【正文】 波初相完全相同，兩者振蕩頻率也完全一致并穩(wěn)定不變，又假設(shè)衛(wèi)星鐘和站鐘亦完全同步，則載波相位觀測(cè)量實(shí)際上是衛(wèi)星 tj時(shí)刻載波相位與用戶接收機(jī) ti 時(shí)刻復(fù)制的載波相位之間的相位差，參見(jiàn)下圖 若設(shè) : Φ j(tj)表示衛(wèi)星 Sj于歷元 tj發(fā)射的載波信號(hào)相位，Φ i(ti)表示接收機(jī) Ti于歷元 ti的復(fù)制信號(hào)相位。 美國(guó)為控制非授權(quán)用戶獲得高精度實(shí)時(shí)定位，對(duì) GPS 采用了在衛(wèi)星信號(hào)上施加干擾信號(hào)的方法以限制用戶的使用，使用 SA技術(shù)和 AS技術(shù)，使得非特許用戶無(wú)法接收 L2載波上的 P 碼。靜態(tài)差分 GPS 定位又稱(chēng)為靜態(tài)相對(duì)定位，目前普遍采用的不同衛(wèi)星之間、不同接收機(jī)之間和不同里元之間的獨(dú)立觀測(cè)量的 3 種差分形式 :單差，雙差和三次差。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊 , 以使接收 GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。采用 GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè) 時(shí)間一般在 30~ 40min 左右 , 采用快速靜態(tài)定位方法 , 觀測(cè)時(shí)間更短。 GPS 測(cè)量的自動(dòng)化程度較高。 GPS 觀測(cè)可在任何地點(diǎn) , 任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行 , 一般不受天氣狀 況的影響。 GPS在 高速鐵路控 制測(cè)量相關(guān)概念 基礎(chǔ)框架平面控制網(wǎng) CP0：為滿足線路平面控制測(cè)量起閉聯(lián)測(cè)的要求，沿線路每 50km 左右建立的衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)，作為全線勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的坐標(biāo)基準(zhǔn)?？捎?GPS 靜態(tài)相對(duì)定位原理測(cè)量或常規(guī)導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量，在勘測(cè)階段建立。點(diǎn)間距為縱向 60m左右、橫向?yàn)榫€路結(jié)構(gòu)物寬度，測(cè)量精度為相鄰點(diǎn)位的相對(duì)中誤差小于 1mm。傳統(tǒng)的邊角網(wǎng)測(cè)量?jī)x器都是架設(shè)在控制點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)，距離必須進(jìn)行往返觀測(cè)，但 CPⅢ平面網(wǎng)卻采用自由設(shè)站進(jìn)行邊角交會(huì)測(cè)量，而其距離只能進(jìn)行單程觀測(cè)。 畢業(yè)論文報(bào)告紙 28 （ 4） CPⅢ平面網(wǎng) 的距離測(cè)量應(yīng)滿足下列要求： Ⅲ控制點(diǎn)的距離測(cè)量應(yīng)與全圓方向觀測(cè)同時(shí)進(jìn)行。 . CPⅢ高程測(cè)量 CPⅢ高程控制網(wǎng)測(cè)量采用矩形法進(jìn)行，矩形法水準(zhǔn)測(cè)量閉合環(huán)的情況如圖 3 所示。 畢業(yè)論文報(bào)告紙 29 第二章 GPS在工程上的實(shí)例 新建吉林至琿春鐵路站前工程 JHSⅢ標(biāo)段位于吉林省吉林市蛟河市及吉林省延邊朝鮮族自治州敦化市境內(nèi)，本標(biāo)段起于蛟河市，起點(diǎn)里程為 DK110+500，線路在 DK110+885～ DK114+225 處設(shè)威虎嶺隧道（ 3340m,三個(gè)斜井），于 DK116+500 設(shè)威虎嶺北站，線路在大川屯大橋（ GDK122+～ GDK122+）跨越既有鐵路長(zhǎng)圖線后，向東南方向至北官隧道止，終點(diǎn)里程 DK146+300。 本區(qū)屬北亞溫帶濕潤(rùn)半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。 土壤最大凍結(jié)深度： 167cm～ 192cm。 (5)最小曲線半徑：一般 4500m，困難 3500m。 (9)列車(chē)運(yùn)行控制方式：自動(dòng)控制。具體設(shè)備見(jiàn)《測(cè)量?jī)x器統(tǒng)計(jì)表》 測(cè)量?jī)x器統(tǒng)計(jì)表 設(shè)備 名稱(chēng) 規(guī)格 型號(hào) 精度 等級(jí) 數(shù)量 工作 性能 檢校 時(shí)間 GPS接收機(jī) SPS781 5mm+1ppm 3 良好 GPS接收機(jī) R8 窗體頂端 5mm+m 3 良好 GPS接收機(jī) X90 5mm+1pmm 3 良好 GPS接收機(jī) X91 5mm+1pmm 1 良好 全站儀 TC802 2〞 2+2PPm 4 良好 全站儀 TCR802 2〞 2+2PPm 1 良好 全 站儀 T602 2〞 2+2PPm 1 良好 全站儀 FTS512 2〞 2+2PPm 1 良好 畢業(yè)論文報(bào)告紙 35 電子水準(zhǔn)儀 DINI03 mm 4 良好 光學(xué)水準(zhǔn)儀 DSZ2 177。 2mm 1 良好 高速鐵路軌道分為有砟軌道和無(wú) 砟軌道。同時(shí)，對(duì)于無(wú)昨軌道而言，軌道施工之后除了依靠扣減進(jìn)行微量調(diào)整外基本不具備調(diào)整的可能性，這就要求為防止測(cè)量誤差的積累，提高測(cè)量精度的高速鐵路軌道控制網(wǎng)測(cè)量必須具備更嚴(yán)格的控制網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。復(fù)測(cè)按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，以檢查控制點(diǎn)有無(wú)破壞。觀測(cè) 2 個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段觀測(cè) 100分鐘。每年 5 月在解凍后進(jìn)行 畢業(yè)論文報(bào)告紙 38 二等水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)，二等水準(zhǔn)點(diǎn)每半年復(fù)測(cè)一次。 二等水準(zhǔn)加密 測(cè)量嚴(yán)格按《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》執(zhí)行： 高程控制 網(wǎng)的技術(shù)要求 水準(zhǔn)測(cè) 量 等 級(jí) 每千米高差 偶然中誤差 M△（ mm） 每千米高差 全中誤差 MW（ mm） 附合路線或環(huán)線周長(zhǎng)的 長(zhǎng)度（ km） 附合路線長(zhǎng) 環(huán)線周長(zhǎng) 二等 ≤1 ≤2 ≤400 ≤750 水準(zhǔn)測(cè)量限差要求 單位： mm 水準(zhǔn)測(cè) 量 等 級(jí) 測(cè)段、路線往返 測(cè) 高差不符值 測(cè)段、路線 的左右路線高差不 符值 附合路線或環(huán) 線閉合差 檢測(cè)已測(cè) 測(cè)段高差之 差 平原 山區(qū) 平原 山區(qū) 二等 177。6 iR 注： 1 K 為測(cè)段水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位為 km； L 為水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位為 km； Ri 為檢測(cè)測(cè)段長(zhǎng)度，以千米計(jì)； n 為測(cè)段水準(zhǔn)測(cè)量站數(shù)。 3 根據(jù)《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》，對(duì)于數(shù)字水準(zhǔn)儀，前后視距差、前后視距累積差的限差分別按≤ 、≤ 6m執(zhí)行。 GPS 誤差方程的 畢業(yè)論文報(bào)告紙 40 建立所采用的觀測(cè)值均為基線向量，即 GPS 的基線的起點(diǎn)到終點(diǎn)的坐標(biāo)差。Ⅰ為單位矩陣。因此我們可以為其定權(quán)為 p=Qbⅰ 1， 對(duì)于 n 條基線可以提供以下信息 : B 為參與構(gòu)網(wǎng)的基線向量組， Pb為相應(yīng)的權(quán)陣。 4)方程的解 根據(jù)上面的觀測(cè)方程和基準(zhǔn)方程，按照最小二乘原理進(jìn)行平差解算，得到平差結(jié)果 : 式中， （ 236） 待定點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù) （ 237） 畢業(yè)論文報(bào)告紙 47 單位權(quán)中誤差 （ 238） 其中 m 為組成 GPS網(wǎng)的基線數(shù)， l 為己知條件數(shù)， l=3l 坐標(biāo) +l邊長(zhǎng) +l 方位【 38】 。 第 3 章 高速鐵路 GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) GPS 網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo) GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)目的是使所有設(shè)計(jì)的內(nèi)容達(dá)到一種最佳的狀態(tài)，實(shí)際應(yīng) 用中通常選用精度、可靠性和經(jīng)費(fèi)為指標(biāo)來(lái)描述這種狀態(tài)。 對(duì)于 GPS網(wǎng)中的 n 個(gè)點(diǎn)，必要觀測(cè)向量個(gè)數(shù)為 n1，而 m 臺(tái)接收機(jī)每次觀測(cè)獨(dú)立基線向量為 m1，設(shè)所有觀測(cè)任務(wù)在 K 期完成，其觀測(cè)的基線向量數(shù)為 : S=K(m1) (33) 則網(wǎng)中的多余觀測(cè)量為 : r=K(m1)+1 畢業(yè)論文報(bào)告紙 50 (34) 因此全網(wǎng)內(nèi)部可靠性指標(biāo)可定義為 : η =1(n1)/[K(m1)n+1] (35) 若 GPS第ⅰ條觀測(cè)基線多余觀測(cè)次數(shù)為 rⅰ ，則有 : (36) 而網(wǎng)外部第ⅰ條基線的可靠性指標(biāo)因子可定義為 : w0 (37) w0為非中心參數(shù)，常取 . η值越大，說(shuō)明其發(fā)現(xiàn)粗差的能力越強(qiáng)，而 越小說(shuō)明第ⅰ條基線可靠性越好。 在 GPS網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)費(fèi)消耗主要跟網(wǎng)中點(diǎn)的總數(shù)和重復(fù)設(shè)站數(shù)有關(guān)， 如果一臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)一期數(shù)據(jù)平均消費(fèi)為 Q，則建網(wǎng)總費(fèi)用為 : （ 38） 不難理解，重復(fù)設(shè)站數(shù)越多，精度和網(wǎng)的可靠性越高，則建網(wǎng)費(fèi)用越高。 GPS工程控制網(wǎng)多為約束網(wǎng)，只需要選擇國(guó)家、地方坐標(biāo)系或轉(zhuǎn)化為高程抵償面的任意帶高斯投影直角坐標(biāo)系 (平面和高程 )下的一 個(gè)或多個(gè)已知點(diǎn)作為位置基準(zhǔn)，但有時(shí)候根據(jù)特定要求， 畢業(yè)論文報(bào)告紙 52 方位基準(zhǔn)可由網(wǎng)中給定的起算方位角值確定 。 對(duì)于無(wú)約束自由網(wǎng)平差，法方程 N 可以采用加鑲邊矩陣 G 來(lái)消除奇異陣來(lái)解算唯一解，有 : (39) 可以假定一些坐標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)重心不變，根據(jù) NG=0 (310) 建立 G 陣為 : （ 311） 其中 Xⅰ 0， Yⅰ 0 為第 i 點(diǎn)相對(duì)于網(wǎng)重心的近似坐標(biāo)。 GPS網(wǎng) 一 類(lèi)優(yōu) 化 設(shè)計(jì) GPS 網(wǎng)一類(lèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)即 GPS 網(wǎng)形設(shè)計(jì)。 1 跟蹤站式 若干臺(tái)接收機(jī)長(zhǎng)期放在測(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)，因其觀測(cè)方式很像跟蹤站，被稱(chēng)為跟蹤站式。完成后，對(duì)下批測(cè)站進(jìn)行相同觀測(cè)，直至所有點(diǎn)觀測(cè)完畢，稱(chēng)之為會(huì)戰(zhàn)式。其基準(zhǔn)站可以提供高精度的基線向量 GPS網(wǎng)骨架，其余同步接收機(jī)，可以在有效的時(shí)間里獲得較強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)。所謂點(diǎn)連式就是作業(yè)時(shí)只用過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)連 接相鄰?fù)綀D形，其作業(yè)效率比較高，但圖形結(jié)構(gòu)不強(qiáng)。其特點(diǎn)是布網(wǎng)效 率高，但圖形強(qiáng)度弱。 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周?chē)sZOOm 范圍內(nèi)不能有強(qiáng)的電磁波干擾源，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施和輸電線等 。 ，樁點(diǎn)不容易被破壞的地方。邊長(zhǎng)誤差方程式的觀測(cè)權(quán) : ，觀測(cè)量方位角的權(quán)為 : GPS接收機(jī)的精度一般用基線測(cè)量 a+b178。 結(jié)論 列車(chē)運(yùn)行安全性和舒適性要求以高質(zhì)量的軌道幾何線形為基礎(chǔ)，為保證高速鐵路軌道具有高的平順性，需要應(yīng)用精密控制測(cè)量技術(shù)。為了保證控制網(wǎng)坐標(biāo)基 準(zhǔn)的統(tǒng)一性，應(yīng)對(duì)其基準(zhǔn)網(wǎng)統(tǒng)一平差； 4. 高速鐵路 GPS 靜態(tài)控制網(wǎng)測(cè)量應(yīng)用的是三維平差模式，它充分的考慮了 GPS基線觀測(cè)量的相關(guān)性，在基線解算過(guò)程中，會(huì)對(duì)儀高測(cè)量誤差進(jìn)行相應(yīng)的分配。 畢業(yè)論文報(bào)告紙 59 觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目越多，則多余觀測(cè)越多，理論上其精度和可靠性會(huì)提高，但有時(shí) GPS獲取的數(shù)據(jù)會(huì)包括一些不良衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，讓。在高速鐵路精密控制測(cè)量中，為達(dá)到精度要求，應(yīng)把量高精度控制在 2mm以?xún)?nèi) 。 2. GPS 靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量具有高精度、高效率和低成本等特點(diǎn)，應(yīng)用其建 立控制網(wǎng)，利用恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化設(shè)計(jì)方案和精確可靠的數(shù)據(jù)處理方法可滿足高速鐵路精密控制網(wǎng)的建設(shè)要求。 GPS網(wǎng) 三 類(lèi)優(yōu) 化 設(shè)計(jì) 它是對(duì)精度沒(méi)有達(dá)到限差要求的 GPS 網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)的加密和改進(jìn)，使其逐漸達(dá)到精度要求，也就是對(duì)網(wǎng)形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 ，對(duì)網(wǎng)中較近距離的點(diǎn)一定要同步觀測(cè)，以獲得它們之間的直接觀測(cè)基線 : GPS 網(wǎng)的骨架，應(yīng)選用 3－ 5個(gè)起算點(diǎn)，起算點(diǎn)應(yīng)該均勻分布，避免所有點(diǎn)分布在網(wǎng)中的一側(cè)[9]。 。和 15176。 混連式是指根據(jù)實(shí)際情況，靈活的應(yīng)用點(diǎn)連式和邊連式的施測(cè)方法，因其作業(yè)靈活，效率高，常規(guī)測(cè)量常用的一種施測(cè)方式。其擴(kuò)展形式快，作業(yè)方法簡(jiǎn)單，建立某些觀測(cè)量的復(fù)測(cè)，圖形結(jié)構(gòu)比較強(qiáng)，是工程測(cè)量中常用的一種布網(wǎng)方式。 3 多基準(zhǔn)站式 若干臺(tái)接收機(jī)長(zhǎng)期固定在某些測(cè)站上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，這些測(cè)站稱(chēng)之為基準(zhǔn)站。因其觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，成本高，僅適合于建立 GPSAA級(jí)網(wǎng)。區(qū)別于常規(guī)網(wǎng)要對(duì)網(wǎng)中點(diǎn)位通視和觀測(cè)條件進(jìn) 畢業(yè)論文報(bào)告紙 54 行最佳布設(shè)， GPS網(wǎng)要對(duì)以基線邊為觀測(cè)量的布網(wǎng)方式和觀測(cè)條件進(jìn)行最佳選擇。協(xié)因數(shù) Qxx具有最小跡，網(wǎng)的精度最佳，稱(chēng)為內(nèi)精度。在上述多基準(zhǔn)約束網(wǎng)中，最好先對(duì)它們進(jìn)行相容性檢驗(yàn)，以免由于某個(gè)基準(zhǔn)不匹配引起網(wǎng)形和比例尺發(fā)生變化。 GPS 網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) GPS零類(lèi)優(yōu) 化 設(shè)計(jì) GPS基線向量解算中作為位置基準(zhǔn)的固定點(diǎn)誤差是引起基線誤差的一個(gè)重要因素， GPS 網(wǎng)約束平差時(shí)，基準(zhǔn)選取不當(dāng)，將會(huì)直接影響最終結(jié)果，更嚴(yán)重的可使高精度的 GPS網(wǎng)產(chǎn)生扭曲。 進(jìn)行 GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，具