【正文】 ic Information System 地理信息系統(tǒng)）能夠?qū)⒏鞣N信息同空間地理位置有機(jī)結(jié)合起來，將地理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、 RS、 GPS和 INTERNET等技術(shù)相融合實現(xiàn)綜合分析處理，以數(shù)字化的手段統(tǒng)一實現(xiàn)對整個地球及其相關(guān)現(xiàn)象的重現(xiàn)和認(rèn)識及對空間環(huán)境的多分辨率、三維描述，以處理自然和社會活動諸方面的問題，建立具有生物物理和社會經(jīng)濟(jì)各方面資料的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫 和綜合信息數(shù)據(jù)庫。 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建立以 PC ARC/INFO、 ARCVIEW為軟件平臺，按 WGS84坐標(biāo)系和 UTM投影方式制成電子 地圖，開發(fā)軟件為 ARCVIEW、 MAPINFO等?；鶞?zhǔn)站設(shè)于安徽省科委院內(nèi)。 注意測量環(huán)境對衛(wèi)星信號接收的影響：在山區(qū)、茂密森林和高大建筑附近，需隨時注意天線對天空的可視范圍，保證接收到可進(jìn)行 3維計算的 4顆以上衛(wèi)星的信號。 GPS作為一種便捷的科學(xué)工具將在空間科學(xué)領(lǐng)域獲 得廣泛的應(yīng)用。 GPS通過計算同一時刻地面接收設(shè)備到多顆衛(wèi)星之間的偽距離，來確定地面點的坐標(biāo)。其中系統(tǒng)誤差無論從誤差的大小還是對定位誤差的危害性來講都比偶然誤差要大的 多，它是 GPS測量的主要誤差來源。電離層中的氣體分子由于受到太陽等天體各種射線輻射，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離形成大量的自由電子和正離子。電磁波通過電離層所產(chǎn)生的折射改正數(shù)與電磁波頻率 ?的平方成反比。 2 利用電離層改正模型加以修改。計算結(jié)果表明，無論在何種情況下改進(jìn)模型的精度均優(yōu)于 2mm。 這種方法對于短基線（小于 20KM）的效果尤為明顯，這時經(jīng)電離層折射改正后的基線長度的殘差一般為 1ppm?D。 對流層折射誤差與地面氣候、大氣壓力、溫度和濕度變化密切相關(guān)，這也是對流層折射比電離層折射更復(fù)雜。常用的各種更正模型是利用 氣象參數(shù)進(jìn)行計算更正。但是，隨著同步觀測站之間距離增大，求差方法的有效性也將隨之降低。由于衛(wèi)星在運(yùn)動中受到多 種攝動力的復(fù)雜影響，而通過地面監(jiān)測站又難以充分可靠地測定這些作用力并掌握它們的作用規(guī)律，因此在星歷預(yù)報時會產(chǎn)生較大的誤差。建立 GPS衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)，進(jìn)行獨(dú)立定軌。利用兩個或多個觀測站上，對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，以減弱衛(wèi)星星歷誤差的影響。盡管 GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘（銣鐘或銫鐘），但與理想的 GPS時之間仍存在偏差或漂移。 與接收機(jī)有關(guān)的誤差 GPS接收機(jī)一般采用高精度的石英鐘，其穩(wěn)定度很高。 2 認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，建立接收機(jī)的鐘差數(shù)學(xué)模型，并在觀測量的平差計算中求解模型的系數(shù)?？墒菍嶋H上天線的相位中心隨著信號輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，即觀測時相位的瞬時位置（一般稱相位中心）與理論上的相位中心有所不同，這種差別叫天線相位中心的位置偏差。如當(dāng)天線高度為 ，置平誤差為 ，可能會產(chǎn)生對中誤差 3mm。 多路徑效應(yīng)是 GPS測量中一種重要的誤差源，將嚴(yán)重?fù)p害 GPS測量的精度，嚴(yán)重時還將引起信號的失鎖。灌木叢、草和其它地面植被能較好地吸收微波信號的能量，是較理想的設(shè)站地址。（ 3）測站應(yīng)離開高層建筑物。（ 2）改進(jìn)接收天線。 GPS RTK技術(shù)研究 1 RTK技術(shù) RTK（ Real Time Kinematic）技術(shù)是差分 GPS 定位技術(shù)，也稱載波相位差分技術(shù)。 2 RTK正常工作的基本條件 基準(zhǔn)站和移動站同時接收到 5顆以上 GPS衛(wèi)星信號。 3 RTK的精度 RTK技術(shù)采用求差法降低了載波相位的測量改正后的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測量精度達(dá)到厘米級，一般系統(tǒng)標(biāo)稱精度為 1CM+2PPM。 RTK的測高精度：為檢驗 Ashtech Z—12的測高精度（標(biāo)稱精度為垂直 30MM+2PPM），通過對 462個點的觀測誤差分析，得出： （ 1） 程觀測平均值為 ，標(biāo)準(zhǔn)差 8MM。 （ 3） 當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目超過 6顆時，標(biāo)準(zhǔn)差變化不顯著，當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目為 5顆時，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度。 表 1 三種頻率信號的特點 頻段 比較 UHF VHF HF 傳播方式 直線傳播 直線傳播 電離層反射 傳播距離（ KM） 0—50 50—100 100 繞射性能 很小 很小 大 盲區(qū) 無 無 有 噪聲 很小 很小 大 投資比 1 1 50 采用 30W電臺數(shù)據(jù)鏈的傳輸距離比較： 目前，在國際測繪領(lǐng)域的 RTK應(yīng)用中，無論單頻和雙頻 RTK系統(tǒng)，都采用 UHF電臺播發(fā)差分信號。因此，為了接收到基準(zhǔn)站播發(fā)的差分信號要求基準(zhǔn)站和移動站的天線必須滿足 ―電磁波通視 ‖——即電磁波能從基準(zhǔn)站通過直射、繞射和反射等 傳播方式有效地到達(dá)移動站，這樣在平坦地區(qū)的幾公里范圍內(nèi)，一般都能順利進(jìn)行RTK測量。 （ 3）提高基準(zhǔn)站和流動站天線的架設(shè)高度。 （ 2）同距離有關(guān)的誤差：包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差等。天線相位中心的變化，可使點位坐標(biāo)的誤差一般達(dá)到 3—5CM。多路徑誤差一般為幾 CM，高反射環(huán)境下可超過 10CM。 D、 基準(zhǔn)站附近輔設(shè)吸收電波的材料。 （ 4） 氣象因素：快速運(yùn)動的氣象鋒面，可能導(dǎo)致觀測坐標(biāo)的變化達(dá)到 1—2DM。 （ 1） 軌道誤差：目前，軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為 1PPM，就短基線（ 10KM）而言，對結(jié)果影響可以忽略不計。 B、 利用兩個以上觀測站同步觀測量求差（短基線）。 （ 3） 對流層誤差：對流層誤差同點間距離和點間高差密切相關(guān)，一般可打 3PPM。但是，移動站在城鎮(zhèn)區(qū)作業(yè)時，如兩點之間有房屋遮擋，即使相距 1KM也很難接收到差分信號。如美國 Ashtech生產(chǎn)的 Z—X雙頻 RTK在良好的環(huán)境條件下初始化需時間為 2—10S，在不良環(huán)境條件下，仍能較順利地進(jìn)行 RTK測量，主要是這種機(jī)型擁有先進(jìn)的 Z—跟蹤專利技 術(shù)、快速 RTK（INSTANT—RTK）技術(shù)和多路徑消減專利技術(shù)，實驗表明，即使測區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣，其觀測值點位中誤差仍在 177。即在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài) DPS或全站儀多測出一些控制點，然后用 RTK測出這些控制點的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā) 現(xiàn)問題采用措施改正。在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準(zhǔn)站，每個基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關(guān)有選擇性地分別接收每個基準(zhǔn)站繁榮改正數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。 RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足 ―電磁波通視 ‖，因此，和傳統(tǒng)測量相比， RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地面障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足 RTK的基本條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)，使測量工作變的更容易更輕松。 操作簡單，容易使用，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。 天空環(huán)境影響。 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。 初始化能力和所需時間問題。如擁有先進(jìn)技術(shù)的 Ashtech Z—X雙頻 RTK測量系統(tǒng)，它能夠在困難條件下快速初始化而獲得厘米級精度。 RTK耗電量較大，需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，在電 力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)受到限制。要解決此類問題，首先要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機(jī)種，然后，要在布控制點時多布置一些 ―多余 ‖控制點，作為 RTK測量成果質(zhì)量控制的檢核點。 布控制點。 目標(biāo)點施測。 第一個觀測點如果找不到已知坐標(biāo)點，則應(yīng)該在基準(zhǔn)站附近施測得出第一個固定解成果，有羅盤儀和距離反算法檢核成果精度和可靠性。若不行在考慮搬站。 GPS技術(shù)在南寧 合浦 C級 GPS網(wǎng)測量中的應(yīng)用 廖超明 1 班統(tǒng)元 2 1廣西測繪局國土測繪處 2廣西第一測繪院 【摘 要】 廣西測繪局從 1997年開始，應(yīng)用 GPS技術(shù) 在我區(qū)進(jìn)行 C級 GPS網(wǎng)施測，現(xiàn)已取得顯著成績。限于當(dāng)時的測量條件，一、二等三角網(wǎng)布設(shè)得較稀疏，并且遭受各種自然因素和人為因素的破壞，現(xiàn)已難以滿足我區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要?，F(xiàn)以 ―南寧 —合浦 C級 GPS網(wǎng) ‖為例，介紹 GPS技術(shù)在施測高等級控制網(wǎng)的作業(yè)流程、精度分析方法。外業(yè)觀測技術(shù)指標(biāo)如下： 衛(wèi)星高度角 ≥15176。 3． 數(shù)據(jù)處理及精度分析 基線解算 在《 GPSSurvey v》軟件 平臺上進(jìn)行基線解算。根據(jù)實踐經(jīng)驗，評定 C級 GPS網(wǎng)基線成果的相 對質(zhì)量指標(biāo)范圍如下： RMS≤， RATIO≥3， Reference Variance≤5。 平差計算與精度分析 在《 》平差軟件平臺上進(jìn)行網(wǎng)平差計算。把精選的 221條基線全部參與三維無約束平差，以 8號點作為松弛約束點，得到三維無約束平差成果。 二維約束平差 坐標(biāo)系統(tǒng)：國家 1980西 安坐標(biāo)系。二維平差成果基線及點位精度統(tǒng)計分析如表（ 4）、表（ 5）： 表 (4) 基線及點位精 度統(tǒng)計表 最 優(yōu) 最 差 平均值 基線相對誤差 1/6720957 1/294881 1/1332502 點位誤差 (cm) 表 (5) 點位誤差區(qū)間統(tǒng)計表 點位誤差區(qū)間 (cm) 0～ ～ ～ 點 數(shù) 49 34 1 比 例 58% 41% 1% 全網(wǎng)二維約束平差后最弱邊長相對中誤差為 1/294881，平均邊長相對中誤差為 1/133萬，全網(wǎng)邊長相對中誤差精度符合限差要求。二維約束平差計算時，平差軟件自動剔除 Ⅰ 那雷后背山和 Ⅰ 中吾山，使其不參與約束平差，在表（ 6）分析中也可看到這 2個點與另外的一等三角點存在不兼容性。 通過 22個水準(zhǔn)點正常高 H85與三維平差得到的同名點大地高 H84作比較，可知本測區(qū)高程異常 ξ值變化趨勢呈西北向東南逐漸變大，在沿海一帶 ξ值變化緩慢。 表 (7) 新、舊高程值較差表 點 名 較 差 (m) 備 注 點 名 較 差 (m) 備 注 Ⅲ 西郁 80 +.015 Ⅲ 蝴蝶地 +.004 Ⅳ Ⅲ 平欽 33 +.059 Ⅲ 付南橋 Ⅳ Ⅰ 南廉 33 +.050 Ⅰ 4. 體會 應(yīng)用 GPS技術(shù)施測大范圍、高等級控制網(wǎng)，效率高，精度好。 在高程異常變化較緩慢的測區(qū)，采用聯(lián)測幾何水準(zhǔn)方法進(jìn)行 GPS高程擬合計算， GPS高程擬合成果是可達(dá)到等外水準(zhǔn)測量成果精度； 施測長邊 GPS控制網(wǎng)，應(yīng)選用雙頻 GPS接收機(jī)。本文介紹的就是我們在實際工作中求解該參數(shù)的方法。兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換有七參數(shù)法、五參數(shù)法、和三參數(shù)法。并到測繪管理部門抄取這些點的 54北京坐標(biāo)系的高斯平面直角坐標(biāo) (x、 y)，大地經(jīng)緯度（ B、 L），高程 h ，高程異常值 ξ和WGS84坐標(biāo)系的大地經(jīng)緯度（ B、 L），大地高 H。 三．計算三維直角坐標(biāo) X、 Y、 Z 大地坐標(biāo)系與空間直角坐標(biāo)系之間的關(guān)系 如下圖。 (注：手持 GPS存儲的是 WGS84大地坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換到用戶坐標(biāo)系后顯示的是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)值 ) 把第三步求得的兩組三維直角坐標(biāo)值分別代入（ 41）式，求出 DX、 DY、 DZ、 DA、 DF值。輸入這些參數(shù)后，應(yīng)拿到實地檢測，檢驗這五個參數(shù)是否正確。 檢測坐標(biāo)比較表： 特征點 實測 Y 實測 X 已知 Y 已知 X △ Y △ X √△△ 1 3051 1948 3052 1946 2 3044 1956 3044 1954 3 3039 1952 3038 1949 4 3045 1942 3047 1942 5 3196 2058 3200 2053 6 3001 2232 3103 2229 7 3139 2196 3142 2193 從上表可以看出，最大點位誤差 ，最小點位誤差 ，點位誤差并不大，以目前市面上出售的手持 GPS（標(biāo)稱的單機(jī)定位精度一般為 1015米）來說，在沒有進(jìn)行差分的情況下，達(dá)到這種精度，應(yīng)該說還是比較高的。 關(guān)鍵詞 GPS水準(zhǔn)；擬合方式；統(tǒng)計分析；選擇 國國內(nèi)外許多試驗和實測成果業(yè)已表明， GPS測量方法可以替代傳統(tǒng)的地面平面控制測量，但用來替代常規(guī)幾何水準(zhǔn)測量尚有待進(jìn)一步研究解決。欲在聯(lián)測的重合起算高程點極其有限或僅僅滿足起算點數(shù)要求的情況下，通過對各種擬合方式所得的平差結(jié)果進(jìn)行分析檢驗，選擇 GPS水準(zhǔn)最佳擬合方式，使所得成果更為可靠，是一項十分有意義的工作。 從從上式可知： Hg可以由 GPS相位測量精確測定，如何求得正常高，關(guān)鍵在求解各點的高程異常 △ ξ。利用這些重合已知高程點的高程異常值 Δξ和坐標(biāo)值，即可按最小二乘法求出擬合方程的待定系數(shù)及待定點正常高。 D、 E級 GPS平面精度相當(dāng)高，點位中誤差都在 3cm以內(nèi)，邊長相對中誤差都優(yōu)于 1/8萬。現(xiàn)分別對兩個測區(qū)的結(jié)果 、 max、擬合平差輸出的 mh平均值 m及有關(guān)網(wǎng)形的基本情況進(jìn)行統(tǒng)計，分別列于表 表 2。 3）若起算數(shù)據(jù)剛好達(dá)到某種擬合方式數(shù)字模型所需的個數(shù)時，由于沒有多余的檢核條件，往往會產(chǎn)生