【正文】 1988年公布的 GPS相對(duì)定位的精度標(biāo)準(zhǔn) 。 對(duì)此應(yīng)當(dāng)充分加以顧及 ， 以期在滿足用戶要求的條件下 ， 盡量減少消耗 。 重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于 3個(gè)（ 不足時(shí)應(yīng)聯(lián)測(cè) ） ， 且在網(wǎng)中應(yīng)分布均勻 ， 以利于可靠地確定 GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù) 。 方位點(diǎn)與觀測(cè)站的距離 ， 一般應(yīng)大于 300m。 根據(jù)經(jīng)典測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)已知 ， 這種圖形的幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng) ， 具有良好的自檢能力 ， 能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀測(cè)成果的粗差 ， 以保障網(wǎng)的可靠性 。 由若干含有多條獨(dú)立觀測(cè)邊的閉合環(huán)所組成的網(wǎng) ， 稱為環(huán)形網(wǎng) 。 61 閉合環(huán)中基線邊數(shù)的限值 表 3 級(jí) 別 一 二 三 閉合環(huán)中的邊數(shù) ?4 ?5 ?6 62 環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)工作量較小 ， 且具有較好的自檢性和可靠性 ， 其缺點(diǎn)主要是 ， 非直接觀測(cè)的基線邊 （ 或間接邊 ） 精度比直接觀測(cè)邊低 ， 相鄰點(diǎn)間的基本精度分布不均勻 。 三角形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng) ， 是大地測(cè)量和精密工程測(cè)量中普遍采用的兩種基本圖形 。 這種網(wǎng)形的主要優(yōu)點(diǎn)，是觀測(cè)中通常只需要兩臺(tái) GPS接收機(jī)，作業(yè)簡(jiǎn)單。 其余均為非獨(dú)立基線向量 ， 可由獨(dú)立基線向量導(dǎo)出 ， 其數(shù)量為 。 參加同步觀測(cè)的儀器越多 ， 選取獨(dú)立基線向量的可能方式便迅速增加 。例如 ， 用 4臺(tái)儀器進(jìn)行了 2個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè) ， 這時(shí)可得 6條獨(dú)立基線向量 ， 其選取的基本方式 ， 可取以下五種 （ 圖 5） 。 在 GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中 ， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)網(wǎng)的用途 ， 提出確定網(wǎng)的基準(zhǔn)的方法和原則 。 GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì) ， 一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問(wèn)題 。 70 約束平差法 ， 在確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)的同時(shí) ， 對(duì) GPS網(wǎng)的方向和尺度也會(huì)產(chǎn)生影響 ， 其影響程度 ， 與約束條件的多少 ， 及所取觀測(cè)值的精度有關(guān) 。在一般情況下，對(duì)于一些區(qū)域性的 GPS網(wǎng)，如城市、礦山和工程 GPS網(wǎng)，其是否精確位于地心坐標(biāo)系統(tǒng)，并不特別重要，因此，這時(shí)多采用最小約束平差法。 但由于點(diǎn)位的選擇 ， 對(duì)于保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行和可靠地保持測(cè)量結(jié)果 ， 具有重要意義 ， 所以 ， 在選點(diǎn)工作開(kāi)始之前 ， 應(yīng)充分收集和了解有關(guān)測(cè)區(qū)的地理情況 ， 以及原有測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的分布及保存情況 ， 以便確定適宜的觀測(cè)站位置 。 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 （ 附錄五 、 六 ） ； lGPS網(wǎng)選點(diǎn)圖； l選點(diǎn)工作技術(shù)總結(jié) 。 而建立的各種監(jiān)測(cè)網(wǎng) ， 以及大范圍的高精度 GPS網(wǎng) ， 其網(wǎng)點(diǎn)的位置 ， 必須可靠地加以標(biāo)志 。 關(guān)于各種標(biāo)石的構(gòu)造可參見(jiàn)附錄七 。 擬定觀測(cè)計(jì)劃的依據(jù)是： GPS網(wǎng)的布設(shè)方案 ， 規(guī)模大小 ， 精度要求 ， GPS衛(wèi)星星座 ， 參加作業(yè)的 GPS接收機(jī)數(shù)量以及后勤保障條件 （ 運(yùn)輸 、 通信 ） 等 。 前已指出 ， 當(dāng)參加作業(yè)的接收機(jī)數(shù)為 ki， 則每一時(shí)段可得觀測(cè)基線向量數(shù)為 ki (ki1)/2 其中包括獨(dú)立觀測(cè)向量數(shù) (ki1)和多余觀測(cè)向量數(shù) （ ki1） (ki2)/2。 當(dāng)實(shí)行分區(qū)觀測(cè)時(shí) ， 為了增加網(wǎng)的整體性 ， 提高網(wǎng)的精度 ， 相鄰分區(qū)應(yīng)設(shè)置公共點(diǎn)數(shù) ， 又會(huì)延緩測(cè)量工作的進(jìn)程 ， 這在實(shí)際工作中 ， 應(yīng)根據(jù)網(wǎng)的用途慎重考慮 。 81 3. 關(guān)于衛(wèi)星的可見(jiàn)性預(yù)報(bào)及觀測(cè)時(shí)段的選擇 因?yàn)橛^測(cè)衛(wèi)星的幾何分布 ， 對(duì) GPS定位的精度具有重要影響 ，所以 ， 為了選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段 ， 擬定觀測(cè)計(jì)劃 ， 應(yīng)首先編制如GPS衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化圖 。 基值均不應(yīng)超過(guò)一定的要求 。 觀測(cè)工作的進(jìn)程計(jì)劃 ， 涉及到網(wǎng)的規(guī)模 、 精度要求 、 作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量和后勤保障條件等 ， 在實(shí)際工作中 ， 應(yīng)根據(jù)最優(yōu)化的原則合理擬定 。 其安置工作一般應(yīng)滿足以下要求： ?靜態(tài)相對(duì)定位時(shí) ， 天線安置應(yīng)盡可能利用三腳架 ， 并安置在標(biāo)志中心的上方直接對(duì)中觀測(cè) 。 ?天線底板上的圓水準(zhǔn)器氣泡必須居中 。 天線安置后 ， 應(yīng)在各觀測(cè)時(shí)段的前后 ， 各量測(cè)天線高一次 ，測(cè)量的方法按儀器的操作說(shuō)明執(zhí)行 。天線高的量測(cè)值應(yīng)為上下兩段距離之和 。 而且 ， 隨著接收機(jī)設(shè)備軟件和硬件的不斷發(fā)展 ， 接收機(jī)設(shè)備的操作方法也將有所變化 ， 自動(dòng)化的水平將不斷提高 。記錄的形式主要有以下兩種： （ 1） 觀測(cè)記錄 觀測(cè)記錄 ， 由接收設(shè)備自動(dòng)形成 ， 均記錄在存儲(chǔ)介質(zhì) （ 如磁帶 、磁卡或記憶卡等 ） 上 ， 其內(nèi)容包括 ， ?載波相位觀測(cè)值及相應(yīng)的觀測(cè)歷元； ?同一歷元的測(cè)碼偽距觀測(cè)值； ?GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)； ?實(shí)時(shí)絕對(duì)定位結(jié)果； ?測(cè)站控制信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息 。 為了保證記錄的準(zhǔn)確性 ， 測(cè)量手簿必須在作業(yè)過(guò)程中隨時(shí)填寫 ， 不得事后補(bǔ)記 。 接收機(jī)全面檢驗(yàn)的內(nèi)容 ， 包括一般檢視 、 通電檢驗(yàn) 、 試測(cè)檢驗(yàn)和隨機(jī)數(shù)據(jù)后處理軟件的檢測(cè) 。 96 3. 試測(cè)檢驗(yàn) 試測(cè)檢驗(yàn)應(yīng)在不同長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)基線上 ， 或?qū)ＴO(shè)的 GPS測(cè)量檢驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行 。 另外 ， 天線底座的圓水準(zhǔn)器和光學(xué)對(duì)中器 ， 也都要在每年出測(cè)前進(jìn)行檢驗(yàn)和校正 。 對(duì)測(cè)量型 GPS接收機(jī) ， 其主要檢驗(yàn)內(nèi)容包括：衛(wèi)星預(yù)報(bào)及觀測(cè)計(jì)劃擬定功能的檢驗(yàn)；靜態(tài)定位軟件和網(wǎng)平差軟件功能的檢驗(yàn)；快速靜態(tài)定位軟件和實(shí)時(shí)定位軟件功能的檢驗(yàn)等 ， 并且通過(guò)上述檢驗(yàn) ， 在數(shù)據(jù)處理的精度 ， 使用的自動(dòng)化水平 ， 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的篩選 ， 周跳的判別與修復(fù) ， 整周未知數(shù)的解算能力以及網(wǎng)平差的功能等方面 ，對(duì)軟件作出評(píng)價(jià) 。 l零基線檢驗(yàn)法 。 現(xiàn)將測(cè)量型 GPS接收機(jī) ， 目前幾項(xiàng)主要的檢驗(yàn)內(nèi)容及檢驗(yàn)方法簡(jiǎn)介如下 。 97 4. 隨機(jī)數(shù)據(jù)后處理軟件的檢驗(yàn) 隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件 ， 是 GPS接收設(shè)備的重要組成部分 。 試測(cè)檢驗(yàn)是接收設(shè)備檢驗(yàn)的主要內(nèi)容之一 ， 凡是用于精密定位的接收設(shè)備 ， 都應(yīng)按作業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短 ， 至少在每年出測(cè)前進(jìn)行一次 。 95 2. 通電檢驗(yàn) 檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目包括：設(shè)備通電后有關(guān)信號(hào)燈 、 按鍵 、 顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況 ， 以及自測(cè)試系統(tǒng)的工作情況 。 93 第 5 節(jié) GPS接收設(shè)備的檢驗(yàn) GPS測(cè)量工作所采用的接收設(shè)備 ， 都必須對(duì)其性能和可能達(dá)到的精度水平進(jìn)行檢驗(yàn) ， 合格后方能參加作業(yè) 。 其記錄格式和內(nèi)容參寫附錄八 。 一般來(lái)說(shuō) ， 在外業(yè)觀測(cè)工作中 ， 操作人員應(yīng)注意以下事項(xiàng)： ?當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)聯(lián)結(jié)完全無(wú)誤后 ， 方可接通電源 ， 啟動(dòng)接收機(jī)； ?開(kāi)機(jī)后 ， 接收機(jī)的有關(guān)指和儀表數(shù)據(jù)顯示正常時(shí) ， 方能進(jìn)行自測(cè)試和輸入有關(guān)測(cè)站和時(shí)段控制信息； 90 ?接收機(jī)在開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后 ， 用戶應(yīng)注意查看有關(guān)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量 、 衛(wèi)星號(hào) 、 相位測(cè)量殘差 ， 實(shí)時(shí)定位結(jié)果及其變化 、 存儲(chǔ)介質(zhì)記錄等情況； ?在觀測(cè)過(guò)程中 ， 接收機(jī)不得關(guān)閉并重新啟動(dòng)；不準(zhǔn)改變衛(wèi)星高度角的限值；不準(zhǔn)改變天線高； ?每一觀測(cè)時(shí)段中 ， 氣象資料一般應(yīng)在時(shí)段始末及中間各觀測(cè)記錄一次 ， 當(dāng)時(shí)段較長(zhǎng)時(shí) （ 如超過(guò) 60分 ） ， 應(yīng)適當(dāng)增加觀測(cè)次數(shù)； ?觀測(cè)站的全部預(yù)定作業(yè)項(xiàng)目 ， 經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成 ， 且記錄與資料均完整無(wú)誤后 ， 方可遷站 。 觀測(cè)作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS衛(wèi)星信號(hào) ， 并對(duì)其進(jìn)行跟蹤 、處理和量測(cè) ， 以獲取所需要的定位信息和觀測(cè)數(shù)據(jù) 。 所謂天線高 ， 系指天線的相位中心 ， 至觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志中心頂端的垂直距離 。 定向誤差依定位的精度不同而異 ，一般應(yīng)不超過(guò) ?3?～ 5?。 ?當(dāng)天線需安置在三角點(diǎn)覘標(biāo)的基板上時(shí) ， 應(yīng)先將覘標(biāo)頂部拆除 ， 以防止對(duì)信號(hào)的干擾 。 PDOP的限制 表 6 級(jí) 別 A B C D、 E 單頻 /雙頻 雙頻 雙頻 雙頻或單頻 單頻或雙頻 標(biāo)稱精度 優(yōu)于5mm+ 優(yōu)于 5mm+1ppm 優(yōu)于5mm+2ppm 優(yōu)于5mm+3ppm 86 級(jí) 別 A B C D、 E 觀測(cè)量 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位 同步觀測(cè)接收機(jī)數(shù) ?4 ?3 ?2 ?2 GPS接收機(jī)的配置 續(xù)表 87 觀測(cè)工作 觀測(cè)工作主要包括：天線安置 ， 觀測(cè)作業(yè) ， 觀測(cè)記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量判定等 。 圖 6可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化 PDOP的限制 表 6 級(jí) 別 A B C D E PDOP ?4 ?6 ?8 ?10 ?10 84 4. 觀測(cè)進(jìn)程及調(diào)度計(jì)劃 最佳觀測(cè)時(shí)間確定后 ， 在觀測(cè)工作開(kāi)始之前 ， 須擬定觀測(cè)工作的進(jìn)程表及接收機(jī)的高度計(jì)劃 。 82 83 在 GPS測(cè)量中 ， 所測(cè)衛(wèi)星與觀測(cè)站所組成的幾何圖形 ， 其強(qiáng)度可取空間位置精度度因子 （ PDOP） 來(lái)表示 。 公共點(diǎn)數(shù)過(guò)少 ， 將使網(wǎng)的整體性變差 ， 影響網(wǎng)的精度 。 另外 ， 為了有助于外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢核 ， 增加可靠性 ， 通常根據(jù)不同的精度要求 ， 基線測(cè)量中 ， 同步觀測(cè)的時(shí)段數(shù)以及時(shí)段的長(zhǎng)度 ， 應(yīng)滿足表5規(guī)定 。 77 1. 觀測(cè)工作量的設(shè)計(jì)與計(jì)算 外業(yè)觀測(cè)的工作量 ， 與用戶的要求精度和采用的接收機(jī)類型和數(shù)量 ，以及作業(yè)模式等因素有關(guān) 。 其中 ， 有關(guān)儀器的檢驗(yàn) ， 將在 5節(jié)另行介紹 。 但是 ， 隨著 GPS定位技術(shù)的發(fā)展和普及 ， 重測(cè)一個(gè)點(diǎn) ，將可能比建造和長(zhǎng)久保持一個(gè)點(diǎn)更經(jīng)濟(jì) ， 那時(shí) ， 除上述以研究動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象為目的的監(jiān)測(cè)網(wǎng) 、 衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)和作為坐標(biāo)系統(tǒng)維持和傳遞國(guó)家 GPS控制網(wǎng)之外 ， 建造長(zhǎng)久保護(hù)的標(biāo)志點(diǎn) ， 可能將不再是必要的了 。 點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定 、 堅(jiān)固 ， 以利長(zhǎng)久保存和利用 。接收機(jī)天線與其距離 ， 一般不得小于 200m； 72 （ 2） 觀測(cè)站附近不應(yīng)有大面積的水域 ， 或?qū)﹄姶挪ǚ瓷?（ 或吸收 ） 強(qiáng)烈的物體 ， 以減弱多路徑效應(yīng)的影響； （ 3） 觀測(cè)站應(yīng)設(shè)在易于安置接收設(shè)備的地方 ， 且視場(chǎng)開(kāi)闊 。 71 第 3節(jié) 選點(diǎn)與建立標(biāo)志 選點(diǎn)工作 選點(diǎn) ， 即觀測(cè)站址的選擇 。雖然從理論上說(shuō) ， 在網(wǎng)的平差計(jì)算中 ， 給所有的已知位置以適當(dāng)?shù)臋?quán)的比例關(guān)系 ， 則是一個(gè)需要慎重考慮的問(wèn)題 。 前兩種方法 ， 對(duì) GPS網(wǎng)定位的約束條件最少 ， 所以 ， 通常稱為最小的約束法；而后兩種方法 ， 對(duì)平差計(jì)算則存在若干約束條件 ，其約束條件的多少 ， 取決于在網(wǎng)中所選點(diǎn)的數(shù)量 ， 這種方法 ， 通常稱為約束法 。 在僅含有相對(duì)觀測(cè)量的 GPS網(wǎng)中 ， 網(wǎng)的方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn) ， 由在平差計(jì)算中作為相關(guān)觀測(cè)量的基線向量唯一地確定；而網(wǎng)的位置基準(zhǔn) ， 則決定于所取網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)的近似值系統(tǒng)和平差方法 。 68 網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì) 網(wǎng)的基準(zhǔn)包括網(wǎng)的位置基準(zhǔn) 、 方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn) 。 在實(shí)際工作中 ， 可根據(jù)對(duì) GPS網(wǎng)的要求和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定 。 )1(21 ?ii kk)2)(1(21 ?? ii kk65 然而 ， 在 （ ki1） ki/2同步觀測(cè)的基線中 ， 如何選擇 (ki1)條獨(dú)立基線 ，卻具有一定的任意性 。 圖 3星形網(wǎng) 64 (3) 獨(dú)立基線向量的選擇 前已指出 ， GPS控制網(wǎng)一般應(yīng)由獨(dú)立觀測(cè)的基線向量構(gòu)成 。 63 ● 星形網(wǎng) 星形網(wǎng)的幾何圖形如圖 3所示 。 這種附合線與經(jīng)典測(cè)量中的附合導(dǎo)線相類似 。 不難理解 ， 由于這時(shí)網(wǎng)的自檢能力和可靠性 ， 與閉合環(huán)中所含基線邊的數(shù)量有關(guān) ， 所以 ， 根據(jù)網(wǎng)的不同精度要求 ，一般都規(guī)定閉合環(huán)中包含的基線邊 ， 不超過(guò)一定的數(shù)量 。 這種網(wǎng)形的主要缺點(diǎn)是觀測(cè)工作量較大 ， 尤其當(dāng)接收機(jī)的數(shù)量較少時(shí) ， 將使觀測(cè)工作的總時(shí)間大為延長(zhǎng) 。 圖形的基本形式如下 。 ● 為了便于 GPS的測(cè)量觀測(cè)和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè) ， GPS網(wǎng)點(diǎn)一般設(shè)在視野開(kāi)闊和交通便