【文章內(nèi)容簡介】 ?25% (25?20)% ?25% 3. 關(guān)于衛(wèi)星的可見性預(yù)報(bào)及觀測時(shí)段的選擇 ? 因?yàn)橛^測衛(wèi)星的幾何分布 ， 對 GPS定位的精度具有重要影響 ，所以 ， 為了選擇最佳的觀測時(shí)段 ， 擬定觀測計(jì)劃 ， 應(yīng)首先編制如GPS衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化圖 。 編制可見性圖所用的測站概略坐標(biāo) ，可取該圖適用范圍 （ 300km） 內(nèi) ， 各點(diǎn)概略坐標(biāo)的平均值 ， 而編制可見性圖所用的概略星歷 ， 其齡期也不能過長 ， 一般不應(yīng)超過30天 ， 超過時(shí)應(yīng)重新觀測一組新的概略星歷 。 在 GPS測量中 ， 所測衛(wèi)星與觀測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） 來表示 。 無論是絕對定位或相對定位 。 基值均不應(yīng)超過一定的要求 。 相應(yīng)表 1所列的精度級別 ， PDOP值應(yīng)不超過表 6所列限制 。 圖 6可見衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化 PDOP的限制 表 6 級 別 A B C D E PDOP ?4 ?6 ?8 ?10 ?10 GPS測量儀器設(shè)備的配置 GPS接收機(jī)是實(shí)施測量工作的關(guān)鍵設(shè)備 ， 其性能要求所需的接收機(jī)數(shù)量與 GPS網(wǎng)的布設(shè)方案和要求的精度有關(guān) ， 工作中可根據(jù)情況按表7規(guī)定選擇 。 PDOP的限制 表 6 級 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 級 別 A B C D、 E 觀測量 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位 同步觀測接收機(jī)數(shù) ?4 ?3 ?2 ?2 GPS接收機(jī)的配置 續(xù)表 觀測工作 ? 觀測工作主要包括：天線安置 ， 觀測作業(yè) ， 觀測記錄和觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量判定等 。 ? 1. 天線安置 ? 天線的妥善安置 ， 是實(shí)現(xiàn)精密定位的重要條件之一 。 其安置工作一般應(yīng)滿足以下要求： ? ?靜態(tài)相對定位時(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中觀測 。 在特殊情況下 ， 方可進(jìn)行偏心觀測 ， 但歸心元素應(yīng)精密測定 。 ? ?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 ， 以防止對信號的干擾 。 這時(shí)可將標(biāo)志中心投影到基板上 ， 作為安置天線的依據(jù) 。 ? ?天線底板上的圓水準(zhǔn)器氣泡必須居中 。 ? ?天線的定向標(biāo)志線 ， 應(yīng)指向正北 ， 并顧及當(dāng)?shù)卮牌怯绊?，以減弱相位中心偏差的影響 。 定向誤差依定位的精度不同而異 ，一般應(yīng)不超過 ?3?～ 5?。 ? ?雷雨天氣安置天線時(shí) ， 應(yīng)注意將其底盤接地 ， 防止雷擊 。 ? 天線安置后 ， 應(yīng)在各觀測時(shí)段的前后 ， 各量測天線高一次 ，測量的方法按儀器的操作說明執(zhí)行 。 兩次量測結(jié)果之差不應(yīng)超過3mm， 并取其平均值采用 。 ? 所謂天線高 ， 系指天線的相位中心 ， 至觀測點(diǎn)標(biāo)志中心頂端的垂直距離 。 一般分為上 、 下兩段 ， 上段是從相位中心至天線底面的距離 ， 這一段的數(shù)值由廠家給出 ， 并作為常數(shù)；下段是從天線底面 ， 至觀測點(diǎn)標(biāo)志中心頂端的距離 ， 這一段由用戶臨時(shí)測定 。天線高的量測值應(yīng)為上下兩段距離之和 。 2. 觀測作業(yè) ? 在開機(jī)實(shí)施觀測工作之前 ， 接收機(jī)一般需按規(guī)定經(jīng)過預(yù)熱和靜置 。 觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS衛(wèi)星信號 ， 并對其進(jìn)行跟蹤 、處理和量測 ， 以獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù) 。 ? 利用 GPS接收機(jī)作業(yè)的具體操作步驟和方法 ， 隨接收機(jī)的類型和作業(yè)模式不同而異 。 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 。 用戶可按隨機(jī)操作手冊執(zhí)行 。 ? 一般來說 ， 在外業(yè)觀測工作中 ， 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)完全無誤后 ， 方可接通電源 ， 啟動(dòng)接收機(jī)； ? ?開機(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)行自測試和輸入有關(guān)測站和時(shí)段控制信息； ? ?接收機(jī)在開始記錄數(shù)據(jù)后 ， 用戶應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量 、 衛(wèi)星號 、 相位測量殘差 ， 實(shí)時(shí)定位結(jié)果及其變化 、 存儲(chǔ)介質(zhì)記錄等情況； ? ?在觀測過程中 ， 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； ? ?每一觀測時(shí)段中 ， 氣象資料一般應(yīng)在時(shí)段始末及中間各觀測記錄一次 ， 當(dāng)時(shí)段較長時(shí) （ 如超過 60分 ） ， 應(yīng)適當(dāng)增加觀測次數(shù)； ? ?觀測站的全部預(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誤后 ， 方可遷站 。 3. 觀測記錄 ? 在外業(yè)觀測過程中 ， 所有的觀測數(shù)據(jù)和資料 ， 均須妥善記錄 。記錄的形式主要有以下兩種： ? （ 1） 觀測記錄 ? 觀測記錄 ， 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 ， ? ?載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元； ? ?同一歷元的測碼偽距觀測值； ? ?GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)； ? ?實(shí)時(shí)絕對定位結(jié)果； ? ?測站控制信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息 。 第 6節(jié) GPS測量的作業(yè)模式 ? 所謂 GPS測量的作業(yè)模式，亦即利用 GPS定位技術(shù)，確定觀測站之間相對位置所采用的作業(yè)方式。它與 GPS接收設(shè)備的軟件和硬件密切相關(guān)。同時(shí)，不同的作業(yè)模式，因作業(yè)方法和觀測時(shí)間的不同，而具有不同的應(yīng)用范圍。 ? 近年來，特別由于 GPS測量數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的發(fā)展，為確定兩點(diǎn)之間的相對位置，已有多種作業(yè)模式可供選擇。目前，在GPS接收系統(tǒng)硬件和軟件的支持下，較為普遍采用的作業(yè)模式，主要有 靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)相對定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對定位和動(dòng)態(tài)相對定位等 。現(xiàn)將這些不同作業(yè)模式的特點(diǎn)及其適用范圍，簡單地介紹如下。 ? 作業(yè)方法： ? 采用兩套 （ 或兩套以上 ） 接收設(shè)備 ， 分別安置在一條 （ 或數(shù)條 ） 基線的端點(diǎn) ， 根據(jù)基線長度和要求的精度 ， 按表 5的規(guī)定同步觀測 4顆以上衛(wèi)星數(shù)時(shí)段 ， 每一時(shí)段長 1～ 3小時(shí) 。 ? 定位精度： ? 基線測量的精度可達(dá) 5mm+1ppm D， D為基線長度 ， 以公里計(jì) 。 ? 特點(diǎn)： ? 這種作業(yè)模式所觀測的獨(dú)立基線邊 ， 應(yīng)構(gòu)成某種閉合圖形 （ 如圖 8） ，以利于觀測成果的檢核 ， 增強(qiáng)網(wǎng)的強(qiáng)度 ， 提高成果的可靠性和精確性 ，基線長度可由數(shù)公里至上千公里 。 ? 適應(yīng)范圍： ? 建立地殼運(yùn)動(dòng)或工程變形監(jiān)測網(wǎng)； ? 建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)； ? 建立長距離檢?；€； ? 進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測； ? 建立精密工程測量控制網(wǎng) 。 圖 8 經(jīng)典靜態(tài)相對定位 ? 作業(yè)方法： ? ?在測區(qū)的中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站 (或參考站 )， 并安置一臺接收機(jī) ，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星； ? ?另一臺接收機(jī) ， 依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站 ， 并且在每個(gè)流動(dòng)站上 ，靜止觀測數(shù)分鐘 ， 以便按快速解算整周未知數(shù)的方法解算整周未知數(shù) 。 如圖 109所示 。 ? 該作業(yè)模式要求，在觀測中必須至少跟蹤 4顆衛(wèi)星，同時(shí)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距，不超過 15km。 圖 9 快速靜態(tài)相對定位模式 基準(zhǔn)站 觀測基線 遷站路線 流動(dòng)站 ? 定位精度： ? 流動(dòng)站相對基準(zhǔn)站的基線中誤差 ， 可達(dá) (5～ 10)mm+1ppm D ? 特點(diǎn) : ? 接收機(jī)在流動(dòng)站之間移動(dòng)時(shí) ,不必保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤 ，因而可關(guān)閉電源以降低能耗 。 該模式作業(yè)速度快 ， 精度高 。 缺點(diǎn)是 ， 在采用兩臺接收機(jī)作業(yè)的情況下 ， 直接觀測邊不構(gòu)成閉合圖形 ， 可靠性較差 。 ? 適用范圍： ? 小范圍的控制測量及其加密； ? 工程測量 、 邊界測量； ? 地籍測量及碎部測量等。 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對定位模式 ? 作業(yè)方法： ? 在測區(qū)選擇一基準(zhǔn)站 ， 并在其上安置一臺接收機(jī) ， 連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星； ? 置另一臺流動(dòng)的接收機(jī)于起始點(diǎn) (例如圖 10中 1號點(diǎn) )觀測數(shù)分鐘 ， 以便快速確定整周未知數(shù)； ? 在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下 ， 流動(dòng)的接收機(jī)依次遷到 2， 3… 號流動(dòng)點(diǎn)各觀測數(shù)分鐘 。 ? 該作業(yè)模式要求 ， 作業(yè)時(shí)必須至少有 4顆以上分布良好的衛(wèi)星可供觀測；在觀測過程中 ， 流動(dòng)接收機(jī)對所測衛(wèi)星信號不能失鎖；一旦發(fā)生失鎖現(xiàn)象 ， 應(yīng)在失鎖后的流動(dòng)點(diǎn)上 ， 將觀測時(shí)間延長至數(shù)分鐘；流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)站相距 ， 目前一般應(yīng)不超過 15km。 ? 定位精度： ? 基準(zhǔn)測量的中誤差可達(dá) (10～20)mm+1ppm D。 ? 特點(diǎn)： ? 該作業(yè)模式效率甚高 。 在作業(yè)過程中 ， 即使偶然發(fā)生失鎖 ， 只要在失鎖的流動(dòng)點(diǎn)上 ， 延長觀測數(shù)分鐘 ， 仍可繼續(xù)按該模式作業(yè) 。 ? 應(yīng)用范圍： ? 開闊地區(qū)的加密測量； ? 工程定位及碎部測量； ? 剖面測量和路線測量； ? 地籍測量等 。 圖 10 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對定位模式 基準(zhǔn)站 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 1 1 動(dòng)態(tài)相對定位模式 ? 作業(yè)方法： ? 建立一個(gè)基準(zhǔn)站 ， 并在其上安置一臺接收機(jī) ， 連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星； ? 另一臺接收機(jī)，安置在運(yùn)動(dòng)的載體上 (見圖 11)，在出發(fā)點(diǎn)按快速靜態(tài)相對定位法，靜止觀測數(shù)分鐘，以進(jìn)行初始化； ? ?運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開始，在運(yùn)動(dòng)過程中，按預(yù)定的采樣間隔自動(dòng)觀測。 ? 該作業(yè)模式要求 ， 至少同步觀測 4顆以上分布良好的衛(wèi)星 ， 并在運(yùn)動(dòng)過程中保持連續(xù)跟蹤；同時(shí) ， 運(yùn)動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)站的距離 ， 目前應(yīng)不超過 15km。 ? 定位精度： ? 運(yùn)動(dòng)點(diǎn)相對基準(zhǔn)之基線測量精度 ， 可達(dá) (12)cm+1ppm D. ? 特點(diǎn) : ? 速度快 ， 精度高 ， 可實(shí)現(xiàn)載體的連續(xù)實(shí)時(shí)定位 。 ? 應(yīng)用范圍： ? 精密測定載體的運(yùn)動(dòng)軌跡； ? 道路中心測量； ? 航道測量； ? 開闊地區(qū)的剖面測量和水文測量等 。 圖 11 動(dòng)態(tài)相對定位模式 基準(zhǔn)站 9 1 2 3 4 11 7 8 6 5 10 12 第 7節(jié) 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)及其應(yīng)用 GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位方法概述 ? 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) (Real Time Kinematic—RTK)測量系統(tǒng) ， 是 GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合 ， 而構(gòu)成的組合系統(tǒng) 。 它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破 。 ? RTK測量技術(shù) ， 是以載波相位觀測為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS (RTD GPS)測量技術(shù) 。 大家知道 ， GPS測量工作的模式已有多種 ， 如靜態(tài) 、 快速靜態(tài) 、 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相對定位等 。 但是 ，利用這些測量模式 ， 如果不與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合 ， 其定位結(jié)果均需通過觀測數(shù)據(jù)的測后處理而獲得 。 由于觀測數(shù)據(jù)需在測后處理 ， 所以上述各種測量模式 ， 不僅無法實(shí)時(shí)地給出觀測站的定位結(jié)果 ， 而且也無法對基準(zhǔn)站和用戶站觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量 ， 進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢核 ， 因而難以避免在數(shù)據(jù)后處理中發(fā)現(xiàn)不合格的測量成果 ， 需要進(jìn)行返工重測的情況 。 ? 過去解決這一問題的措施 ， 主要是延長觀測時(shí)間 ， 以獲得大量的多余觀測 ， 來保障測量結(jié)果的可靠性 。 但是 ， 這樣一來 ，便顯著地降低了 GPS測量工作的效率 。 ? 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的基本思想是 ， 在基準(zhǔn)站上安置一臺 GPS接收機(jī) ，對所有可見 GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測 ， 并將其觀測數(shù)據(jù) ， 通過無線電傳輸設(shè)備 ， 實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站 。 在用戶站上 ，GPS接收機(jī)在接收 GPS衛(wèi)星信號的同時(shí) ， 通