【文章內(nèi)容簡介】 率的移動稱為多普勒頻移，其現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，利用GPS衛(wèi)星較高的發(fā)射頻率，由積分多普勒記數(shù)得出偽距差。當(dāng)采用積分多普勒記數(shù)法進行測量時，所需觀測時間一般較常（數(shù)小時），同時，在觀測過程中接收機的震蕩器要求保持高度穩(wěn)定。2）偽距定位法偽距定位法是利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行導(dǎo)航定位的最基本的方法，其基本原理是：在某一瞬間利用GPS接收機同時測定至少四顆衛(wèi)星的偽距，根據(jù)已知的衛(wèi)星位置和偽距觀測值，采用距離交會法求出接收機的三維坐標和時鐘改正數(shù)。偽距定位法定一次位的精度并不高，但定位速度快，經(jīng)幾小時的定位也可達米級的若再增加觀測時間，精度還可以提高。3）載波相位測量載波信號的波長很短，L1載波信號長為19cm 。若把載波作為量測信號，對載波進行相位測量可以達到很高的精度。通過測量載波的相位而求得接收機到GPS衛(wèi)星的距離，是目前大地測量和工程測量中的主要測量方法。偽距法定位 偽距法定位的原理和測定偽距的方法偽距法定位是利用全球定位系統(tǒng)進行導(dǎo)航定位的最基本方法。它的優(yōu)點是速度快、無多值性問題，利用增加觀測時間可以提高定位精度；缺點是測量定位精度低，但足以滿足部分用戶的需要。前已述及，GPS定位采用的是被動式單程測距。它的信號發(fā)射時刻由衛(wèi)星鐘確定，收到時刻是由接收機鐘確定，這就在測定的衛(wèi)星至接收機的距離中，不可避免地包含著兩臺鐘不同步的誤差和電離層、對流層延遲誤差影響，它并不是衛(wèi)星與接受機之間的實際距離，所以稱之為偽距。在無線電通訊技術(shù)中，一般將頻率較低的信號調(diào)制到頻率較高的載波上，GPS 衛(wèi)星的測距碼和數(shù)據(jù)碼采用了調(diào)相技術(shù)。當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射機依據(jù)自己的時鐘發(fā)出的含有測距碼的調(diào)制信號，經(jīng)過了時間的傳播后到達地面的接收機，如圖27，此時接收機收到的測距碼為 U(t?t)。而接收機的偽隨機噪聲碼發(fā)生器，又產(chǎn)生了一個與衛(wèi)星發(fā)播的測距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼U′(t?t) 。圖27 偽距測量原理 并且通過接收機的時間延遲器進行移相，對測距碼和復(fù)制碼作相關(guān)處理，當(dāng)信號之間的自相關(guān)系數(shù)達到最大，即近于1時,說明在積分間隔T內(nèi)復(fù)制碼 ，已經(jīng)和測距碼“對齊”。 否則繼續(xù)調(diào)整時間延遲，直至R（t）=max，于是就由時延器測定出兩信號間的時間延遲。測定各自相關(guān)系數(shù)的工作由接收機鎖相環(huán)路的相關(guān)器和積分器來完成。在理想的情況下，時延就等于衛(wèi)星信號的傳播時間，此時將乘以光速值c，就可以求得衛(wèi)星至接收機的距離。 偽距定位法是單點定位的基本方法，它的定位速度很快，又無多值性問題，數(shù)據(jù)處理也比較簡捷。由于它的測量信號是衛(wèi)星發(fā)播的測距碼，故測量精度就和測距碼與復(fù)制碼的相關(guān)（對齊）精度有關(guān)，也與測距碼元寬度有關(guān)。 根據(jù)經(jīng)驗，接收機的復(fù)制碼與測距碼的對齊精度約為碼元寬度（或碼的波長）的1%。對于C/A碼，其碼元寬度約為293m，；對于P碼，，比C/A碼的測量精度約高10倍。若要提高測站點間的相對位置精度，則可用若干臺接收機同時對相同的衛(wèi)星進行偽距測量，此時衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、電離層和對流層折射誤差對同步觀測站的影響基本相同，在求坐標差時可以自行消除。偽距法進行相對定位可以采用兩種辦法：1）間接相對定位，各同步測站分別進行單點定位，求得各測站坐標，然后相減求得坐標差；2）直接相對定位，當(dāng)兩個測站進行同步觀測時，產(chǎn)生兩個數(shù)學(xué)式，相減后建立起偽距定位法用于相對定位的數(shù)學(xué)模型，然后解算出坐標差。載波相位測量 載波相位測量原理GPS接收機所接收到的衛(wèi)星信號中，已用相位調(diào)制技術(shù)在載波上調(diào)制了測距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航電文，所以載波已不再連續(xù)。為此要在載波相位測量之前先進行解調(diào)，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，恢復(fù)載波的相位。衛(wèi)星信號的解調(diào)可采用兩種方法，一種是碼相關(guān)法，第二種是平方法。如果接收機在某一時刻跟蹤衛(wèi)星信號，并對恢復(fù)后的載波進行相位測量。與此同時，接收機的本機振蕩器又能產(chǎn)生一個頻率和初相均與衛(wèi)星載波信號相同的基準信號，其相位就等于衛(wèi)星載波信號的相位。 載波相位測量差分法在載波相位測量基本方程中，包含著兩類不同的未知數(shù)：一類是必要參數(shù)，如測站的坐標；另一類是多余參數(shù)，如衛(wèi)星鐘和接收機的鐘差、電離層和對流層延遲等。并且多余參數(shù)在觀測期間隨時間變化，給平差計算帶來麻煩。解決這個問題有兩種辦法：一種是找出多余參數(shù)與時空關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，給載波相位測量方程一個約束條件，使多余參數(shù)大幅度減少；另一種更有效、精度更高的辦法是，按一定規(guī)律對載波相位測量值進行線性組合，通過求差達到消除多余參數(shù)的目的。 第三章 GPS測量作業(yè)的技術(shù)要求第一節(jié) 作業(yè)選點依據(jù) GPS網(wǎng)精度類級各級GPS網(wǎng)的定位精度，可按相鄰間基線向量的中誤差來衡量：式中：m。為基線向量中誤差；a為固定誤差，b為比例誤差；D為相鄰間距離。各級GPS網(wǎng)最后結(jié)果的水平分量的中誤差，不得超過下表的規(guī)定。GPS測量精度分級AAABCDE固定誤差/mm≤3≤5≤8≤10≤10≤10比例誤差系數(shù)≤≤≤1≤5≤1020≤1020相鄰點最小距離 km30010015521相鄰點最大距離km20001000250401510相鄰點平均距離km10003007015—1010—55—2不同等級GPS網(wǎng)的精度標準等級平均距離/kma/mmb/最弱邊相對中誤差二9≤10≤21／12萬三5≤10≤51／8萬四2≤10≤101／45萬一級1≤10≤101／2萬二級1≤15≤201／1萬注：當(dāng)邊長200m 時，以邊長中誤差20mm 來衡量。 GPS網(wǎng)的布設(shè)1）所選點位要便于低等級常規(guī)測量的使用，每一個GPS點應(yīng)與兩個或兩個以上的控制點通視，困難情況下也至少保持與相鄰一個控制點通視，否則，需埋設(shè)方位樁，且用GPS聯(lián)測。2）GPS點間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計，可考慮靈活變動，以便于低等級控制點加密，小間中距相鄰點位應(yīng)進行直接聯(lián)測。 3）GPS網(wǎng)點中各同步邊應(yīng)盡可能構(gòu)成若干個閉合環(huán)，在完成各邊的平差后，可檢驗閉合差是否滿足相應(yīng)等級要求。一等以上GPS網(wǎng)中至少包含三個閉合環(huán)且彼此線性無關(guān)；二、三、四等也應(yīng)有兩個以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個閉合環(huán)。 4）考慮將測區(qū)內(nèi)原有的國家或地方測設(shè)的三角點進行聯(lián)測，有利于兩系統(tǒng)成果的變換，聯(lián)測點應(yīng)盡量均勻分布在整個測區(qū)的里面和外圍。為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，(GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測高等級的大地控制點，聯(lián)測點和重合點的個數(shù)不得少于3個，特殊情況下也不得少于2個GPS網(wǎng)的精度、密度設(shè)計。網(wǎng)的基準在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要視作位置已知的高空觀測目標。所以，為了確定接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時位置，通常歸化到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng)。現(xiàn)在全球定位系統(tǒng)采用的WGS—84坐標系統(tǒng)，是一個精確的全球大坤坐標系統(tǒng)。而我國的國家大地坐標系采用的是1954年北京坐標系及1980年西安坐標系。通常在工程測量中，還往往采用獨立的施工坐標系。因此，在GPS測量中必須確定地區(qū)性坐標系與全球坐標系的大地測量基準之差，并進行兩坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。通過與已知點聯(lián)測，NEG9600GPS數(shù)據(jù)處理軟件可以很方便地實現(xiàn)WGS8北京54坐標系，西安80坐標系中的空間直角坐標、大地坐標及高斯平面直角坐標之間的轉(zhuǎn)換。 第二節(jié) 選點埋石準備 在編制技術(shù)設(shè)計書（或大綱）應(yīng)搜集與工程有關(guān)的以下資料：——測區(qū)1：10000~1：50000地形圖；——既有各類控制測量資料，包括控制點的平面坐標、高程、坐標系統(tǒng)、技術(shù)總結(jié)等；——測區(qū)的氣象、地質(zhì)、地形、地貌、交通、通信及供電等資料；——路線走向、線位布設(shè)、路線設(shè)計數(shù)據(jù)及大型構(gòu)造物位置等資料。 按技術(shù)設(shè)計書（或大綱）要求，進行GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計。選點1）選點員應(yīng)按技術(shù)要求進行踏勘，并實地核對、調(diào)整、確定點位。點位應(yīng)有利于采用其他測量方法擴展和聯(lián)測。對需作水準聯(lián)測的點位還應(yīng)踏勘水準路線。2）點位應(yīng)選在基礎(chǔ)穩(wěn)定，并已于長期保存的地點。3）點位應(yīng)便于安裝接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場內(nèi)不應(yīng)有高度達于15176。的成片障礙物，否則應(yīng)繪制點位環(huán)視圖。4）點位附近不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點位距大功率無線電發(fā)射元（如電視臺、微波站等）的距離應(yīng)不小于400m；局220kv以上電力線路的距離不小于50m。5）點位應(yīng)利與公路勘測防線與施工放樣，且距路線中心線不宜小于50m，并不大于300m，對于大型橋梁、互通式立交、隧道等還應(yīng)考慮加密布設(shè)控制網(wǎng)的要求。6）GPS控制點需要設(shè)方位點時，其目標應(yīng)明顯，便于觀測；與GPS點的距離不以小于500m，且與路線垂直。7）GPS控制網(wǎng)的點名應(yīng)沿公路前進方向順序編號，并在編號前冠以“GPS”和等級。當(dāng)新點同原有點重合時，應(yīng)采用原有點名。同一個GPS控制網(wǎng)中嚴禁有相同的點名。8）選定的點名應(yīng)標注于1：10000或1：50000的地形圖上，并繪制GPS控制網(wǎng)選點圖，填寫GPS點之記，點之記格式見附錄GPS 點之記太古高速公路西山隧道施工控制網(wǎng)點名TG03 標石類型觀測墩所在地位于東社街辦棗尖梁村西, 米處山梁上。地類荒山 所在圖幅 J4981(24)凍土深度點位交通概述由太原市至東社，沿東社到棗尖梁的鄉(xiāng)村路穿過鐵路可到本點。本 點 有 關(guān) 方 向點位略圖埋石斷面積類型圖選點情況 單位山西元圖測繪有限公司選點員段繼平日期2009 年8月28 日是否需要聯(lián)測高程建議聯(lián)測等級埋石情況單位山西元圖測繪有限公司埋石員田永忠日期2009 年9 月1 日保管人及地址備注調(diào)制： 校核： 埋石1）各級GPS點的標石均應(yīng)設(shè)有中心標志。中心標志用直徑不小于14mm的鋼筋制作，并用清晰、精細的十字絲刻成直徑小于1mm的中心點。標石表面應(yīng)有GPS點名及施測單位名稱。2）GPS點的標石可按附錄2預(yù)制，亦可現(xiàn)場澆制。埋設(shè)時坑底應(yīng)埋設(shè)沙石并搗固密實，或現(xiàn)澆20m厚的混凝土。埋設(shè)的GPS點應(yīng)待沉降穩(wěn)定后方可使用。3）GPS點位于山區(qū)巖石地段時，可利用基巖鑿成坑穴，埋入中心標志并澆灌混凝土。標石頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄2的規(guī)定。4）GPS點位于耕作地區(qū)時，應(yīng)埋設(shè)于非耕種地上，并露出地面少許；當(dāng)必須埋設(shè)于耕地時，標石頂端應(yīng)埋設(shè)于耕種表土層以下。對冰凍地區(qū)，其埋設(shè)深度應(yīng)大于該地區(qū)的冰凍深度?！?5）GPS點位于沙區(qū)或土層疏松地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增大標石尺寸和基坑底層現(xiàn)澆混凝土的面積與厚度。6）當(dāng)有牢固永久性建筑物可用以設(shè)置標石時，可在建筑物上鑿孔埋入中心標志并澆灌混凝土，其頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄2的規(guī)定。7）利用原有平面控制點時，應(yīng)確定該點標石完好，并符合同級GPS點觀測與