duì)由合格的基線向量所構(gòu)建成的gps基線向量網(wǎng)進(jìn)行平差解算，得出網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)成果。如果需要利用gps測(cè)定網(wǎng)中各點(diǎn)的正高或正常高，還需

31、要進(jìn)行高程擬合。18.技術(shù)總結(jié)：根據(jù)整個(gè) gps 網(wǎng)的布設(shè)及數(shù)據(jù)處理情況，進(jìn)行全面的技術(shù)總結(jié)，成果驗(yàn)收。 第3章 gps網(wǎng)的布設(shè)3.1 gps基線向量網(wǎng)的等級(jí) 根據(jù)我國(guó)1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范，gps基線向量網(wǎng)被分成了a、b、c、d、e五個(gè)級(jí)別。中國(guó)國(guó)家a級(jí)和b級(jí)gps大地控制網(wǎng)分別由30個(gè)點(diǎn)和800個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，它們均勻地分布在中國(guó)大陸，平均邊長(zhǎng)相應(yīng)為650km和150km。對(duì)a級(jí)gps網(wǎng)來(lái)說(shuō)，水平方向的重復(fù)精度好于210，垂直方向不低于7-810-8；對(duì)b級(jí)gps網(wǎng)來(lái)說(shuō)，則分別好于410-7和810-7。gps網(wǎng)的精度指標(biāo)，通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來(lái)表示的，其具體形式為：

32、其中：網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)；a：固定誤差(mm)；b：比例誤差(ppm)；d：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。有下列的精度要求：對(duì)于不同等級(jí)的gps網(wǎng)，有下列的精度要求：測(cè)量分類a、b、c、d、e固定誤差a(mm)58101010比例誤差b(ppm)0.1151020相鄰點(diǎn)距離(km)1002000、15250、540、215、110、a級(jí)網(wǎng)一般為區(qū)域或國(guó)家框架網(wǎng)、區(qū)域動(dòng)力學(xué)網(wǎng)；b 級(jí)網(wǎng)為國(guó)家大地控制網(wǎng) 或地方框架網(wǎng)；c級(jí)網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；d級(jí)網(wǎng)為工程控制網(wǎng)；e級(jí)網(wǎng)為測(cè)圖網(wǎng)。3.2 gps網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 3.2.1 出發(fā)點(diǎn) gps網(wǎng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地提高效率

33、，努力降低成本。但是在進(jìn)行g(shù)ps的設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)時(shí)，既不能脫離實(shí)際的應(yīng)用需求，盲目地追求不必要的高精度、高效率和低成本，而放棄對(duì)質(zhì)量的要求。3.2.2 gps網(wǎng)布網(wǎng)作業(yè)準(zhǔn)則 1.選點(diǎn)為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開(kāi)闊，在10-15高度角以上不能有成片的障礙物；為減少各種電磁波對(duì)gps衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周圍約200m的范圍內(nèi)不 能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等；為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地 形、地物；為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)方便的地方；測(cè)站應(yīng)選擇在易于保存的地方。2.提高g

34、ps網(wǎng)可靠性的方法增加觀測(cè)期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)）:在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，適當(dāng)增加觀測(cè)期數(shù)（時(shí)段數(shù)）對(duì)于提高gps網(wǎng)的可靠性非常有效。因?yàn)?，隨著觀測(cè)期數(shù)的增加，所測(cè)得的獨(dú)立基線數(shù)就會(huì)增加，而獨(dú)立基線數(shù)的增加，對(duì)網(wǎng)的可靠性的提高是非常有益的。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù):保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)，可確保gps網(wǎng)的可靠性。一方面，通過(guò)在同一測(cè)站上的多次觀測(cè)，可有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對(duì)中、整平、量測(cè)天線高等人為錯(cuò)誤；另一方面，重復(fù)設(shè)站次數(shù)的增加，也意味著觀測(cè)期數(shù)的增加。不過(guò)，需要注意的是，當(dāng)同一臺(tái)接收機(jī)在同一測(cè)站上連續(xù)進(jìn)行多個(gè)時(shí)段的觀測(cè)時(shí)，各個(gè)時(shí)段間必須重新安置儀器，以更好地消除各種人為操作誤差和錯(cuò)誤。保證每個(gè)測(cè)站至少

35、與三條以上的獨(dú)立基線相連，這樣可以使得測(cè)站具有較高的可靠性。在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，各個(gè)點(diǎn)的可靠性與點(diǎn)位無(wú)直接關(guān)系，而與該點(diǎn)上所連接的基線數(shù)有關(guān)，點(diǎn)上所連接的基線數(shù)越多，點(diǎn)的可靠性則越高。在布網(wǎng)時(shí)要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，檢查gps觀測(cè)值（基線向量）質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差，而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗(yàn)質(zhì)量的能力將逐漸下降。3.提高gps網(wǎng)精度的方法為保證gps網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對(duì)精度，對(duì)網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測(cè)，以獲得它們間的直接觀測(cè)基線；為提高整個(gè)gps網(wǎng)的精度，可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個(gè)gps網(wǎng)的骨架；在布網(wǎng)時(shí)

36、要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條；在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，引入高精度激光測(cè)距邊，作為觀測(cè)值與gps觀測(cè)值（基線 向量）一同進(jìn)行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L(zhǎng)；若要采用高程擬合的方法，測(cè)定網(wǎng)中各點(diǎn)的正常高、正高，則需在布網(wǎng)時(shí)，選定一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，且應(yīng)在網(wǎng)中均勻分布，還要保證有部分點(diǎn)分布在網(wǎng)中的四周，將整個(gè)網(wǎng)包含在其中；為提高gps網(wǎng)的尺度精度，可采用如下方法：增設(shè)長(zhǎng)時(shí)間、多時(shí)段的基線向量。4.布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)的選取與分布若要求所布設(shè)的gps網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點(diǎn)數(shù)量越多越好，若不要求所布設(shè)的gps網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合，則一般可選3-5個(gè)起算點(diǎn)，這樣

37、既可以保證新老坐標(biāo)成果的一致性，也可以保持gps網(wǎng)的原有精度；為保證整網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻，起算點(diǎn)一般應(yīng)均勻地分布在gps網(wǎng)的周圍。要避免所有的起算點(diǎn)分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。5.布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)起算邊長(zhǎng)的選取與分布在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，可以采用高精度激光測(cè)距邊作為起算邊長(zhǎng)，激光測(cè)距邊的 數(shù)量可在3-5條左右，它們可設(shè)置在gps網(wǎng)中的任意位置。但激光測(cè)距邊兩端點(diǎn)的高差不應(yīng)過(guò)分懸殊。6.布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)起算方位的選取與分布 在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，可以引入起算方位，但起算方位不應(yīng)太多，起算方位可布設(shè)在gps網(wǎng)中的任意位置。3.3 gps基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式 gps網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種：跟蹤站式、會(huì)戰(zhàn)式、多基準(zhǔn)站

38、式（樞 紐點(diǎn)式）、同步圖形擴(kuò)展式、單基準(zhǔn)站式。1.跟蹤站式 （1）布網(wǎng)形式若干臺(tái)接收機(jī)長(zhǎng)期固定安放在測(cè)站上，進(jìn)行常年、不間斷的觀測(cè)，即一年觀測(cè)365天，一天觀測(cè)24小時(shí)，這種觀測(cè)方式很像是跟蹤站，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式。（2）由于在采用跟蹤站式的布網(wǎng)形式布設(shè) gps 網(wǎng)時(shí)，接收機(jī)在各個(gè)測(cè)站上進(jìn)行了不間斷的連續(xù)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量大，而且在處理采用這種方式所采集的數(shù)據(jù)時(shí)，一般采用精密星歷，因此，采用此種形式布設(shè)的gps網(wǎng)具有很高的精度和框架基準(zhǔn)特性。每個(gè)跟蹤站為保證連續(xù)觀測(cè)，一般需要建立專門(mén)的永久性建筑即跟蹤站，用以安置儀器設(shè)備，這使得這種布網(wǎng)形式的觀測(cè)成本很高。此種布網(wǎng) 形式一般

39、用于建立gps跟蹤站（aa級(jí)網(wǎng)），對(duì)于普通用途的gps網(wǎng)，由于此種布網(wǎng)形式觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、成本高，故一般不被采用8。2.會(huì)戰(zhàn)式（1）布網(wǎng)形式 在布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)，一次組織多臺(tái)gps接收機(jī)，集中在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時(shí)，所有接收機(jī)在若干天的時(shí)間里分別在同一批點(diǎn)上進(jìn)行多 天、長(zhǎng)時(shí)段的同步觀測(cè)，在完成一批點(diǎn)的測(cè)量后，所有接收機(jī)又都遷移到另外一批點(diǎn)上進(jìn)行相同方式的觀測(cè)，直至所有的點(diǎn)觀測(cè)完畢，這就是所謂的會(huì)戰(zhàn)式的布網(wǎng)。（2）采用會(huì)戰(zhàn)式布網(wǎng)形式所布設(shè)的gps網(wǎng)，因?yàn)楦骰€均進(jìn)行過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間、多時(shí)段的觀測(cè)，所以可以較好地消除sa等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。此種布網(wǎng)方式一般用于布設(shè)a、b級(jí)網(wǎng)

40、。3.多基準(zhǔn)站式（1）布網(wǎng)形式所謂多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式就是有若干臺(tái)接收機(jī)在一段時(shí)間里長(zhǎng)期固定在某幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，這些測(cè)站稱為基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測(cè)的同時(shí)，另外一些接收機(jī)則在這些基準(zhǔn)站周圍相互之間進(jìn)行同步觀測(cè)。 圖3-1多基準(zhǔn)站式（2）采用多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式所布設(shè)的gps網(wǎng)，由于在各個(gè)基準(zhǔn)站之間進(jìn)行了 長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，因此，可以獲得較高精度的定位結(jié)果，這些高精度的基線向量可以作為整個(gè)gps網(wǎng)的骨架。另外一方面，其余的進(jìn)行了同步觀測(cè)的接收機(jī)間除了自身間有基線向量相連外，它們與各個(gè)基準(zhǔn)站之間也存在有同步觀測(cè)，因此，也有同步觀測(cè)基線相連，這樣可以獲得更強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)。4.同步圖形擴(kuò)展式（1）

41、布網(wǎng)形式 所謂同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式，就是多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀 測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過(guò)程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)gps網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。（2）特點(diǎn)同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式具有擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。同步圖形擴(kuò)展式是布設(shè)gps網(wǎng)時(shí)最常用的一種布網(wǎng)形式。5.單基準(zhǔn)站式（1）布網(wǎng)形式 單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)方式有時(shí)又稱作星形網(wǎng)方式，它是以一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在某個(gè)測(cè)站上連續(xù)開(kāi)機(jī)觀測(cè)，其余的接收機(jī)在此基準(zhǔn)站觀測(cè)期間，在其周圍流動(dòng)，每到一點(diǎn)就進(jìn)行觀測(cè)，流動(dòng)

42、的接收機(jī)之間一般不要求同步，這樣流動(dòng)的接收機(jī)每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就與基準(zhǔn)站間測(cè)得一條同步觀測(cè)基線，所有這樣測(cè)得的同步基線就形成了一個(gè)以基準(zhǔn)站為中心得星形。流動(dòng)的接收機(jī)有時(shí)也稱為流動(dòng)站。圖3-2單基準(zhǔn)站式 （2）單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)方式的效率很高，但是由于各流動(dòng)站一般只與基準(zhǔn)站之間有同步觀測(cè)基線，故圖形強(qiáng)度很弱，為提高圖形強(qiáng)度，一般需要每個(gè)測(cè)站至少進(jìn)行兩次觀測(cè)。3.4 采用同步圖形擴(kuò)展的布網(wǎng)形式布設(shè) gps向量網(wǎng)的作業(yè)方式同步圖形擴(kuò)展式的作業(yè)方式具有作業(yè)效率高，圖形強(qiáng)度好的特點(diǎn)，它是目前在gps測(cè)量中普遍采用的一種布網(wǎng)形式。作業(yè)方式主要以下幾種方式：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式。1.點(diǎn)連式（1）相鄰?fù)?/p>

43、步圖形只通過(guò)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行連接。（2）作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速，但圖形強(qiáng)度低，點(diǎn)連式校正麻煩。2.邊連式 （1）相鄰?fù)綀D形只通過(guò)一條公共邊進(jìn)行相連。（2）作業(yè)效率較高，圖形強(qiáng)度較好。3.混合式（1）根據(jù)具體情況，有選擇的采用幾種方式的混合應(yīng)用。（2）混合式觀測(cè)作業(yè)方式是我們實(shí)際作業(yè)中最常用的作業(yè)方式，它實(shí)際上是點(diǎn)連式、邊連式和網(wǎng)連式的一個(gè)結(jié)合體。 第4章 gps 基線解算4.1 gps 基線解算的分類 4.1.1 單基線解算 （1）定義 當(dāng)有m臺(tái)gps接收機(jī)進(jìn)行了一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，每?jī)膳_(tái)接收機(jī)之間就可以形成一條基線向量，共有1/2*m*(m-1)條同步觀測(cè)基線，其中最多可以選出相互獨(dú)立的m-

44、1條同步觀測(cè)基線，至于這m-1條獨(dú)立基線如何選取，只要保證所選的m-1條獨(dú)立基線不構(gòu)成閉和環(huán)就可以了。即，凡是構(gòu)成了閉和環(huán)的同步基線 是函數(shù)相關(guān)的，同步觀測(cè)所獲得的獨(dú)立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性，但它們卻是誤差相關(guān)的，實(shí)際上所有的同步觀測(cè)基線間都是誤差相關(guān)的。所謂單基線解算，就是在基線解算時(shí)不顧及同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)性，對(duì)每條基線單獨(dú)進(jìn) 行解算。（2）單基線解算的算法簡(jiǎn)單，但由于其解算結(jié)果無(wú)法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性，不利于后面的網(wǎng)平差處理，一般只用在普通等級(jí)gps網(wǎng)的測(cè)設(shè)中。4.1.2 多基線解（1）定義 與單基線解算不同的是，多基線解算顧及了同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)性，在基線解

45、算時(shí)對(duì)所有同步觀測(cè)的獨(dú)立基線一并解算。（2）多基線解由于在基線解算時(shí)顧及了同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)特性，因此，在理論上是嚴(yán)密的。4.2 gps基線解算的基本原理基線解算的過(guò)程實(shí)際上主要是一個(gè)平差的過(guò)程，平差所采用的觀測(cè)值主要是 雙差觀測(cè)值。在基線解算時(shí)，平差要分三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段進(jìn)行初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)的和基線向量的實(shí)數(shù)解（浮動(dòng)解）；在第二階段，將整周未知數(shù)固定成整數(shù)；在第三階段，將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測(cè)站坐標(biāo)作為未知參數(shù)，再次進(jìn)行平差解算，解求出基線向量的最終解-整數(shù)解（固定解）。4.2.1 初始平差根據(jù)雙差觀測(cè)值的觀測(cè)方程，組成誤差方程后，然后組成法方程后

46、，求解待定的未知參數(shù)其精度信息，其結(jié)果為：待定參數(shù)、待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣、單位權(quán)中誤差，通過(guò)初始平差，所解算出的整周未知數(shù)參數(shù)本應(yīng)為整數(shù)，但由于觀測(cè)值誤差、隨即模型和函數(shù)模型不完善等原因，使得其結(jié)果為實(shí)數(shù)。因此，此時(shí)與實(shí)數(shù)的整周未知數(shù)參數(shù)對(duì)應(yīng)的基線解被稱作基線向量的實(shí)數(shù)解或浮動(dòng)解。為了獲得較好的基線解算結(jié)果，必須準(zhǔn)確地確定出整周未知數(shù)的整數(shù)值。4.2.2 整周未知數(shù)的確定 確定整周未知數(shù)的整數(shù)值的方法有很多種，目前所采用的方法基本上是以下 面將要介紹的搜索法為基礎(chǔ)的。搜索法的具體步驟如下：(1)根據(jù)初始平差的結(jié)果，和分別以中誤差的每一個(gè)整周未知數(shù)為中心，以與它們中誤差的若干倍為搜索半徑，確定出每

47、一個(gè)整周未知數(shù)的一組備選整數(shù)值。 (2)從上面所確定出的每一個(gè)整周未知數(shù)的備選整數(shù)值中一次選取一個(gè)，組成整周未知數(shù)的備選組，并分別以它們作為已知值，代入原基線解算方程，確定出相應(yīng)的基線解；(3)從所解算出的所有基線向量中選出產(chǎn)生單位權(quán)中誤差最小那個(gè)基線向量結(jié)果，作為最終的解算結(jié)果，這就是所謂的基線向量整數(shù)解（或稱固定解）。 不過(guò)當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，則認(rèn)為整周未知數(shù)無(wú)法確定，而無(wú)法求出該基線向量的整數(shù)解。是置信水平為其中：時(shí)的f分布的接受域，其自由度為f和f。稱為ratio值； 也被稱為rms；稱為rdop值。4.2.3 確定基線向量的固定解 當(dāng)確定了整周未知數(shù)的整數(shù)值后，與之相對(duì)應(yīng)的基線向量就是

48、基線向量的整數(shù)解。4.3 gps基線解算的過(guò)程 gps基線解算的過(guò)程如下：1.原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀入：在進(jìn)行基線解算時(shí)，首先需要讀取原始的 gps 觀測(cè) 值數(shù)據(jù)。一般說(shuō)來(lái)，各接收機(jī)廠商隨接收機(jī)一起提供的數(shù)據(jù)處理軟件都可以直接 處理從接收機(jī)中傳輸出來(lái)的gps原始觀測(cè)值數(shù)據(jù)，而由第三方所開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件則不一定能對(duì)各接收機(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要處理這些數(shù)據(jù)，首先需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。目前，最常用的格式是rinex格式，對(duì)于按此種格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，大部分的數(shù)據(jù)處理軟件都能直接處理。2.外業(yè)輸入數(shù)據(jù)的檢查與修改：在讀入了gps觀測(cè)值數(shù)據(jù)后，就需要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的檢查，檢查的項(xiàng)目包括：測(cè)站名、點(diǎn)號(hào)、測(cè)站

49、坐標(biāo)、天線高等。對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行檢查的目的，是為了避免外業(yè)操作時(shí)的誤操作。3.設(shè)定基線解算的控制參數(shù) ：基線解算的控制參數(shù)用以確定數(shù)據(jù)處理軟件 采用何種處理方法來(lái)進(jìn)行基線解算，設(shè)定基線解算的控制參數(shù)是基線解算時(shí)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)控制參數(shù)的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)基線的精化處理。4.基線解算：基線解算的過(guò)程一般是自動(dòng)進(jìn)行的，無(wú)需過(guò)多的人工干預(yù)。5.基線質(zhì)量的檢驗(yàn) ：基線解算完畢后，基線結(jié)果并不能馬上用于后續(xù)的處 理，還必須對(duì)基線的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，只有質(zhì)量合格的基線才能用于后續(xù)的處理，如果不合格，則需要對(duì)基線進(jìn)行重新解算或重新測(cè)量?；€的質(zhì)量檢驗(yàn)需要通過(guò)同步環(huán)閉和差、異步環(huán)閉和差和重復(fù)基線較差來(lái)進(jìn)行。4

50、.4 影響 gps 基線解算的因素及其應(yīng)對(duì)方法 4.4.1 影響 gps 基線解算結(jié)果的幾個(gè)因素 （1）基線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差。（2）衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短，導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確確定，當(dāng) 衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短時(shí)，會(huì)導(dǎo)致與該衛(wèi)星有關(guān)的整周未知數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確確定，而對(duì)與基線解算來(lái)講，對(duì)于參與計(jì)算的衛(wèi)星，如果與其相關(guān)的整周未知數(shù)沒(méi)有準(zhǔn)確確 定的話，就將受到影響。（3）整個(gè)觀測(cè)時(shí)段里，有個(gè)別時(shí)間段里周跳太多，致使周跳修復(fù)不完善。（4）觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重，觀測(cè)值的改正數(shù)普遍較大。（5）流層或電離層折射影響過(guò)大。4.4.2 影響 gp

51、s 基線解算結(jié)果因素的判別及應(yīng)對(duì)措施（1）影響gps基線解算結(jié)果因素的判別 基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的判別：對(duì)于由起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確所對(duì)基線解算質(zhì)量造成的影響，目前還沒(méi)有較容易的方法來(lái)加以判別，因此，在實(shí)際工作中，只有盡量 提高起點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確度，以避免這種情況的發(fā)生。衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)間短的判別：對(duì)于衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)間太短，只要查看觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄 文件中有關(guān)對(duì)與每個(gè)衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量就可以了，有些數(shù)據(jù)處理軟件還輸出 衛(wèi)星的可見(jiàn)性圖，這就更直觀了。衛(wèi)星的可見(jiàn)性圖（示例）衛(wèi)星的可見(jiàn)性圖（示例）周跳太多的判別：對(duì)于衛(wèi)星觀測(cè)值中周跳太多的情況，可以從基線解算后所獲得的觀測(cè)值殘差上來(lái)分析。目前，大部分的基線處理軟件一般采用的

52、雙差觀測(cè)值，當(dāng)在某測(cè)站對(duì)某顆衛(wèi)星的觀測(cè)值中含有未修復(fù)的周跳時(shí)，與此相關(guān)的所有雙差觀測(cè)值的殘差都會(huì)出現(xiàn)顯著的整數(shù)倍的增大。多路徑效應(yīng)嚴(yán)重、對(duì)流層或電離層折射影響過(guò)大的判別：對(duì)于多路徑效應(yīng)、對(duì)流層或電離層折射影響的判別，我們也是通過(guò)觀測(cè)值殘差來(lái)進(jìn)行的。不過(guò)與整周跳變不同的是，當(dāng)路徑效應(yīng)嚴(yán)重、對(duì)流層或電離層折射影響過(guò)大時(shí)，觀測(cè)值殘 差不是象周跳未修復(fù)那樣出現(xiàn)整數(shù)倍的增大，而只是出現(xiàn)非整數(shù)倍的增大，一般不超過(guò)1周，但卻又明顯地大于正常觀測(cè)值的殘差。（2）應(yīng)對(duì)措施 基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)方法：要解決基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，可以 在進(jìn)行基線解算時(shí)，使用坐標(biāo)準(zhǔn)確度較高的點(diǎn)作為基線解算的起點(diǎn)，較為準(zhǔn)確的起

53、點(diǎn)坐標(biāo)可以通過(guò)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的單點(diǎn)定位或通過(guò)與wgs-84坐標(biāo)較準(zhǔn)確的點(diǎn)聯(lián)測(cè)得到；也可以采用在進(jìn)行整網(wǎng)的基線解算時(shí)，所有基線起點(diǎn)的坐標(biāo)均由一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)衍生而來(lái)，使得基線結(jié)果均具有某一系統(tǒng)偏差，然后，再在gps網(wǎng)平差處理時(shí)，引入系統(tǒng)參數(shù)的方法加以解決10。衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)間短的應(yīng)對(duì)方法：若某顆衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短，則可以刪除該衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，不讓它們參加基線解算，這樣可以保證基線解算結(jié)果的質(zhì)量。周跳太多的的應(yīng)對(duì)方法：若多顆衛(wèi)星在相同的時(shí)間段內(nèi)經(jīng)常發(fā)生周跳時(shí)，則可采用刪除周跳嚴(yán)重的時(shí)間段的方法，來(lái)嘗試改善基線解算結(jié)果的質(zhì)量；若只是個(gè)別衛(wèi)星經(jīng)常發(fā)生周跳，則可采用刪除經(jīng)常發(fā)生周跳的衛(wèi)星的觀測(cè)值的方法，來(lái)嘗試改善基

54、線解算結(jié)果的質(zhì)量。多路徑效應(yīng)嚴(yán)重的應(yīng)對(duì)方法：由于多路徑效應(yīng)往往造成觀測(cè)值殘差較大，因此，可以通過(guò)縮小編輯因子的方法來(lái)剔除殘差較大的觀測(cè)值；另外，也可以采用刪除多路徑效應(yīng)嚴(yán)重的時(shí)間段或衛(wèi)星的方法。對(duì)于對(duì)流層或電離層折射影響過(guò)大的應(yīng)對(duì)方法：1.高截止高度角，剔除易受對(duì)流層或電離層影響的低高度角觀測(cè)數(shù)據(jù)。但這種方法，具有一定的盲目性，因?yàn)?，高度角低的信?hào)，不一定受對(duì)流層或電離層 的影響就大。2.分別采用模型對(duì)對(duì)流層和電離層延遲進(jìn)行改正。3.如果觀測(cè)值是雙頻觀測(cè)值，則可以使用消除了電離層折射影響的觀測(cè)值來(lái)進(jìn)行基線解算。第5章 gps 基線向量網(wǎng)平差5.1 gps 網(wǎng)平差分類 根據(jù)平差所進(jìn)行的坐標(biāo)空間，

55、可將gps網(wǎng)平差分為三維平差和二維平差，根據(jù)平差時(shí)所采用的觀測(cè)值和起算數(shù)據(jù)的數(shù)量和類型，可將平差分為無(wú)約束平差、 約束平差和聯(lián)合平差等。5.1.1 三維平差和二維平差 （1）三維平差 所謂三維平差是指平差在空間三維坐標(biāo)系中進(jìn)行，觀測(cè)值為三維空間中的觀測(cè)值，解算出的結(jié)果為點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。gps網(wǎng)的三維平差，一般在三維空間直角坐標(biāo)系或三維空間大地坐標(biāo)系下進(jìn)行。（2）二維平差 所謂二維平差是指平差在二維平面坐標(biāo)系下進(jìn)行，觀測(cè)值為二維觀測(cè)值，解算出的結(jié)果為點(diǎn)的二維平面坐標(biāo)。5.1.2 無(wú)約束平差、約束平差和聯(lián)合平差 （1）無(wú)約束平差 gps網(wǎng)的無(wú)約束平差指的是在平差時(shí)不引入會(huì)造成gps網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測(cè)

56、量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的gps網(wǎng)的無(wú)約束平差，一般是在平差時(shí)沒(méi)有起算數(shù)據(jù)或沒(méi)有多余的起算數(shù)據(jù)。（2）約束平差gps網(wǎng)的約束平差指的是平差時(shí)所采用的觀測(cè)值完全是gps觀測(cè)值（即gps基線向量），而且，在平差時(shí)引入了使得gps網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測(cè)量所引起的變形的 外部起算數(shù)據(jù)。（3）聯(lián)合平差 gps 網(wǎng)的聯(lián)合平差指的是平差時(shí)所采用的觀測(cè)值除了gps觀測(cè)值以外，還采用了地面常規(guī)觀測(cè)值，這些地面常規(guī)觀測(cè)值包括邊長(zhǎng)、方向、角度等觀測(cè)值等。5.2 gps 網(wǎng)平差的過(guò)程 1在使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行g(shù)ps網(wǎng)平差時(shí)，需要按以下幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行：提取基線向量，構(gòu)建gps基線向量網(wǎng)要進(jìn)行g(shù)ps網(wǎng)平差，首先必須提取基線向量，構(gòu)建gps基線向量網(wǎng)。提取基 線向量時(shí)需要遵循以下幾項(xiàng)原則：（1）必須選取相互獨(dú)立的基線，若選取了不相互獨(dú)立的基線，則平差結(jié)果 會(huì)與真實(shí)的情況不相符合。（2）選取的基線應(yīng)構(gòu)成閉合的幾何圖形。（3）選取質(zhì)量好的基線向量，基線質(zhì)量的好壞，可以依據(jù)rms、rdop、ratio、同步環(huán)閉和差、異步環(huán)閉和差和重復(fù)基線較差來(lái)判定。（4）取能構(gòu)成邊數(shù)較少的異步環(huán)的基線向量。（5）取邊長(zhǎng)較短的基線向量。2三維無(wú)約束平差在構(gòu)成了gps基線向量網(wǎng)后，需要進(jìn)行g(shù)ps網(wǎng)的三維無(wú)約束平差，通過(guò)無(wú)約束平差主要達(dá)到以下幾個(gè)目的：（1）根據(jù)無(wú)約束平差的結(jié)果，判別在