【正文】 變化：天線的機械中心和電子相位中心一般不重合。 觀測誤差：主要是對中、整平及天線高量取。 時可使電磁
。 衛(wèi)星鐘差：目前鐘差可通過對衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測而精確地確定，鐘差對傳播距離的影響不會超過 6m，影響基線的相對誤差約 177。 RTK 精度影響因素 RTK 定位誤差 同信號傳播有關的誤差：包括電離層誤差、對流層誤差、多路徑效應、信號干 擾等。觀測者利用控制器既可察看 RTK系統(tǒng)的狀況，又能存儲坐標及其它信息 [14]。 RTK 系統(tǒng)組成 （ 1） 基準站 基準站設置在坐標為已知的參考點上， GPS 天線安置在參考點的上方。依據(jù)相對定位的原理實時解算并顯示用戶站的坐標信息及其精度 [18]。 GPS作業(yè)通過對某條基線一定時間內采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行解算，求出衛(wèi)星信號的整周未知數(shù) (模糊度 )，如果參加計算的數(shù)據(jù)量不足以確定出信號的整周未知數(shù)，則基線解算失敗。通常可根據(jù)情況，選取以下方法來確定： (1)選取網(wǎng)中～點的坐標值并加以固定，或給以適當?shù)臋啵? (2)網(wǎng)中的點均不固定，通過自由網(wǎng)擬合平差，確定網(wǎng)的位置基準； (3)在阿中選若干點的坐標值并加以固定； (4)選網(wǎng)中若干點 (直到全部點 )的坐標值并給以適當?shù)臋啵? 前兩種方法，對 GPS 網(wǎng)定位的約束條件最少，所以通常稱為最小約束法；而后兩 種方法，對平差計算則存在若干約束條件，其約束條件的多少，取決于在網(wǎng)中所選點的數(shù)量，這種方法通常稱為約束法。 布設 GPS網(wǎng)的基準包括網(wǎng)的位置基準、方向基準和尺度基準。 GPS網(wǎng)的設計已 免除了測角、邊角同測和測邊網(wǎng)等的傳統(tǒng)要求。 ②在精確獲取轉換參數(shù)的情況下，根據(jù)國家或地方坐標系的大地坐標以及該坐標系和 WGS84坐標系之間的轉換關系式進行坐標轉換后。 （ 3） 當只有 3 個起算數(shù)據(jù)時，可以對起算數(shù)據(jù)高程精度進行檢驗。 點名 自由誤差 高程 /H GOO1 GOO2 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G001 G010 G011 G008 G007 G006 G009 G002 G013 G012 G004 G003 S002 G011 G005 1 G011 G012 G013 S002 S003 S007 表 自由網(wǎng)平差基線解算成果表 點名 高程 中誤差 G001 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 G013 S002 已知 S003 已知 S007 已知 表 S002S003S007做控制點平差成果表 點名 高程 中誤差 G001 如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 G013 S002 S003 已知 S007 已知 表 S003S007做控制點處理成果表 點號 自由網(wǎng)平差 三個已 知點 差值 兩個已知點 差值 差值變化量 G001 G002 G003 G004 G005 G006 G007 G008 G009 G010 G011 G012 1 G013 S002 S003 S007 表 三種方法高程比較 通過數(shù)據(jù)比較分析，我們發(fā)現(xiàn)用兩種方法進行約束平差時，控制點的平面位置擬合 較好，但高程變化較大 ， 同一個未知點兩次平差結果高程最大變化量 ，高程中誤差最大也只有 ， 很顯然高程擬合的中誤差 是錯 的，不能很好的表示實際起算數(shù)據(jù)高程之間的擬合精度， 所以 有必要對 GPS 高程 擬合的中誤差的可靠性進行探討。當起算數(shù)據(jù)有 4個或 4個以上時，可以利用 符合路線法和檢查點法對起算點進行檢驗， 剔除誤差大的起算 點，以保證約束平差后 GPS單位權中誤差符合規(guī)范要求。傳統(tǒng)的起算數(shù)據(jù)檢驗方法主要有方差檢驗法、附合路線法和檢查點法 三種 。若將這些存在較大誤差的己知點作為平差計算或坐標轉換的約束，其結果 嚴重影響 GPS測量的原有精度。所以對精密相對定位而言 ,這種影響是不容忽視的。 當衛(wèi)星信號被重新鎖定后 ,被測載波相位的小數(shù)部 仍 是連續(xù)的 ,可這時整周數(shù)卻不再是連續(xù)的。 (2)接收機鐘差 GPS接收機一般采用石英鐘，穩(wěn)定度大約為 lO11，比衛(wèi)星的鐘差要大 2～ 3個數(shù)量 級。 GPS測站應遠離具有電磁波強輻射源的地方，如雷達、電臺、微波中繼站等設施附近。 無論 1 是碼觀測值還是載波相位觀測值，都受多 路徑誤差的影響，其中碼觀測值的多路徑影響更為復雜。與對流層折射的影響相似，電離層折射影響是指電磁波信號的傳播速度在通過電離層時發(fā)生變化，導致測距成果產(chǎn) 生系統(tǒng)性偏差。 如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 與傳播路徑有關的誤差 （ 1）對流層折射影響 對流層指的是地面到高度 40km的大氣層。 對衛(wèi)星鐘差來說，可以采用接受衛(wèi)星導航電文的方式，根據(jù)改正模型（由 GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)提供）來計算改正數(shù)，改正后的衛(wèi)星鐘能夠達到 20ns的精度，相當于 6m的距離誤差。系統(tǒng)誤差主要有接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差、對流層折射誤差和電離層折射誤差等。用戶站接收來自基準站的載波相位和 GPS衛(wèi)星的載波相位，然后組成相位差分觀測值實時處理，給出實時的精度達到厘米級的定位結果。比如用整周模糊度快速逼近技術 (FARA)， 5分鐘就能完成基線觀測任務，往返重復設站 (re—occupation)，動態(tài) (kinematic)和準動態(tài) (stop and go)來提高 GPS的作業(yè)效率。 目前偽 距差分是 GPS 接收機中用途最廣的一種技術，大部分的商用差分 GPS接收機都采用了這種技術。不同的是當發(fā)送改正數(shù)的內容不一樣時，其差分定位精度就不同。動態(tài)相對定位是把一臺接收 機安置在基準站上固定不動，另一臺接收機安置在運動的 1 載體上，然后兩臺接收機同步觀測相同衛(wèi)星，觀測運動點相對基準站的實時位置。站間求差能夠消除或很大的減弱與傳播介質和衛(wèi)星有關的誤差影響，在衛(wèi)星間求差則可消除或減弱與測站相關誤差的影響，因此接收機鐘差就可忽略。 ：對不同測站，同步觀測相同的衛(wèi)星所得觀測量之差。在一個觀測站上有 3個獨立的距離觀測量就夠了 ,但由于 GPS采用的是單程測距原理 ,同時用戶接收機鐘與衛(wèi)星鐘難以保持嚴格的同步，因此實際觀測的測站至衛(wèi)星間距離受到衛(wèi)星鐘和接收機鐘同步差的影響 (所以叫做偽距 )。靜態(tài)定位是指將接收機安置其上觀測幾分鐘至更長的時間，確定這個點的三維坐標。天線基座中的前置放大器將信號放大，由同軸電纜接入主機。主控站位于美國本土，主要負責協(xié)調管理地面監(jiān)控系統(tǒng)。對赤道面傾角為 55176?？稍谌魏蔚臅r間和地方連續(xù)進行 GPS 觀測，一般不會受 天氣狀況影響。 觀測時間短?，F(xiàn)在這一定位技術已廣泛應用于工程測量、大地測量、地籍測量、地殼變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、航空攝影和海洋測繪、運載工具導航和管制、工程變形監(jiān)測和地球動力學等許多測量領域。 本文的內容安排如下： 第一章首先介紹了 GPS在 測繪領域的 巨大優(yōu)勢和潛力， 本文的研究背景與意義，國內外研究現(xiàn)狀。 20世紀 80年代末期以來， GPS技術在我國測繪、航天、地質、航道、海洋、交通、水利、石油、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和信息等行業(yè)獲得了廣泛應用。依據(jù) GLONASS全球觀測網(wǎng)的測量成果，解算出 WGS84坐標與 PZ90坐標和 ITRF坐標之間的參數(shù)。其精度與靜態(tài)測量相比存在一定的差距 ，還有可靠性不高，缺少檢核條件等缺點。它不僅周期長，花費的代價大，隨著時間的推移，大量點位遭到破壞，使傳統(tǒng)的工程控制測量難以實施，且施測過程中還必須考慮通視條件和圖形結構，使工程測量的精度和效率受到很大影響。鑒于上述原因， 美國國防部于 1973年批準陸、海、空三軍共同研制第二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，英文為 Navigation Sstellite Timing And Ranging/Global Positioning System[1]，簡稱 GPS。 本文首先 分析了研究意義 及發(fā)展現(xiàn)狀， 介紹了 GPS的系統(tǒng)組成與測量原理。 隨著 GPS 定位技術的不斷發(fā)展及其在測量中日益深入廣泛的應用 ,對 其測量精度的要求越來越高。由于衛(wèi)星軌道太低，受大氣阻力和引力場的影響較大，限制了定位經(jīng)度。而傳統(tǒng)的大地測量，首先是在全國范圍內布 設高精度的一等鎖和二等網(wǎng)，然后逐級加密出三、四等網(wǎng)，為工程控制測量提供起算點。動態(tài)GPS的應用使測量人員投入減少，觀測時間縮短，由于不受通視條件和網(wǎng)形等條件的影響，提高了工作效率，但是同時由于動態(tài) GPS 測量沒有靜態(tài)測量的約束條件，不能直接衡量它的觀測精度，無法滿足控制測量的要求。 這次聯(lián)測在美國、俄羅斯、中國香港、臺灣和法國等 26個國家和地區(qū)布設了 61個觀測站，國際激光測距服務中心也參加了 GLONASS／ GPS國際大聯(lián)測，它組織了中國、日本、美國和澳大利亞等 15個國家， 30臺衛(wèi) 星激光測距儀，對 9顆 GLONASS導航衛(wèi)星激光測距。并 已 研究建立 了 自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。針對不同工程的不同要求，以具體工程數(shù)據(jù)加以理論分析，探討出比較合理的 提高 GPS在工程測量應用中精度的 方法 來指 導工程實踐；在動態(tài) RIK部分，分析其誤差來源的若干因 素， 得出一些指導工程實踐的結論。 GPS定位技術以其高自動化和所達到的精度，也引起了測量工作者極大的興趣，使其在應用基礎的研究、新應用領域的開拓、軟件和硬件的開發(fā)等方面，都得到蓬勃發(fā)展。已完成的大量 GPS 測量表明，在小于 50 千米的基線上，其相對定位精度可達 1～ 2ppm，基線越長，他的相對精度就越高。 全天候作業(yè)。 如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 圖 空間 衛(wèi)星部分 如圖 ， 21+3 顆衛(wèi)星分布在六個獨立軌道上，每個軌道有 4 顆衛(wèi)星，各軌道升交點赤經(jīng)相差 60176。 地面監(jiān)控部分 地面監(jiān)控部分包括一個主控站、三個信息注入站和五個監(jiān)測站。通常采用全方位形的天線，以便采集各方位衛(wèi)星信號。對待定點來說，依據(jù)其運動的狀態(tài)分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。 絕對定位的實質就是測量學中空間距離后方交會。當前普遍采用在觀測值之間求差的方法來提高相對定位的精度。 ：對站間單差再次在星間求差。 靜態(tài)相對定位一般采用載波相位觀測值作為基本觀測量，這種方法是當前 GPS定位精度最高的方法，廣泛應用于工程測量、大地測量和地殼變形監(jiān)測等精密測量領域。這三類差分方式的工作原理相同，都是基準站發(fā)送改正數(shù)，然后用戶站接收，對其測量結果改正以得到精確的定位結果。位置差分法適用于基準站和用戶的距離在 100km以內的情況 [12]。因而尋求快速測量的方法就應運而生。和偽距差分的原理相同，載波相位差分技術是由基準站通過數(shù)據(jù)鏈的方式實時把它的載波觀測量以及站點坐標信息一起傳送給用戶站。其中偶然誤差主要包括多路徑效應引起的誤 1 差、測量觀測誤差等。即使 GPS衛(wèi)星使用的是高精度的銫、銣原子鐘，精度達到 1014級別，但任不可避免誤差的影響。所以當基線測量的距離較長時，可利用亞米的精密星歷，或用短弧法，把部分衛(wèi)星軌道參數(shù)同基線向量一并解算。 （ 2）電離層折射影響 電離層是指高度在 70km到 100km間的大氣層。 多路徑誤差 有常數(shù)部分和周期性部分， 通過延長觀測時間 能夠減弱周期部分的多路徑誤差，常數(shù)部分會在同 一地點將重復出現(xiàn)， 連續(xù)觀測幾天 也無法 消除或減弱。 站附近有高層建筑物時，衛(wèi)星信號會 被 墻壁反射 到天線， 選站時應注意 遠離 這些建筑物 。分辨誤差通常認為是信號波長的 l％ ，通過增加觀測次數(shù)，可減弱分辨誤差。但 中途 若 衛(wèi)星信號被阻擋或受到干擾 ,則接收機的跟蹤可能中斷。天線相位中心的偏差對相對定位結果的影響 ,根據(jù)天線性能的好壞 ,可達數(shù)毫米甚至數(shù)厘米。實踐證明；重合點的誤差和點位分布將影響 GPS網(wǎng)約束平差的精度，由于設置控制點的建筑物形 變等原因，引起這些己知點的坐標有 時可能存在較大的誤差。 在進行 GPS網(wǎng)的約束平差或聯(lián)合平差時，為了保證 GPS控制網(wǎng)的精度不 因 束數(shù)據(jù)的影響而顯著降低， 有必要檢驗起算數(shù)據(jù)的質量 。 大多數(shù)情況下，約束平差的精度比無約束平差的精度要低。 為 檢驗起算數(shù)據(jù)精度，進行如下數(shù)據(jù)處理： 進行 行自由網(wǎng)平差 (表 3． 1)； 用控制點 S002S