【正文】 幾臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)1h后將有上萬(wàn)甚至更多個(gè)數(shù)據(jù)。進(jìn)行了以上各項(xiàng)工作后，就可以回到室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作了。5．2 觀測(cè)作業(yè)1. 當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)工作已完全無(wú)誤后，就可以打開電源啟動(dòng)接收機(jī)。5．1 安置儀器1．在選好的觀測(cè)站上安放三腳架。選點(diǎn)工作結(jié)束后，應(yīng)提交的技術(shù)資料主要包括：l 點(diǎn)之記及點(diǎn)的環(huán)視圖。~15176。接收機(jī)天線與其距離，一般不得小于200m。而且，為了與經(jīng)典地面網(wǎng)相聯(lián)合，通常以采用固定一點(diǎn)的經(jīng)典自由網(wǎng)平差法為宜。當(dāng)網(wǎng)中已知點(diǎn)的坐標(biāo)含有較大的誤差，或其權(quán)、難以可靠地確定時(shí)，將會(huì)對(duì)網(wǎng)的定向與尺度產(chǎn)生不利影響。GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，一般主要是指確定網(wǎng)的基準(zhǔn)位置的問(wèn)題。在GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)的用途，提出確定網(wǎng)的基準(zhǔn)的方法和原則。③ 星形網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：幾何圖形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，觀測(cè)中通常只需要兩臺(tái)GPS接收機(jī)，作業(yè)簡(jiǎn)單。適用：網(wǎng)的精度和可靠性要求高時(shí)。⑥ 為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測(cè)或擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)，以建立聯(lián)測(cè)方向。③ GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制網(wǎng)點(diǎn)相結(jié)合。3．2 網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，雖然主要決定于實(shí)際的要求，但是有關(guān)經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力的消耗以及所需接收設(shè)備的類型、數(shù)量和后勤保障條件等，也都與網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)有關(guān)。精度指標(biāo)，通常均以網(wǎng)中相鄰之間的距離誤差來(lái)表示，其形式為： 其中, 網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離誤差(mm)；與接受設(shè)備有關(guān)的常數(shù)誤差（mm）； 比例誤差（ppm或10秒）； 相鄰點(diǎn)間的距離（km）；根據(jù)我國(guó)1992年頒布的GPS測(cè)量規(guī)范的要求，GPS相對(duì)定位的精度，劃分為如表31所列的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)其各階段的工作，都要精心組織和實(shí)施。本設(shè)計(jì)主要是采用了NGS200型GPS作為學(xué)習(xí)的工具。利用GPS測(cè)量的大地高和起算點(diǎn)至一些測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)高程計(jì)算各待定點(diǎn)的正常高程。用戶能產(chǎn)生以往無(wú)法想向的效益。硬件部分:l NGS200型接收機(jī)（內(nèi)置測(cè)量型天線及抑制多路徑效應(yīng)板）l NGS200采集器及已存在采集器內(nèi)的采集軟件，另加采集器托盤l 基座和對(duì)點(diǎn)器l 可充電電池和充電器l 三腳架l 數(shù)據(jù)采集電纜和電源電纜軟件部分:l 計(jì)算機(jī)和采集器通訊軟件l 基線向量處理軟件l 網(wǎng)平差及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件第二節(jié) 性能及指標(biāo) NGS200型接收機(jī)是南方公司自己研制的單頻GPS接收機(jī)，采用美國(guó)進(jìn)口原裝芯片，并由自己深入開發(fā)、經(jīng)精密加工而成。所謂內(nèi)軟件是指諸如控制接收機(jī)信號(hào)通道，按時(shí)序?qū)Ω餍l(wèi)星信號(hào)進(jìn)行量測(cè)的軟件以及內(nèi)存或固化在中央處理器中的自動(dòng)操作程序等。GPS接收機(jī)的主要組成部分包括：l 天線（帶前置放大器）；l 信號(hào)處理器，用于信號(hào)識(shí)別和處理；l 微處理器，用于接收機(jī)的控制、數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)航計(jì)算；l 用戶信息傳輸，包括操作板、顯示板和數(shù)據(jù)存貯器；l 精密振蕩器，用以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率；l 電源。由于這種方法速度快、精度高，所以受到GPS用戶的廣泛重視，它將為GPS測(cè)量的應(yīng)用開辟新的領(lǐng)域。因此這種方法通常稱之為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法，在一些文獻(xiàn)中也稱為“走走停?！保⊿top and Go）。在較短的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，若忽略所測(cè)衛(wèi)星分別圖形變化的昔，則定位的較短近似與觀測(cè)歷元的方根成反比。實(shí)踐表明，對(duì)中等長(zhǎng)度的基線（100～500km），其相對(duì)定位精度可達(dá)～，甚至更好些。根據(jù)用戶接收機(jī)在測(cè)量過(guò)程中所處的狀態(tài)不同，相對(duì)定位有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分,我們?cè)谶@里研究的是靜態(tài)定位原理。在測(cè)量型的GPS接收機(jī)中，基本上都是采取這種方法。現(xiàn)在實(shí)時(shí)差分技術(shù)（Real Time kinematic—RTK）可以實(shí)時(shí)達(dá)到厘米級(jí)的精度。上述幾種不同衛(wèi)星定位系統(tǒng)的主要特征如表2—2所示。目前，一些國(guó)家和地區(qū)正在發(fā)展自己的衛(wèi)星導(dǎo)航于定位技術(shù)。為了擺脫這種限制，當(dāng)前采用的措施主要是：。為了進(jìn)一步降低標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的定位精度，以保障美國(guó)國(guó)家的利益與安全，對(duì)GPS工作衛(wèi)星發(fā)布的信號(hào)實(shí)行了SA政策，以進(jìn)行認(rèn)為的干擾。標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的主要對(duì)象是廣大的用戶。目前，國(guó)際上適于測(cè)量的接收機(jī)有眾多品牌，主要由GPS接收機(jī)硬件和軟件來(lái)組成。主控站是管理所有的地面系統(tǒng)，推算星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣層的修正參數(shù)，并把這些數(shù)據(jù)送到住入站調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星區(qū)分?jǐn)?shù)量發(fā)射時(shí)間用途第一代BlockI111978—1985系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)第二代BlockII281988—1994正式工作第三代BlockIII90年代改善GPS表2－1GPS衛(wèi)星的基本功能是l 接收和儲(chǔ)存由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制命令；l 衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī)，進(jìn)行部分必要得數(shù)據(jù)處理；l 通過(guò)星載的高精度時(shí)鐘來(lái)提供精確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；l 向用戶發(fā)送定位信息；l 在地面監(jiān)控的指令下，通過(guò)推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星在空間上的分布，保證了在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻均至少可以同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星，加之衛(wèi)星信號(hào)的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全天候、全球性的連續(xù)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。但由于我國(guó)的技術(shù)水平很難達(dá)到外國(guó)的先進(jìn)水平，所以一直以來(lái)在我國(guó)測(cè)量行業(yè)中所使用的都是外國(guó)品牌的接收機(jī)，基于此點(diǎn)作為一家專業(yè)的測(cè)繪儀器公司，南方公司以振興測(cè)繪民族工業(yè)、 創(chuàng)世界品牌為己任于1995年向廣大用戶推出了可與世界知名品牌相抗衡的自己的產(chǎn)品—南方系列GPS，五年來(lái)經(jīng)過(guò)南方公司和各界測(cè)繪同人的共同努力，南方系列GPS產(chǎn)品已經(jīng)逐漸走向成熟，現(xiàn)已占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)的60%70%，并以出口到歐美和新加坡等地。GPS的測(cè)量工作可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，不受天氣的影響GPS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，不僅吸引著一些不同行業(yè)科學(xué)家們的熱心研究和開發(fā)，而且激起了GPS信號(hào)接受機(jī)制造商們激烈競(jìng)爭(zhēng)。l 操作簡(jiǎn)便。l 觀測(cè)時(shí)間短。對(duì)于經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)，用GPS進(jìn)行測(cè)量的主要特點(diǎn)如下：l 觀測(cè)站之間無(wú)須通視。許多民用領(lǐng)域也由于GPS的出現(xiàn)而產(chǎn)生了革命性變化：目前，GPS不僅在美國(guó)及其盟軍的軍隊(duì)中廣泛用于導(dǎo)航定位，幾乎所有的用戶，都被GPS的高精度、全天候、全球覆蓋能力、方便靈活、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉所吸引?，F(xiàn)在GPS系統(tǒng)的全部24顆衛(wèi)星已部署完畢，整個(gè)系統(tǒng)已投入運(yùn)行，美國(guó)政府已應(yīng)允，GPS系統(tǒng)將在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里免費(fèi)供全世界的用戶使用。1957年10月，世界上第一顆人造衛(wèi)星的成功發(fā)射，使得空間科學(xué)得以迅速發(fā)展，人類進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。為了滿足軍事部門和民用部門，對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國(guó)國(guó)防部便開始組織海路空三軍，共同研究建立了新一代衛(wèi)星系統(tǒng)的計(jì)劃。 正如人們所說(shuō)：“GPS的應(yīng)用，僅受人們的想象力制約。GPS現(xiàn)已廣泛用于航空航海測(cè)量、大地測(cè)量、遙感、石油勘探、地震測(cè)量、野外救生、探險(xiǎn)、防火等領(lǐng)域。既要保持良好的通視，又要有良好的網(wǎng)形，這一直是在經(jīng)典測(cè)量中實(shí)踐上難以實(shí)現(xiàn)的困難之一。目前，利用經(jīng)典的靜態(tài)定位方法，完成一條基線的觀測(cè)時(shí)間根據(jù)精度的不同要求，一般需要13個(gè)小時(shí)而現(xiàn)在的快速定位方法的觀測(cè)時(shí)間僅需幾分鐘。GPS測(cè)量的自動(dòng)化很高。對(duì)于世界各國(guó)的廣大用戶而言，使用GPS信號(hào)的關(guān)鍵設(shè)備是能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收機(jī)，稱之為GPS信號(hào)接受機(jī)。第二章 靜態(tài)GPS的基本原理第一節(jié)GPS的組成情況全球定位系統(tǒng)主要有三大組成部分，即空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分。衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角為55度，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差60度，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升l交距角相差30度 。2．地面監(jiān)控部分GPS的地面監(jiān)控部分，目前主要分布在全球的5個(gè)地面站，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站、主控站和信息注入站。l 住入站，現(xiàn)有3個(gè)，分別設(shè)在印度洋、南大西洋和南太平洋，其主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令等，注入相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。第二節(jié) 美國(guó)的限制性政策與用戶的措施GPS技術(shù)與美國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化發(fā)展密切相關(guān)，為了保障美國(guó)的利益與安全，該系統(tǒng)除在設(shè)計(jì)方面采取了許多保密措施外，在系統(tǒng)運(yùn)行中還采取了一些措施，人為地將衛(wèi)星星歷和GPS衛(wèi)星鐘的精度降低，以限制廣大的民間用戶獲取GPS定位的精度，這些措施，目前主要包括：l 對(duì)不同得用戶，提供不同的服務(wù)方式。利用SPS所得到的觀測(cè)量精度較低，且只能采用調(diào)制在一種頻率上的C/A碼測(cè)量距離，無(wú)法利用雙頻技術(shù)消除電離層折射的影響。目前，在SA政策的影響下，利用SPS的實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位精度降為約100米（水平）和150（垂直）。利用GPS衛(wèi)星，建立獨(dú)立的跟蹤系統(tǒng)，以精密地測(cè)定衛(wèi)星的軌道為用戶提供服務(wù)，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的措施。尤其是俄羅斯建立的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satelites System—GLONASS）引起了世界各國(guó)的普遍興趣，現(xiàn)在，不少用戶試驗(yàn)同時(shí)接收美國(guó)和俄羅斯的兩個(gè)定位系統(tǒng)，以改善接收的條件及提高其精度。衛(wèi)星定位系統(tǒng)星座衛(wèi)星數(shù)目衛(wèi)星平均高度(km)衛(wèi)星運(yùn)行周期載波頻率(MHz)L1L2GPS(美國(guó))24202007181565－15861217－1238Glonass（前蘇聯(lián)）24191006751597－16171240－1260Navsat(歐洲空間局)18201787201561－15691224－1232銥星通信導(dǎo)航系統(tǒng)66低軌道表2－2建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，盡管可以完全擺脫對(duì)美國(guó)GPS的依賴，但這是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜且耗資巨大的工程，對(duì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)尚在發(fā)展中的我國(guó)來(lái)說(shuō)將是困難的。RTK主要由基準(zhǔn)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)和數(shù)據(jù)鏈組成，影響其精度的主要是數(shù)據(jù)鏈的可靠性及實(shí)用性及軟件的處理方法。相對(duì)定位的最基本情況是利用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩端，并同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置或基線向量（見圖22)。靜態(tài)相對(duì)定位，即設(shè)置在基線端點(diǎn)的接收機(jī)是固定不動(dòng)的，這樣便可能通過(guò)重復(fù)觀測(cè)取得充分的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)，以改善定位的精度。所以，在精度要求較高的測(cè)量工作中，均普遍采用這一方法為了在于其它未知參數(shù)的聯(lián)合解算中，可靠的確定載波相位的整周待定值，靜態(tài)相對(duì)定位一般需要較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間（～），因此，如何縮短觀測(cè)時(shí)間以提高作業(yè)效率，便成為廣大GPS用戶普遍關(guān)心的問(wèn)題。因此，縮短靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)時(shí)間，其關(guān)鍵在于快速而可靠地確定整周待定值。準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法的主要缺點(diǎn)是，在接收機(jī)移動(dòng)過(guò)程中必須保持對(duì)擦衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。 第三章 NGS—200型GPS接收