【文章內(nèi)容簡介】 ca dna03 電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行二等水準(zhǔn)觀測。 圖 41 埋點布設(shè)圖 15 選點 （ 1）點位 應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備、視野開闊的較高點之上。 （ 2）點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站等），其距離不小于 200m。遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于 50m。以避免電磁場對 GPS 信號的干擾。 （ 3）點位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接受的物體，以避免多路徑效應(yīng)的影響。 （ 4）點位應(yīng)選在交通方便，有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。 （ 5）當(dāng)理用舊點時，應(yīng)對舊點的穩(wěn)定性、完好性，以及點位是否安全 、可用性進(jìn)行檢查，符合要求方可利用。 （ 6）選 擇兩個可以通視的點，便于對其進(jìn)行距離監(jiān)測，便于與 GPS 基線長度比較。 因為路面比較結(jié)實，可直接在路面嵌入鋼釘。鋼釘要稍高出路面 2~3MM以便于水準(zhǔn)觀測。 觀測 觀測前設(shè)置 觀測前對 GPS 接收機(jī)進(jìn)行編號 1 號、 2號、 3 號、 4號，保證各個點每次觀測都以相同儀器條件 1號機(jī)器觀測 1 號點， 2 號機(jī)觀測 2 號點， 3 號機(jī)器觀測 3 號點， 4 號機(jī)觀測 4 號點 。并 設(shè)置高度截止角 15176。，采樣間隔 1s，采樣次數(shù) 3。 觀測時 注意事項 （ 1）在正常點位，天線安置在三腳架上，并安置在標(biāo)志中心的上方直 16 接對中，天線基座 上的圓水準(zhǔn)氣泡必須整平。架不宜過低，一般應(yīng)距地面一米以上。 （ 2） 在天線的上表面，位于 電池 盒上方的測點上有一個小三角形，它是定向標(biāo)志， 用它來對準(zhǔn)參考北向。所有的接收機(jī)在測量時應(yīng)對準(zhǔn)相同方向。 （ 3）天線架設(shè)好后，在圓盤天線間隔 120176。的三個方向分別量取天線高，三次測量結(jié)果之差不應(yīng)超過 3mm， 取其三次結(jié)果的平均值計入測量手薄中，天線高記錄取值 。 （ 4） 打開接收機(jī)完成設(shè)置，搜尋衛(wèi)星，接收機(jī)將開始數(shù)據(jù)采集。打開主機(jī) 電源 后，初始界面有三種采集工作方式選擇 (三種采集方式不同之處實訓(xùn)一中的有關(guān)介紹 )，你需選 擇其中任何一種工作方式來采集數(shù)據(jù)，若不進(jìn)行選擇，則延時 10 秒后自動進(jìn)入默認(rèn)采集方式“智能模式”。 觀測過程中要隨時查看儀器內(nèi)存或硬盤容量 。 （ 5）結(jié)束采集，再次量取天線高，方法同步驟（ 4） 。 （ 6）每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失 【 6】 。 具體觀測 觀測時采用 4 臺接收機(jī) ， 構(gòu)成 6 個同步環(huán)，共觀測 4天，第一次（ 4月 29 日）連續(xù)觀測八小時采樣間隔 15 秒，嚴(yán)格對中整平所有的 GPS 機(jī)屏幕統(tǒng)一朝北；第二次（ 5月 4 日）觀測六個小時，采樣間隔 1秒，嚴(yán)格對中整平，所有的 GPS 機(jī)屏幕統(tǒng)一朝北；第三次（ 5 月 6日）連續(xù)觀測四個時段，每一時段 60min，基座不動僅動 GPS 天線，嚴(yán)格對中整平，第一時段屏幕統(tǒng)一朝北，第二時段屏幕統(tǒng)一朝東，第三時段屏幕統(tǒng)一朝南，第三時段屏幕統(tǒng)一朝西；第四次（ 5月 19日）僅對能相互通視的 C3－ C4 基線進(jìn)行觀測， 17 在 C3 點安置 3號機(jī)，屏幕朝北，連續(xù)觀測六個時段。在 C4 點安置 4號機(jī)，嚴(yán)格對中整平連續(xù)觀測四個時段，每一時段 60 分鐘，第一時段屏幕朝東，第二時段屏幕朝南，第三時段屏幕朝西，第三時段屏幕統(tǒng)一朝北。卸下 4號機(jī)天線，基座不動， 依 次換上 1 號機(jī)和 2 號機(jī) 的 天線 部 分 ，各觀測一個時段，每時段 60 分鐘，保證與 3 號機(jī)同步。 18 5 實驗數(shù)據(jù)分析及結(jié)論 4 臺 GPS 接收機(jī)進(jìn)行同步環(huán)觀測，同步環(huán)閉合差從理論上講等于零，但由于計算環(huán)中各基線向量時所采用的觀測資料 實際上并不嚴(yán)格相同，數(shù)據(jù)處理軟件不夠完善以及計算過程中舍入誤差等原因，同步環(huán)閉合差實際上并不為零 【 2】 。也就是說同時對四個點的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到的基線向量已經(jīng)做了改動，所以在研究現(xiàn)有這四臺 GPS 的定位精度時應(yīng)該選擇其中兩個點的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 即對獨立的基線向量進(jìn)行處理。 GPS 精度比較的方法常見坐標(biāo)比較法和基線比對法 。 TGO 與南方數(shù)據(jù)處理軟件 精度 比較 在南方數(shù)據(jù)處理軟件中導(dǎo)入觀測數(shù)據(jù)后不進(jìn)行解算，直接 Rinex 輸出，再用 TGO 數(shù)據(jù)處理軟件對所得 Rinex 數(shù)據(jù)處理， Rinex 數(shù)據(jù)分為觀測值文件（用于存放 GPS 觀測值）、導(dǎo)航電文文件（用于存放 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航電文） 【 2】 。在觀測值文件中可以準(zhǔn)確地截取觀測時間段，下面對 5 月 4 號的觀測數(shù)據(jù)9~10 時和 10~11 時的 TGO 數(shù)據(jù)處理完的基線長度與南方數(shù)據(jù)處理軟件處理后的基線長度進(jìn)行比較，見表（ 51） TGO與南方數(shù)據(jù)處理比較 表 51 9~10 時 TGO 南方 10~11 時 TGO 南方 C1~C2 C1~C2 C1~C3 C1~C3 C1~C4 C1~C4 C2~C3 C2~C3 C2~C4 C2~C4 C3~C4 C3~C4 19 圖 51 TGO與南方數(shù)據(jù)處理后差值（單位 mm） 數(shù)據(jù)最大相差 2mm，最小相差 1mm。說明 TGO 軟件和南方 GPS 數(shù)據(jù)處理軟件處理的結(jié)果基本相同。 9:00~10:00 這一時段與 10:00~11:00 時段的基線數(shù)據(jù)相差最大為 6mm，最小 2mm。產(chǎn)生的誤差相對較大，原因分析： （ 1）對衛(wèi)星信號 的不良?xì)v元 處理不相同，有些較小的 不良?xì)v元 沒處理掉，導(dǎo)致變動較大； （ 2）觀測時段的不同，所采集的衛(wèi)星位置也有所變動，接收到不同衛(wèi)星的 信號而引起地面定位精度的變化。 （ 3）外界環(huán)境（氣溫、太陽光強度等）的變化導(dǎo)致兩個觀測時段的定位結(jié)果略有不同。 短基線測量定位精度 研究 隨著 GPS 相對定位精度及其穩(wěn)定性的提高 ， 現(xiàn)行 GPS 測量規(guī)范對各等級 GPS控制測量 規(guī)定的相鄰點的最短距離 和 最短觀測時段 長度已不盡合理 。 表 52 基線數(shù)據(jù)隨觀測時長變化表 觀測時間 方差比 △ X △ Y △ Z S 橢球距離 5 無解 10 無解 15 無解 T G O 與南方數(shù)據(jù)處理后比較2024C1~C2 C1~C3 C1~C4 C2~C3 C2~C4 C3~C4基線數(shù)值10:00~11:009:00~10:00 20 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 110 120 19 331 20 分鐘得到基線數(shù)據(jù)與以后較長時間的基線數(shù)據(jù)相差 5mm。 這說明 20 分鐘的靜態(tài)觀測可 以滿足要求 ，進(jìn)行相鄰點距離小于 1km 的短基線平面控制測量 ， 可以達(dá)到三等三角網(wǎng)的精度 ， 點位精度可優(yōu)于 1cm。 該 GPS 試驗網(wǎng)的相鄰點距離均在 1km 以內(nèi) ， 點間距變化范圍為 0. 26～ 0. 64km ， 平均點間距為 0. 38km。上述 GPS 試驗網(wǎng)用標(biāo)稱精度為177。 (1mm + 1ppm ) 的 SOKKIA SET510 全站儀測定了 C3— C4邊長。 往返各測 10 次，取平均值 。 下面利用該網(wǎng)的 GPS 和傳統(tǒng)大地測量數(shù)據(jù) ， 分析其 GPS 測量成果的精度。 21 表 53 全站儀觀測數(shù)據(jù) 觀測 次數(shù) 4→ 3(單位 m) 3→ 4 橢球距離 (單位 m) 10 次觀測 平均值 終值比較 下面對 GPS 網(wǎng)的精度進(jìn)行分析 ： 從表 53 看出 ， GPS 測量的 橢球距離 與光電測距儀測得的邊長之間的最大互差只 為 10mm， GPS 邊長與光電邊長很接近 ， 且不存在明顯的系統(tǒng)誤差的影響 (正、負(fù)互差的個數(shù)及其數(shù)值的大小接近 )。因為光電測距儀所測量的邊長精確可靠 ， 故可認(rèn)為該 GPS 試驗網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果是可靠的。 從以上分析可見 ： 在較好的觀測條件下 (可視衛(wèi)星數(shù)在 6 顆以上 ， PDOP 值≤ 8) ， 用標(biāo)稱精度為177。 (5mm + 1ppm ) 的 GPS 接收機(jī) ， 以 2個觀測時段、每個時段用快速靜態(tài)定位觀測 20min， 進(jìn)行相鄰點距離小于 1km的短基線平面控制測量 ， 可以達(dá)到三等三角網(wǎng)的精度 ， 點位精度可優(yōu)于 1cm。按表 1 中的精度指標(biāo)和相鄰點的距離 ， 可計算出《規(guī)范》對各等級 GPS 測量 22 的邊長相對精度的要求 【 5】 (見表 54)。 表 54 各級 GPS 測量基本技術(shù)要求規(guī)范 項目 級別 A B C D E 衛(wèi)星截止高度角（176。） 10 15 15 15 15 同時觀測有效衛(wèi)星數(shù) ≥ 4 ≥ 4 ≥ 4 ≥ 4 ≥ 4 有效觀測衛(wèi)星總數(shù) ≥ 20 ≥ 9 ≥ 6 ≥ 4 ≥ 4 觀測時段數(shù) ≥ 6 ≥ 4 ≥ 2 ≥ ≥ 基線平均距離（ km） 300 70 10~15 5~10 ~5 時段長度 （ min） ≥ 540 ≥ 240 ≥ 60 ≥ 45 ≥ 40 表 55 各 等級 GPS 測量的邊長相對精度 【 5】 測量等級 A B C D E 相對精度 1/（ 667～ 976)萬 1/(12～ 97)萬 1/(14～ 19)萬 1/(6～ 9)萬 1/(3～ 5)萬 按表 54 中的精度指標(biāo)和相鄰點的距離 ,可計算出《規(guī)范》對各等級 GPS 測量的邊長相對精度的要求 (見表 55)。從表 55 知 ， C 級網(wǎng)與國家一、二等三角網(wǎng)的精度相當(dāng) ； D、 E 兩級網(wǎng)分別與國家三、四等三角網(wǎng)的精度相當(dāng)。 綜上所述 （ 1） 當(dāng)用標(biāo)稱精度為177。 (5mm + 1ppm ) 的 GPS 接收機(jī) ， 用 2 個觀測時段進(jìn)行 D、 E 兩級控制測量時 ， 《規(guī)范》應(yīng)允許相鄰點的距離小于 1km (依據(jù)本次試驗結(jié)果 ， 最短距離不小于 0. 5km為宜 )， 一個時段可以用快速靜態(tài)定位觀測 20 min。這樣 ， 既可滿足精度要求 ， 又可更好地發(fā)揮 GPS 定位的優(yōu)越性 ， 節(jié)省觀測時間和成本。 （ 2） 用精度指標(biāo)為177。 ( 5mm +1ppm ) 的 GPS 接收機(jī)進(jìn)行相鄰點距離 23 小于 1km 的平面控制測量 ， 由于基線很短 ， 比例誤差的影響是很小的 ， 定位誤差的主要來源是與接收設(shè)備有關(guān)的常量誤差 ， 其中接收機(jī)天線相對于測站中心的安置誤差是一項重要的誤差來源。所以 ， 本次試驗中注意將天線嚴(yán)格置平和對中 ， 并在各觀測時段的前后分別精確量取天線高 2 次 ， 取其均值 ， 盡可能地減小接收機(jī)天線相對于測站中心的安置誤差。 確定 GPS 天線相位中心的偏差 GPS 天線相位中心偏差可分為水平偏差和垂直偏差兩部分。 就一般天線而言，其相位中心在垂直方向上的偏差遠(yuǎn)大于在水平方向上的偏差（水平偏差僅幾個毫米，垂直偏差可達(dá) 160mm） 。 水平偏差 目前， GPS 接收機(jī)天線相位中心誤差的檢測方法有兩種。一種是用室內(nèi)微波天線測量設(shè)備測定，即通過精密可控微波信號源測量天線接收信號的 強度分布來確定天線電氣中心 ，從而測定天線相位中心偏差。此種方法測定精度較高，但設(shè)備復(fù)雜昂貴，測量費用高，且一般測繪部門無此設(shè)備。另一種方法是在野外利用接收到的 GPS 衛(wèi)星發(fā)播的信號，通過測定兩天線間的基線向量來測定天線相位中心的偏差，即基線測量相對測定法，也稱為旋轉(zhuǎn)天線法。 對能相互通視的 C3－ C4 基線進(jìn)行觀測，在 C3 點安置 3 號機(jī)，屏幕朝北，連續(xù)觀測六個時段。在 C4 點安置 4 號機(jī)，嚴(yán)格對中整平連續(xù)觀測四個時段，每一時段 60 分鐘，第一時段屏幕朝東，第二時段屏幕朝南，第三時段屏幕朝西，第三時段屏幕統(tǒng)一朝北。卸下 4 號 機(jī)天線，基座不動，一次換上 1 號機(jī)和 2 號機(jī) 的 天線 部分 ，各觀測一個時段，每時段 60 分鐘，保證 24 與 3 號機(jī)同步。 表 56 天線不同朝向觀測數(shù)據(jù) C3 朝向 C4 朝向 方差 △ X △ Y △ Z S 3 號機(jī)北 2 號機(jī)北 3 號機(jī)北 1 號機(jī)北 3 號機(jī)北 4 號機(jī)北 3 號機(jī) 北 4 號機(jī)東 3 號機(jī)北 4 號機(jī)南 3 號機(jī)北 4 號機(jī)西