【正文】 PS 這一特點，使得選點更加靈活方便。大量實驗證明，在小于 50 公里的基線上，其相對定位精度可達(dá) 12106，而在 100～500 公里的基線上可達(dá) 106～107。GPS 測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。GPS 測量的自動化程度很高。GPS 觀測可在任何地點，任何時間連續(xù)地進(jìn)行，不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。國家 A 級和 B 級 GPS 大地控制網(wǎng)分別于 1996 年和 1997 年建成并交付使用，A 級網(wǎng)，30 個點組成，其水平方向的重復(fù)精度達(dá) 210－8， ，垂直方向不低于 710－8。為了在測繪領(lǐng)域充分利用這一新技術(shù)，國家測繪局專門頒布了《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》 。由于它不需要逐級布網(wǎng)加密，在測區(qū)只需少量的控制點即可。在資源勘察方面的應(yīng)用：礦產(chǎn)資源勘查、礦區(qū)范圍的劃定、礦體規(guī)模的測定等都需要進(jìn)行定點測量。另外，在航空攝影測量、海洋測量、山體滑波監(jiān)測、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動監(jiān)測、地球動力學(xué)研究等領(lǐng)域均得到了成功的應(yīng)用。其中導(dǎo)航運(yùn)營服務(wù)產(chǎn)值將超過 20 億元。汽車導(dǎo)航產(chǎn)品將進(jìn)入市場/成為 GOS 最大的消費(fèi)市場，同時帶動導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)和經(jīng)銷。但是，后來的應(yīng)用開發(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)來的導(dǎo)航定位信號能夠進(jìn)行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級 精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。用于測定航空航天攝影瞬間的 相機(jī)位置，實現(xiàn)僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖，導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)、全球 環(huán)境遙感監(jiān)測的技術(shù)革命。世界才可進(jìn)入將衛(wèi)星導(dǎo)航作為單一導(dǎo)航手段的最高應(yīng)用境界。美國已將廣域增強(qiáng)系統(tǒng) WAAS（ 即將廣域差分系統(tǒng)中的發(fā)送修正數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)為地球同步衛(wèi)星發(fā)送，使地球同步衛(wèi)星也具有 C/A 碼功能，形成廣域 GPS 增強(qiáng)系統(tǒng)）計劃發(fā)展成國際標(biāo)準(zhǔn)。盡管目前大多數(shù)人還不知道什么是 GPS，但有人預(yù)言， GPS 將改變我們的生活方式。一、空間部分GPS 系統(tǒng)的空間部分是指 GPS 工作衛(wèi)星星座，其由 24 顆衛(wèi)星組成，其中 21 顆工作衛(wèi)星，3 顆備用衛(wèi)星，均勻分布在 6 個軌道上。GPS衛(wèi)星的上述時空配置，基本保證了地球上任何地點，在任何時刻均至少可以同時觀測到 4 顆衛(wèi)星，以滿足地面用戶實時全天候精密導(dǎo)航和定位。圖 21 GPS 衛(wèi)星軌道圖二、GPS 地面監(jiān)控部分支持整個系統(tǒng)正常運(yùn)行的地面設(shè)施稱為地面監(jiān)控部分。22 GPS 系統(tǒng)監(jiān)控站和主控站分布圖主 控 站 監(jiān) 測 站 注 入 站大西洋 太平洋印度洋監(jiān)控站是為主控站編算導(dǎo)航電文提供觀測數(shù)據(jù)，每個監(jiān)測站均用 GPS 信號接收機(jī)測量每顆可見衛(wèi)星的偽距和距離差，采集氣象要素等數(shù)據(jù)，并將它們發(fā)送給主控站。通信和輔助系統(tǒng)是指地面監(jiān)控系統(tǒng)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸以及提供其他輔助服務(wù)的機(jī)構(gòu)和設(shè)施。太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)論文10它是一種能夠接收、跟蹤、變換和測量 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號的無線電設(shè)備，既具有常用無線電設(shè)備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理衛(wèi)星微弱信號的特性。 按用途分類（1）測地型接收機(jī)：厘米級精度，測后數(shù)據(jù)處理；（2）導(dǎo)航型接收機(jī)：米級精度，實時數(shù)據(jù)處理；（3）定時型接收機(jī)：專用于時間測定和頻率控制。一、概述GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號由載波、測距碼和導(dǎo)航電文組成。采用兩個不同頻率載波的主要目的是為了較完善地消除電離層延遲。測距碼是用于測定從衛(wèi)星到接收機(jī)間的距離的二進(jìn)制碼，是由若干個多級反饋移位寄存器所產(chǎn)生的 M 序列經(jīng)平移、截短、求模二和等一系列復(fù)雜處理后形成的。Y 碼的結(jié)構(gòu)是完全保密的，只有美國及其盟國的軍方用戶以及少數(shù)經(jīng)美國政府授權(quán)的用戶才能使用 P 碼。 二、GPS 信號接收機(jī)的組成及原理天線單元它由接收天線和前置放大器兩個部件組成。（2） 信號通道信號通道是接收機(jī)的核心部分，GPS 信號通道是硬軟件結(jié)合的電路。在存儲器內(nèi)還裝有多種工作軟件，如：測試軟件；衛(wèi)星預(yù)報軟件；導(dǎo)航電文解碼軟件；GPS 單點定位軟件。當(dāng)捕捉到衛(wèi)星即對信號進(jìn)行牽引和跟蹤，并將基準(zhǔn)信號譯碼得到 GPS 衛(wèi)星星歷。接收用戶輸入信號。對于導(dǎo)航接收機(jī)，有的還配有大顯示屏，在屏幕上直接顯示導(dǎo)航的信息甚至顯示數(shù)字地圖。第三節(jié) GPS 衛(wèi)星定位原理太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)論文14一、概述測量學(xué)中有測距交會確定點位的方法。如果只有兩個無線電發(fā)射臺，則可根據(jù)用戶接收機(jī)的概略位置交會出接收機(jī)的平面位置。如此，可以確定三顆以上衛(wèi)星的空間位置。GPS 衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。在實際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。依據(jù)測距的原理，其定位原理與計算方法主要有偽距法定位，載波相位測量定位以及差分 GPS 定位等。而動態(tài)定位則至少有一臺接收機(jī)處于運(yùn)動狀態(tài)，測定的是各觀測時刻（觀測歷元）運(yùn)動中的接收機(jī)的點位（絕對點位或相對點位） 。所測偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá) GPS 接收機(jī)的傳播時間乘以光速得到的量測距離。偽距法定位雖然一次定位精度不高（P 碼定位誤差約為 10m，C/A 碼定位誤差為 20~30m） ，但因其具有定位速度快，且無多值性問題等優(yōu)點，仍然是 GPS 定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航的最基本方法。如果觀測精度均取至測距碼波長的百分之一，則偽距測量對 P 碼而言量測精度為30cm，對 C/A 碼而言為 3m 左右。在 GPS 信號中由于已用相位調(diào)整的方法在調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測量以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。其目的是消除公共誤差，提高定位精度。用戶接收機(jī)在進(jìn)行 GPS 觀測的同時，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。第四節(jié) GPS 導(dǎo)航定位誤差一、與 GPS 衛(wèi)星有關(guān)的誤差 與 GPS 衛(wèi)星有關(guān)的誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差和衛(wèi)星鐘的誤差。這種偏差的總量約在 1ms 以內(nèi)。衛(wèi)星軌道偏差估計與處理衛(wèi)星的軌道偏差較為困難，其主要原因是，衛(wèi)星在運(yùn)行中要受到多種攝動力的復(fù)雜影響，而通過地面監(jiān)測站，以難以充分可靠的測定這作用力，并掌握它們的作用規(guī)律，目前，衛(wèi)星軌道信息是通過導(dǎo)航電文等到的。 采用軌道改進(jìn)法處理觀測數(shù)據(jù)這種方法是在數(shù)據(jù)處理中，引入表征衛(wèi)星軌道偏差的改正參數(shù)，并假設(shè)在短時間內(nèi)這些參數(shù)為常量，將其與其它求知數(shù)一并求解。這種方法對于精度相對定位，具有極其重要的意義。 為了減弱電離層的影響，在 GPS 定位中通常采用下面措施：太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)論文19 利用雙頻觀測由于電離層的影響是信號頻率的函數(shù)，所以利用不同頻率的電磁波信號進(jìn)行觀測。在尤其是精密定位測量。對流層折射的影響對流層折射對觀測值的影響，可分為干分量與濕分量。 采用對流層模型進(jìn)行改正； 采用觀測量求差的方法。而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號失鎖和使載波相位觀測量產(chǎn)生周跳。 適當(dāng)延長觀測時間，削弱多路徑效應(yīng)的周期性影響。故知道載波相位的分辨誤差比碼相位不小，由于此項誤差屬于偶然誤差，可適當(dāng)?shù)卦黾佑^測量，將會明顯地減弱其影響。載波相位觀測的整周未知數(shù) 載波相位觀測是當(dāng)前普遍采用的最精密的觀測方法，由于接收機(jī)只能測定載波太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)論文21相位非整周的小數(shù)部分，而無法直接測定開波相位整周數(shù)，因而存在整周不定性問題。可是，實際上天線的相位中心位置隨著信號輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，即觀測時相位中心的瞬時位置（稱為視相位中心）與理論上的本單位中心位置將有所不同，天線相位中心的偏差對相對定位結(jié)果的影響，根據(jù)天線性能的優(yōu)劣，可達(dá)數(shù)毫米至數(shù)厘米。第三章 工作流程第一節(jié) GPS 控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)設(shè)計一、GPS 控制網(wǎng)設(shè)計 GPS 控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計是進(jìn)行 GPS 測量的基礎(chǔ)。（一）GPS 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的一般原則充分考慮 GPS 控制網(wǎng)的應(yīng)用范圍對于工程建設(shè)的 GPS 網(wǎng)，應(yīng)當(dāng)既考慮勘測設(shè)計階段的需要，又要考慮到施工放太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)論文22樣等階段的需要。例如，大城市的 GPS 控制網(wǎng)可以分為三級：首級網(wǎng)中相鄰點的平均距離大于 5km；次級網(wǎng)中相鄰點平均距離為 1km5km；三級網(wǎng)相鄰點平均距離可小于 1km，且可采用 GPS 與全站儀相結(jié)合的方法布設(shè)。其中 A，B 兩級一般是國家 GPS 控制網(wǎng)，而 C，D，E3 級則是針對局部性 GPS 網(wǎng)規(guī)定的，在 GPS 網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)測區(qū)大小和 GPS 網(wǎng)的用途來設(shè)計網(wǎng)的等級和精度標(biāo)準(zhǔn)。GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)與常規(guī)控制網(wǎng)的基準(zhǔn)類似，包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。同儀器有關(guān)的因素接收機(jī)，用于精密相對定位時至少為兩臺；天線，若天線設(shè)計質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳，會帶來一系列的誤差；記錄設(shè)備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。由于 GPS 的同步觀測不要求通視，因此，GPS 網(wǎng)的圖形設(shè)計也具有很大的靈活性。4 各等級控制網(wǎng)中獨(dú)立基線的觀測總數(shù)，不宜少于必要觀測基線數(shù)的 倍。 =?22)(dBA??式中 ——— 基線長度中誤差（mm） ；A ——— 固定誤差（mm） ； B ——— 比例誤差系數(shù)（ mm/km） ；d ——— 平均邊長（km） 。 衛(wèi)星定位測量控制點的選定，應(yīng)符合下列要求； 1 點位應(yīng)該在土質(zhì)結(jié)實、穩(wěn)固可靠的地方，同時要有利于加密和擴(kuò)展，每個控制點至少應(yīng)有一個通視方向。 5. 交通便利點位離開附近可通輕便車的道路不應(yīng)超過 500m，且在點位 30m 內(nèi)有足夠的空間安置接收機(jī)和方便操作進(jìn)行。埋設(shè)時坑底填以沙石，搗固夯實，考慮到天氣的因素，現(xiàn)澆混凝土應(yīng)適當(dāng)添加防凍劑并應(yīng)做好防凍措施。根據(jù) GPS 網(wǎng)形設(shè)計編制作業(yè)調(diào)度表，作好人員和交通工具的配備。表 33 GPS 測量作業(yè)基本技術(shù)要求項目 觀測方法 技術(shù)要求衛(wèi)星高度角 靜態(tài) ＞15 度有效衛(wèi)星數(shù) 靜態(tài) ＞4 顆平均重復(fù)測站數(shù) 靜態(tài) ＞時段長度 靜態(tài) ＞45 分鐘歷元間隔 靜態(tài) 10 秒圖形強(qiáng)度因子 靜態(tài) ＜6第三節(jié) GPS 控制網(wǎng)的外業(yè)實施一、儀器準(zhǔn)備此次 C 級控制網(wǎng)的建立所采用的儀器是南方 NGS9600 型 GPS 接收機(jī)，該接收機(jī)是以四臺套進(jìn)行工作。各設(shè)備及電纜外部有無損傷、銹蝕，能否確保安全連接。通風(fēng)干濕表及空盒氣壓表，至少每三年送檢一次，天線的圓水準(zhǔn)氣泡和光學(xué)對中器每年至少進(jìn)行一次檢校。四、儀器安裝將準(zhǔn)備好的三腳架架到已經(jīng)選好的待測點上，將接收機(jī)安裝到三腳架上對中、整平。D,D 為基線長度(千米)。2 天線安置的對中誤差，不應(yīng)大于 2mm；天線高的量取應(yīng)精確值 1mm。本次觀測數(shù)據(jù)傳輸，是將 NGS9600 型 GPS 接收機(jī)與計算機(jī)連接，使用相應(yīng)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理。（二）進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置選擇“通訊”菜單中的“通訊接口”功能，系統(tǒng)彈出圖 33 所示的通訊參數(shù)設(shè)置對話框。見圖 33。（五）斷開連接選擇“通訊”菜單中的“斷開連接”功能或直接在工具欄中選擇“斷開” ，即可斷開計算機(jī)和 GPS 接收機(jī)的連接。斷開連接。由于儀器開機(jī)時間不完全一致，會有誤差。任意兩個時段所得基線差應(yīng)小于相應(yīng)等級規(guī)定精度的 2 2 倍。（四）GPS 網(wǎng)平差處理當(dāng)各項質(zhì)量檢核符合要求時，應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，進(jìn)行控制網(wǎng)平差，平差時應(yīng)遵循以下規(guī)定：各觀測時段均首先進(jìn)行一個起算點的三維無約束平差，基線向量的改正數(shù)（VΔx、VΔy、VΔz）的絕對值均≤42mm。同時應(yīng)輸出基線向量改正數(shù)，基線邊長，及成果的精度信息。由于本測區(qū)地形多為山地，高程起伏大，又由于 GPS 高程擬合受地形變化的影響大，擬合精度存在不穩(wěn)定因素，對全網(wǎng)的高程精度會有所影響，在時間和其它條件具備的情況下，可以考慮對部分控制點采用直接水準(zhǔn)方法，以提高全網(wǎng)的高程成果精度，滿足后期施工的要求。2m。二、1954 年北京坐標(biāo)系20 世紀(jì) 50 年代，我國采用了克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián) 1942 年坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測，通過計算建立了我國大地坐標(biāo)系，定名為 1954 年北京坐標(biāo)系。三、1980 年國家大地坐標(biāo)系1980 年國家大地坐標(biāo)系的建立原則是：（1） 全國天文大地網(wǎng)整體平差要在新的坐標(biāo)系的參考橢球面上進(jìn)行。為了既體現(xiàn) 1980 年國家大地坐標(biāo)系的嚴(yán)密性，又照顧到 1954 年原北京。四、新 1954 年北京坐標(biāo)系盡管 1980 年國家大地坐標(biāo)系具有先進(jìn)性和嚴(yán)密性 ，但 1954 年原北京坐標(biāo)系畢竟在我國測繪工作中潛移默化，影響深遠(yuǎn)。因此 1954 年北京坐標(biāo)系可以認(rèn)為是前蘇聯(lián) 1942 年坐標(biāo)系的延伸。WGS—84 于 1985 年開始使用，1986 年生產(chǎn)出第一批相對于地心坐標(biāo)系的地圖、航測圖和大地成果。對應(yīng)于 WGS84 大地坐標(biāo)系有一 WGS84 橢球。本項目導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測四等精度以上水準(zhǔn)點 4 座，且分布均勻，通過 4 個水準(zhǔn)點正常高與三維平差得到的同名點大地高做比較，來檢核高程異常值變化。在基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差（d VΔx、dΔy、dΔz）均≤28mm。異步環(huán)檢驗應(yīng)選擇一組完全獨(dú)立的基線構(gòu)成環(huán)進(jìn)行檢驗，應(yīng)符合限差要求。其閉合差分量要求不超過限差。經(jīng)濟(jì)基線解算、質(zhì)量檢核、網(wǎng)平差后，得到 G