【正文】 變化：天線的機(jī)械中心和電子相位中心一般不重合。 觀測(cè)誤差：主要是對(duì)中、整平及天線高量取。 時(shí)可使電磁
。 衛(wèi)星鐘差：目前鐘差可通過對(duì)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)而精確地確定，鐘差對(duì)傳播距離的影響不會(huì)超過 6m，影響基線的相對(duì)誤差約 177。 RTK 精度影響因素 RTK 定位誤差 同信號(hào)傳播有關(guān)的誤差：包括電離層誤差、對(duì)流層誤差、多路徑效應(yīng)、信號(hào)干 擾等。觀測(cè)者利用控制器既可察看 RTK系統(tǒng)的狀況，又能存儲(chǔ)坐標(biāo)及其它信息 [14]。 RTK 系統(tǒng)組成 （ 1） 基準(zhǔn)站 基準(zhǔn)站設(shè)置在坐標(biāo)為已知的參考點(diǎn)上， GPS 天線安置在參考點(diǎn)的上方。依據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)解算并顯示用戶站的坐標(biāo)信息及其精度 [18]。 GPS作業(yè)通過對(duì)某條基線一定時(shí)間內(nèi)采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，求出衛(wèi)星信號(hào)的整周未知數(shù) (模糊度 )，如果參加計(jì)算的數(shù)據(jù)量不足以確定出信號(hào)的整周未知數(shù)，則基線解算失敗。通?？筛鶕?jù)情況，選取以下方法來確定： (1)選取網(wǎng)中～點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或給以適當(dāng)?shù)臋?quán)； (2)網(wǎng)中的點(diǎn)均不固定，通過自由網(wǎng)擬合平差，確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)； (3)在阿中選若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定； (4)選網(wǎng)中若干點(diǎn) (直到全部點(diǎn) )的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)； 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。 布設(shè) GPS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)。 GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)已 免除了測(cè)角、邊角同測(cè)和測(cè)邊網(wǎng)等的傳統(tǒng)要求。 ②在精確獲取轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下，根據(jù)國(guó)家或地方坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)以及該坐標(biāo)系和 WGS84坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后。 （ 3） 當(dāng)只有 3 個(gè)起算數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)起算數(shù)據(jù)高程精度進(jìn)行檢驗(yàn)。 點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)平差成果表 點(diǎn)名 高程 中誤差 G001 如何提高 GPS 在工程測(cè)量應(yīng)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(diǎn)處理成果表 點(diǎn)號(hào) 自由網(wǎng)平差 三個(gè)已 知點(diǎn) 差值 兩個(gè)已知點(diǎn) 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(jìn)行約束平差時(shí)，控制點(diǎn)的平面位置擬合 較好，但高程變化較大 ， 同一個(gè)未知點(diǎn)兩次平差結(jié)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(cuò) 的，不能很好的表示實(shí)際起算數(shù)據(jù)高程之間的擬合精度， 所以 有必要對(duì) GPS 高程 擬合的中誤差的可靠性進(jìn)行探討。當(dāng)起算數(shù)據(jù)有 4個(gè)或 4個(gè)以上時(shí)，可以利用 符合路線法和檢查點(diǎn)法對(duì)起算點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)， 剔除誤差大的起算 點(diǎn)，以保證約束平差后 GPS單位權(quán)中誤差符合規(guī)范要求。傳統(tǒng)的起算數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法主要有方差檢驗(yàn)法、附合路線法和檢查點(diǎn)法 三種 。若將這些存在較大誤差的己知點(diǎn)作為平差計(jì)算或坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的約束，其結(jié)果 嚴(yán)重影響 GPS測(cè)量的原有精度。所以對(duì)精密相對(duì)定位而言 ,這種影響是不容忽視的。 當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)被重新鎖定后 ,被測(cè)載波相位的小數(shù)部 仍 是連續(xù)的 ,可這時(shí)整周數(shù)卻不再是連續(xù)的。 (2)接收機(jī)鐘差 GPS接收機(jī)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(gè)數(shù)量 級(jí)。 GPS測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離具有電磁波強(qiáng)輻射源的地方，如雷達(dá)、電臺(tái)、微波中繼站等設(shè)施附近。 無論 1 是碼觀測(cè)值還是載波相位觀測(cè)值，都受多 路徑誤差的影響，其中碼觀測(cè)值的多路徑影響更為復(fù)雜。與對(duì)流層折射的影響相似，電離層折射影響是指電磁波信號(hào)的傳播速度在通過電離層時(shí)發(fā)生變化，導(dǎo)致測(cè)距成果產(chǎn) 生系統(tǒng)性偏差。 如何提高 GPS 在工程測(cè)量應(yīng)用中的精度 1 與傳播路徑有關(guān)的誤差 （ 1）對(duì)流層折射影響 對(duì)流層指的是地面到高度 40km的大氣層。 對(duì)衛(wèi)星鐘差來說，可以采用接受衛(wèi)星導(dǎo)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(jì)算改正數(shù)，改正后的衛(wèi)星鐘能夠達(dá)到 20ns的精度，相當(dāng)于 6m的距離誤差。系統(tǒng)誤差主要有接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差、對(duì)流層折射誤差和電離層折射誤差等。用戶站接收來自基準(zhǔn)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(cè)值實(shí)時(shí)處理，給出實(shí)時(shí)的精度達(dá)到厘米級(jí)的定位結(jié)果。比如用整周模糊度快速逼近技術(shù) (FARA)， 5分鐘就能完成基線觀測(cè)任務(wù)，往返重復(fù)設(shè)站 (re—occupation)，動(dòng)態(tài) (kinematic)和準(zhǔn)動(dòng)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(jī)中用途最廣的一種技術(shù)，大部分的商用差分 GPS接收機(jī)都采用了這種技術(shù)。不同的是當(dāng)發(fā)送改正數(shù)的內(nèi)容不一樣時(shí)，其差分定位精度就不同。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位是把一臺(tái)接收 機(jī)安置在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)的 1 載體上，然后兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)相同衛(wèi)星，觀測(cè)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)位置。站間求差能夠消除或很大的減弱與傳播介質(zhì)和衛(wèi)星有關(guān)的誤差影響，在衛(wèi)星間求差則可消除或減弱與測(cè)站相關(guān)誤差的影響，因此接收機(jī)鐘差就可忽略。 ：對(duì)不同測(cè)站，同步觀測(cè)相同的衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差。在一個(gè)觀測(cè)站上有 3個(gè)獨(dú)立的距離觀測(cè)量就夠了 ,但由于 GPS采用的是單程測(cè)距原理 ,同時(shí)用戶接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘難以保持嚴(yán)格的同步，因此實(shí)際觀測(cè)的測(cè)站至衛(wèi)星間距離受到衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘同步差的影響 (所以叫做偽距 )。靜態(tài)定位是指將接收機(jī)安置其上觀測(cè)幾分鐘至更長(zhǎng)的時(shí)間，確定這個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。天線基座中的前置放大器將信號(hào)放大，由同軸電纜接入主機(jī)。主控站位于美國(guó)本土，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)管理地面監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)赤道面傾角為 55176。可在任何的時(shí)間和地方連續(xù)進(jìn)行 GPS 觀測(cè)，一般不會(huì)受 天氣狀況影響。 觀測(cè)時(shí)間短?，F(xiàn)在這一定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量、大地測(cè)量、地籍測(cè)量、地殼變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、航空攝影和海洋測(cè)繪、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、工程變形監(jiān)測(cè)和地球動(dòng)力學(xué)等許多測(cè)量領(lǐng)域。 本文的內(nèi)容安排如下： 第一章首先介紹了 GPS在 測(cè)繪領(lǐng)域的 巨大優(yōu)勢(shì)和潛力， 本文的研究背景與意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 20世紀(jì) 80年代末期以來， GPS技術(shù)在我國(guó)測(cè)繪、航天、地質(zhì)、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(yīng)用。依據(jù) GLONASS全球觀測(cè)網(wǎng)的測(cè)量成果，解算出 WGS84坐標(biāo)與 PZ90坐標(biāo)和 ITRF坐標(biāo)之間的參數(shù)。其精度與靜態(tài)測(cè)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(diǎn)。它不僅周期長(zhǎng)，花費(fèi)的代價(jià)大，隨著時(shí)間的推移，大量點(diǎn)位遭到破壞，使傳統(tǒng)的工程控制測(cè)量難以實(shí)施，且施測(cè)過程中還必須考慮通視條件和圖形結(jié)構(gòu)，使工程測(cè)量的精度和效率受到很大影響。鑒于上述原因， 美國(guó)國(guó)防部于 1973年批準(zhǔn)陸、海、空三軍共同研制第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，英文為 Navigation Sstellite Timing And Ranging/Global Positioning System[1]，簡(jiǎn)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(cè)量原理。 隨著 GPS 定位技術(shù)的不斷發(fā)展及其在測(cè)量中日益深入廣泛的應(yīng)用 ,對(duì) 其測(cè)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(chǎng)的影響較大，限制了定位經(jīng)度。而傳統(tǒng)的大地測(cè)量，首先是在全國(guó)范圍內(nèi)布 設(shè)高精度的一等鎖和二等網(wǎng)，然后逐級(jí)加密出三、四等網(wǎng)，為工程控制測(cè)量提供起算點(diǎn)。動(dòng)態(tài)GPS的應(yīng)用使測(cè)量人員投入減少，觀測(cè)時(shí)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(shí)由于動(dòng)態(tài) GPS 測(cè)量沒有靜態(tài)測(cè)量的約束條件，不能直接衡量它的觀測(cè)精度，無法滿足控制測(cè)量的要求。 這次聯(lián)測(cè)在美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)香港、臺(tái)灣和法國(guó)等 26個(gè)國(guó)家和地區(qū)布設(shè)了 61個(gè)觀測(cè)站，國(guó)際激光測(cè)距服務(wù)中心也參加了 GLONASS／ GPS國(guó)際大聯(lián)測(cè)，它組織了中國(guó)、日本、美國(guó)和澳大利亞等 15個(gè)國(guó)家， 30臺(tái)衛(wèi) 星激光測(cè)距儀，對(duì) 9顆 GLONASS導(dǎo)航衛(wèi)星激光測(cè)距。并 已 研究建立 了 自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)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(cè)量應(yīng)用中精度的 方法 來指 導(dǎo)工程實(shí)踐；在動(dòng)態(tài) RIK部分，分析其誤差來源的若干因 素， 得出一些指導(dǎo)工程實(shí)踐的結(jié)論。 GPS定位技術(shù)以其高自動(dòng)化和所達(dá)到的精度，也引起了測(cè)量工作者極大的興趣，使其在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、新應(yīng)用領(lǐng)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(cè)量表明，在小于 50 千米的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá) 1～ 2ppm，基線越長(zhǎng)，他的相對(duì)精度就越高。 全天候作業(yè)。 如何提高 GPS 在工程測(cè)量應(yīng)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(gè)獨(dú)立軌道上，每個(gè)軌道有 4 顆衛(wèi)星，各軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)相差 60176。 地面監(jiān)控部分 地面監(jiān)控部分包括一個(gè)主控站、三個(gè)信息注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。通常采用全方位形的天線，以便采集各方位衛(wèi)星信號(hào)。對(duì)待定點(diǎn)來說，依據(jù)其運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。 絕對(duì)定位的實(shí)質(zhì)就是測(cè)量學(xué)中空間距離后方交會(huì)。當(dāng)前普遍采用在觀測(cè)值之間求差的方法來提高相對(duì)定位的精度。 ：對(duì)站間單差再次在星間求差。 靜態(tài)相對(duì)定位一般采用載波相位觀測(cè)值作為基本觀測(cè)量，這種方法是當(dāng)前 GPS定位精度最高的方法，廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量、大地測(cè)量和地殼變形監(jiān)測(cè)等精密測(cè)量領(lǐng)域。這三類差分方式的工作原理相同，都是基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，然后用戶站接收，對(duì)其測(cè)量結(jié)果改正以得到精確的定位結(jié)果。位置差分法適用于基準(zhǔn)站和用戶的距離在 100km以內(nèi)的情況 [12]。因而尋求快速測(cè)量的方法就應(yīng)運(yùn)而生。和偽距差分的原理相同，載波相位差分技術(shù)是由基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈的方式實(shí)時(shí)把它的載波觀測(cè)量以及站點(diǎn)坐標(biāo)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(yīng)引起的誤 1 差、測(cè)量觀測(cè)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(dá)到 1014級(jí)別，但任不可避免誤差的影響。所以當(dāng)基線測(cè)量的距離較長(zhǎng)時(shí)，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(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間 能夠減弱周期部分的多路徑誤差，常數(shù)部分會(huì)在同 一地點(diǎn)將重復(fù)出現(xiàn)， 連續(xù)觀測(cè)幾天 也無法 消除或減弱。 站附近有高層建筑物時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)會(huì) 被 墻壁反射 到天線， 選站時(shí)應(yīng)注意 遠(yuǎn)離 這些建筑物 。分辨誤差通常認(rèn)為是信號(hào)波長(zhǎng)的 l％ ，通過增加觀測(cè)次數(shù)，可減弱分辨誤差。但 中途 若 衛(wèi)星信號(hào)被阻擋或受到干擾 ,則接收機(jī)的跟蹤可能中斷。天線相位中心的偏差對(duì)相對(duì)定位結(jié)果的影響 ,根據(jù)天線性能的好壞 ,可達(dá)數(shù)毫米甚至數(shù)厘米。實(shí)踐證明；重合點(diǎn)的誤差和點(diǎn)位分布將影響 GPS網(wǎng)約束平差的精度，由于設(shè)置控制點(diǎn)的建筑物形 變等原因，引起這些己知點(diǎn)的坐標(biāo)有 時(shí)可能存在較大的誤差。 在進(jìn)行 GPS網(wǎng)的約束平差或聯(lián)合平差時(shí)，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(yàn)起算數(shù)據(jù)的質(zhì)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(yàn)起算數(shù)據(jù)精度，進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理： 進(jìn)行 行自由網(wǎng)平差 (表 3． 1)； 用控制點(diǎn) S002S