【正文】 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 。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 。接收機(jī)天線(xiàn)與其距離 ， 一般不得小于 200m； 72 （ 2） 觀(guān)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(guān)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 。 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 。 77 1. 觀(guān)測(cè)工作量的設(shè)計(jì)與計(jì)算 外業(yè)觀(guān)測(cè)的工作量 ， 與用戶(hù)的要求精度和采用的接收機(jī)類(lèi)型和數(shù)量 ，以及作業(yè)模式等因素有關(guān) 。 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 。 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(guān)測(cè)進(jìn)程及調(diào)度計(jì)劃 最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間確定后 ， 在觀(guān)測(cè)工作開(kāi)始之前 ， 須擬定觀(guān)測(cè)工作的進(jìn)程表及接收機(jī)的高度計(jì)劃 。 ?當(dāng)天線(xiàn)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 。 所謂天線(xiàn)高 ， 系指天線(xiàn)的相位中心 ， 至觀(guān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)志中心頂端的垂直距離 。 一般來(lái)說(shuō) ， 在外業(yè)觀(guān)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(xiàn)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(hù)應(yīng)注意查看有關(guān)觀(guān)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(guān)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(xiàn)高； ?每一觀(guān)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(guān)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(guān)測(cè)次數(shù)； ?觀(guān)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 。 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) 。 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 。 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 。 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(guān)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(guān)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) 。 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(xiàn)上 ， 或?qū)ＴO(shè)的 GPS測(cè)量檢驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行 。 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(xiě) ， 不得事后補(bǔ)記 。 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 。 天線(xiàn)安置后 ， 應(yīng)在各觀(guān)測(cè)時(shí)段的前后 ， 各量測(cè)天線(xiàn)高一次 ，測(cè)量的方法按儀器的操作說(shuō)明執(zhí)行 。 其安置工作一般應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： ?靜態(tài)相對(duì)定位時(shí) ， 天線(xiàn)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(guān)測(cè) 。 基值均不應(yīng)超過(guò)一定的要求 。 當(dāng)實(shí)行分區(qū)觀(guān)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 。 擬定觀(guān)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 。 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 。 但由于點(diǎn)位的選擇 ， 對(duì)于保證觀(guān)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(guān)測(cè)站位置 。 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(guān)測(cè)值的精度有關(guān) 。 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 。 參加同步觀(guān)測(cè)的儀器越多 ， 選取獨(dú)立基線(xiàn)向量的可能方式便迅速增加 。 這種網(wǎng)形的主要優(yōu)點(diǎn)，是觀(guān)測(cè)中通常只需要兩臺(tái) GPS接收機(jī)，作業(yè)簡(jiǎn)單。 61 閉合環(huán)中基線(xiàn)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(guān)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(guān)測(cè)的基線(xiàn)邊 （ 或間接邊 ） 精度比直接觀(guān)測(cè)邊低 ， 相鄰點(diǎn)間的基本精度分布不均勻 。 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(guān)測(cè)成果的粗差 ， 以保障網(wǎng)的可靠性 。 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) 。 為了讀者參考 ， 在表 2中 ， 同時(shí)給出了美國(guó)聯(lián)邦大地測(cè)量分管理委員會(huì) (Federal Geodetic Control Submittee──FGCS) ，于 1988年公布的 GPS相對(duì)定位的精度標(biāo)準(zhǔn) 。 考慮到 ， 以載波相位觀(guān)測(cè)量為根據(jù)的相對(duì)定位法 ， 是當(dāng)前 GPS測(cè)量中普遍采用的精密定位方法 ， 所以 ， 下面將主要介紹實(shí)施這種高精度 GPS測(cè)量工作的基本程序與作業(yè)模式 。 其中 ， 外業(yè)工作主要包括 ， 選點(diǎn) （ 即觀(guān)測(cè)站址的選擇 ） 、 建立測(cè)站標(biāo)志 、 野外觀(guān)測(cè)作業(yè)以及成果質(zhì)量檢核等工作；內(nèi)業(yè)工作主要包括 ， GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì) 、 測(cè)后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等 。 )()()( 122,1 ttt jjj ??? ??)()()()()]()([)]()([)()()(,1,2,1,2010212122,1tttttNtNttttctttj Tj Tj IPj IPjjjjj?????????????? ???????42 圖 24 測(cè)站間同步觀(guān)測(cè)量的單差 T2 T1 S1 )(1 tj? )(2 tj?43 (二 ) 雙差法 雙差觀(guān)測(cè)量是在單差法基礎(chǔ)上 ， 對(duì)不同測(cè)站同步觀(guān)測(cè)一組衛(wèi)星所得單差之差 ， 即 () 相應(yīng)的觀(guān)測(cè)方程為 () 這樣進(jìn)一步消除了兩站的接收機(jī)時(shí)鐘誤差項(xiàng) 。另外也有在數(shù)據(jù)處理時(shí)求解整周未知數(shù)時(shí)的失敗，不能將整周未知數(shù)固定為某一整數(shù)，而只能取實(shí)數(shù)解的情況。 由于載波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于 GPS偽隨機(jī)測(cè)距碼的波長(zhǎng) ， 因此采用載波相位觀(guān)測(cè)量一般可以達(dá)到更高的精度 。 多路徑效應(yīng)具有周期性誤差 ， 其變化幅度可達(dá)數(shù)厘米 。 對(duì)于此 ， 導(dǎo)航電文是用二階多項(xiàng)式表示這種偏差量： () 其中 ， t0e為參考?xì)v元 ， a0為衛(wèi)星鐘的固定鐘差 ， a1為衛(wèi)星鐘的鐘速 ， a2為衛(wèi)星鐘的鐘速變化率 （ 鐘漂 ） 。 按照這些誤差源的來(lái)源 ， 一般可分為三種情況 ： （ 1） 與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差 、 （ 2） 與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差 、 （ 3） 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差 。 從上式中可以看到 ， 用精密的載波相位測(cè)量值解算時(shí) ， 除了同樣要考慮衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘的時(shí)間同步差 ， 以及大氣層折射延遲影響外 ， 還有整周未知數(shù)的問(wèn)題 。 關(guān)于 DOP的定義如下 () 通常有如下幾種： 平面位置精度因子 高程精度因子 VDOP= 空間位置精度因子 接收機(jī)鐘差精度因子 TDOP=?tt 幾何精度因子 一般 DOP值越小 ， 則相應(yīng)的解算結(jié)果精度越高 。 假定衛(wèi)星和接收機(jī)的時(shí)鐘都是與 GPS系統(tǒng)的時(shí)間 （ 或 UTC時(shí)間 ） 保持完全同步 ， 即不存在衛(wèi)星鐘差與接收機(jī)鐘差 ， 并且為簡(jiǎn)化起見(jiàn) ， 也不考慮大氣層折射延遲 （ 包括電離層和對(duì)流層 ） 等的影響 ， 則此時(shí)衛(wèi)星至地面接收機(jī)的距離 ， 與信號(hào)傳播時(shí)間 ?之間有如下簡(jiǎn)單關(guān)系： () 式中 c為光速 。 GPS測(cè)量 ， 在精確測(cè)定觀(guān)測(cè)站平面位置的同時(shí) ， 可以精確測(cè)定觀(guān)測(cè)站的大地高程 。 不過(guò)為了使接收 GPS衛(wèi)星的信號(hào)不受干擾 ， 必須保持觀(guān)測(cè)站的上空開(kāi)闊 （ 凈空 ） 。國(guó)際上有一些科研機(jī)構(gòu)為了克服商用數(shù)據(jù)處理軟件的不足，已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制了多種精密的 GPS數(shù)據(jù)后處理軟件包，如 GAMIT（美國(guó)麻省理工學(xué)院）、 Bernese（瑞士伯爾尼大學(xué)天文學(xué)院）、GIPSY（美國(guó)加州大學(xué)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）等，主要用于科研目的。但是這兩種星歷都不是由 GPS衛(wèi)星播發(fā)給用戶(hù)，而是要通過(guò)一定的信息渠道獲得，有別于 GPS衛(wèi)星的廣播星歷。主控站的作用 是收集各個(gè)監(jiān)測(cè)站所測(cè)得的偽距和積分多普勒觀(guān)測(cè)值 、 環(huán)境要素等數(shù)據(jù) ， 計(jì)算每顆 GPS衛(wèi)星的星歷 、 時(shí)鐘改正量 、 狀態(tài)數(shù)據(jù) 、 以及信號(hào)的大氣層傳播改正 ， 并按一定的形式編制成導(dǎo)航電文 ， 傳送到主控站 ， 此外還控制和監(jiān)視其余站的工作情況并管理調(diào)度 GPS衛(wèi)星 。 并且為了以后進(jìn)一步發(fā)展的需要 ， 將采用更為先進(jìn)的 Block IIR和 Block IIF型衛(wèi)星 。這一組合導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，全球?qū)⑿纬?GPS/GLONASS/GNSS/INMARSAT等多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)的多元化的空間資源環(huán)境。 PRARE（ Precise Range And Rangerate Equipment）為一種精密雙向、雙頻（ S/X帶）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，它可以測(cè)定時(shí)鐘參數(shù)、軌道根數(shù)、站坐標(biāo)和地球自轉(zhuǎn)參數(shù)。六十年代美國(guó)還完成了多普勒衛(wèi)星定位系統(tǒng) 海軍子午導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（ NNSS）的布設(shè)，并于 1968年向民用開(kāi)放。如：堆石頭做標(biāo)記，但可能遭到雨水破壞；在開(kāi)始探索海洋時(shí)，星星是唯一能依靠的東西，但僅能在晴朗的夜晚進(jìn)行，且由于距離太遠(yuǎn)使其無(wú)論在何處看起來(lái)都一樣，故需要精確的量測(cè)（早期天體導(dǎo)航的誤差可達(dá)幾百米至幾千米）。 4 進(jìn)入八十年代， GPS得到了全面的發(fā)展。 國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織 (原名國(guó)際海事衛(wèi)星組織 ,簡(jiǎn)稱(chēng) INMARSAT)是提供全球通信的國(guó)際間合作組織 ,中國(guó)是 INMARSAT的創(chuàng)始成員國(guó)之一 .該組織可通過(guò)所屬的通信衛(wèi)星，提供全球移動(dòng)通信服務(wù)。因此， GPS定位系統(tǒng)是由以下三個(gè)部分組成： （ 1） GPS衛(wèi)星星座（空間部分） （ 2）地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分） （ 3） GPS信號(hào)接收機(jī)（用戶(hù)設(shè)備部分） 。 這樣在各地每天出現(xiàn)的衛(wèi)星情況提前 4分鐘與上一次的相同 。 13 監(jiān)測(cè)站的主要任務(wù) 是為主控站編算導(dǎo)航電文提供原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù) 。這部分的作用是接收 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀(guān)測(cè)量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后獲得觀(guān)測(cè)時(shí)刻接收機(jī)天線(xiàn)相位中