【正文】 求項目觀測方法技術(shù)要求衛(wèi)星高度角靜態(tài)＞15度有效衛(wèi)星數(shù)靜態(tài)＞4顆平均重復(fù)測站數(shù)靜態(tài)＞時段長度靜態(tài)＞45分鐘歷元間隔靜態(tài)10秒圖形強度因子靜態(tài)＜6第三節(jié) GPS控制網(wǎng)的外業(yè)實施一、 儀器準備此次C級控制網(wǎng)的建立所采用的儀器是南方NGS9600型GPS接收機，該接收機是以四臺套進行工作。所以作業(yè)以前準備四個三腳架，四臺接收機，四個盒尺。1 GPS接收機的選用對于不同的GPS網(wǎng)的類級和控制等級，精度要求不一，此處提出選用接收機的基本要求，見表44：表44 接收機的選用級別ABCD、E單頻/雙頻雙頻雙頻雙頻單頻雙頻單頻標稱精度a≤5mm，b≤a≤5mm，b≤1a≤10mm，b≤2a≤10mm，b≤3觀測量載波相位或載波相位+P（Y）碼偽距載波相位或載波相位+P（Y）碼偽距載波相位或載波相位+P（Y）碼偽距載波相位或載波相位+P（Y）碼偽距同步觀測接收機數(shù)≥4≥3≥2≥2南方9600型測量系統(tǒng)GPS測量的工作程序如下圖41：是GPS網(wǎng)的總體設(shè)計實地定點、埋石GPS觀測計劃準備基線向量解算數(shù)據(jù)傳輸野外定位觀測及記錄GPS網(wǎng)平差成果輸出打印質(zhì)量合格否圖 41二、 接收機及附屬設(shè)備的檢驗與維護接收機、天線及其他設(shè)備是否完整齊全，可隨時出測。各設(shè)備及電纜外部有無損傷、銹蝕，能否確保安全連接。 充電后信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)以及儀表工作是否正常，可用自測試命令進行測試。 用于A、B級的接收機，每年出測前至少檢定一次，按規(guī)范要求應(yīng)在不同長度的標準基線或規(guī)定的比較基線或GPS測量檢驗場上進行測試。 新出廠的A、B級GPS觀測的接收設(shè)備應(yīng)進行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗，經(jīng)檢驗或更換插板的接收機，有關(guān)檢驗和試測項目需要重新進行。通風干濕表及空盒氣壓表，至少每三年送檢一次，天線的圓水準氣泡和光學對中器每年至少進行一次檢校。三、 人員組織每臺接收機必須有一個人進行操作，為了全面加強控制測量工作的領(lǐng)導(dǎo)，測量隊伍還成立了職員組和技術(shù)指導(dǎo)組。職員組的主要任務(wù)是在進行測量時負責操作儀器及看管儀器。技術(shù)指導(dǎo)組的任務(wù)是具體負責組織控制測量實施過程中的的重大技術(shù)性問題。四、 儀器安裝將準備好的三腳架架到已經(jīng)選好的待測點上，將接收機安裝到三腳架上對中、整平。量取天線高，開機進入工作階段。注：本次觀測采用的作業(yè)模式是靜態(tài)定位模式：1．作業(yè)方法：采用四臺接收設(shè)備，分別安置在基線的兩個端點同步觀測顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘。2．精度：基線的定位精度可達5mm+lppm。D,D為基線長度(千米)。3．注定事項：所有已觀測基線組成一系列封閉圖形，以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠性。并通過平差，助于進一步提高定位精度。五、 野外觀測 野外觀測應(yīng)嚴格按照技術(shù)設(shè)計要求進行。安置天線:天線安置是GPS精密測量的重要保證。要仔細對中、整平、量取儀器高。儀器高要用鋼尺在互為120176。方向量三次，互差小于3 mm。取平均值后輸入GPS接收機。 安置GPS接收機:GPS接收機應(yīng)安置在距天線不遠的安全處，連接天線及電源電纜，并確保無誤。 操作：按規(guī)定時間打開GPS接收機，輸入測站名，衛(wèi)星截止高度角，衛(wèi)星信號采樣間隔等。GPS接收機記錄的數(shù)據(jù)有：GPS衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差參數(shù)；觀測歷元的時刻及偽距觀測值和載波相位觀測值；GPS絕對定位結(jié)果；測站信息。檢查：一個時段測量結(jié)束后要查看儀器高和測站名是否輸入，確保無誤再關(guān)機、關(guān)電源、遷站。第四節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理一、 數(shù)據(jù)傳輸觀測完畢即可進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸是內(nèi)業(yè)工作的基礎(chǔ)工作，在數(shù)據(jù)傳輸過程中必須嚴格按軟件的操作程序進行操作，要認真的對待這一過程。本次觀測數(shù)據(jù)傳輸，是將NGS9600型GPS接收機與計算機連接，使用相應(yīng)的軟件進行數(shù)據(jù)傳輸和處理。（一）連接計算機和GPS接收機前的準備保證NGS9600型主機電源充足，打開電源用通訊電纜連接好電腦的串口1(COMl)或串口2(COM2)。要等待(約10秒鐘)9600主機進入主界面后再進行連接和傳輸(初始界面不能傳輸)。設(shè)置要存放野外觀測數(shù)據(jù)的文件夾，可以在數(shù)據(jù)通訊軟件中設(shè)置。（二）進行通訊參數(shù)的設(shè)置選擇“通訊”菜單中的“通訊接口”功能，系統(tǒng)彈出圖43所示的通訊參數(shù)設(shè)置對話框。在通訊參數(shù)設(shè)置對話框中選擇通訊接口COM1或COM2，鼠標單擊“確定”按鈕。圖42 通訊參數(shù)設(shè)置對話框（三）連接計算機和GPS接收機圖43 連接計算機和GPS接收機后的程序菜單選擇“通訊”菜單中的“開始連接”功能或直接在工具欄中選擇“連接”。如果在第二步中設(shè)置的通訊參數(shù)正確系統(tǒng)將連接計算機和GPS接收機，在程序視窗的下半部分顯示GPS接收機內(nèi)的野外觀測數(shù)據(jù)。見圖43。如果通訊參數(shù)設(shè)置不正確，請重復(fù)第二步的操作。（四）數(shù)據(jù)傳輸選擇“通訊”菜單中的“傳輸數(shù)據(jù)”功能，系統(tǒng)彈出圖44所示的對話框。在GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框中選擇野外的觀測數(shù)據(jù)文件，鼠標單擊“開始”。（五）斷開連接選擇“通訊”菜單中的“斷開連接”功能或直接在工具欄中選擇“斷開”，即可斷開計算機和GPS接收機的連接。例如要將數(shù)據(jù)保存在E盤根目錄下JT文件夾中，則可以進行如下操作：打開E盤根目錄下JT文件夾；選定欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（如2113點數(shù)據(jù)）如圖44。在圖44的對話框中可更改點名、儀器天線高、時段號。然后鼠標左鍵點擊“開始”，該點上采集的數(shù)據(jù)“2113”將傳輸?shù)侥阒付ǖ腅盤根目錄下JT文件夾。斷開連接。圖44 GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框二、 數(shù)據(jù)處理GPS導(dǎo)線數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段，數(shù)據(jù)處理采用GPS數(shù)據(jù)處理軟件。經(jīng)濟基線解算、質(zhì)量檢核、網(wǎng)平差后，得到GPS控制點的三維坐標。（一）處理過程符合下列技術(shù)要求同一時段觀測值基線處理中，二、三等數(shù)據(jù)采用率都不宜低于80%，同步環(huán)的相對閉合差和全長相對閉合差應(yīng)符合下表35規(guī)定：表45 同步環(huán)坐標分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定（ppm）等級限差類型二等三等四等一級二級相對閉和差全長相對閉合差（二）觀測成果檢驗 每個時段同步環(huán)檢驗:同一時段多臺儀器組成的閉合環(huán)，坐標增量閉合差應(yīng)為零。由于儀器開機時間不完全一致，會有誤差。在檢核中應(yīng)檢查一切可能的環(huán)閉合差。其閉合差分量要求不超過限差。 同步邊檢驗：一條基線在不同時段觀測多次，有多個獨立基線值，這些邊稱為重復(fù)邊。任意兩個時段所得基線差應(yīng)小于相應(yīng)等級規(guī)定精度的2 2倍。異步環(huán)檢驗 在構(gòu)成多邊形環(huán)路的基線向量中，只要有非同步觀測基線，則該多邊形環(huán)路稱為異步環(huán)。異步環(huán)檢驗應(yīng)選擇一組完全獨立的基線構(gòu)成環(huán)進行檢驗，應(yīng)符合限差要求。 （三）補測與重測為了滿足成果的精度和統(tǒng)一年性當一個控制點不能與兩條合格獨立基線相連接時，則必須在該點上補測或重測不少于一條獨立基線。（四）GPS網(wǎng)平差處理當各項質(zhì)量檢核符合要求時，應(yīng)以所有獨立基線組成閉合圖形，進行控制網(wǎng)平差，平差時應(yīng)遵循以下規(guī)定：各觀測時段均首先進行一個起算點的三維無約束平差，基線向量的改正數(shù)（VΔx、VΔy、VΔz）的絕對值均≤42mm。在三維無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，應(yīng)在陽泉市礦區(qū)獨立坐標下進行約束平差。在基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差（d VΔx、dΔy、dΔz）均≤28mm。約束點的已知點坐標，已知距離，已知方位可作為強制約束的固定值，平差結(jié)果應(yīng)輸出陽泉市礦區(qū)獨立坐標系中的三維坐標。同時應(yīng)輸出基線向量改正數(shù)，基線邊長，及成果的精度信息。（五） GPS高程擬合方法高程擬合采用附加地形改正的曲面擬合法。本項目導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測四等精度以上水準點4座，且分布均勻，通過4個水準點正常高與三維平差得到的同名點大地高做比較，來檢核高程異常值變化。確保高程成果的精度滿足項目設(shè)計的要求。由于本測區(qū)地形多為山地，高程起伏大，又由于GPS高程擬合受地形變化的影響大，擬合精度存在不穩(wěn)定因素，對全網(wǎng)的高程精度會有所影響，在時間和其它條件具備的情況下，可以考慮對部分控制點采用直接水準方法，以提高全網(wǎng)的高程成果精度，滿足后期施工的要求。第五章 GPS基線解算的基本原理第一節(jié) 基線解算原理一、 基線解算基線解一般采用差分觀測值，GPS載波相位測量值可以在衛(wèi)星間或接收機間求差 ，也可以在不同歷元間求差 。在衛(wèi)星間求一次差 、在接收機間求一次差以及在不同歷元間求一次差是常見的三種求一次差的方法 。對載渡相位測量的一次差還可以繼續(xù)求差 ，稱為求二次差 。常見的求二次差的方法也有三種 ，即在接收機和衛(wèi)星間求二次差 、在接收機和歷元間求二次差以及在衛(wèi)星和歷元間求二次差 。二次差還可以繼續(xù)求差 ，稱為求三次差 。求三次差的方法只有一種 ．即在接收機 、衛(wèi)星和歷元間求三次差?？紤]到GPS定位的誤差源 ，實際上經(jīng)常采用的求差法只有三種 ，即在接收機間求一次差 、在接收機和衛(wèi)星間求二次差以及在接收機 、衛(wèi)星和歷元間求三次差 (圖5 1)。 圖 51 求 一次 差 、二 次 差 、三 次 差示 意 圖較為常用的差分觀測值為雙差觀測值 ，即由兩個測站(接收機 )的原始觀測值分別在測站和衛(wèi)星間求二次差后得到的觀測值 (圖5 1)。雙差觀測值可以表示成下面的形式式 中：為在接收機j和 i至衛(wèi)星 P和q之間的二次差虛擬觀測值 ；為衛(wèi)星P和q至接收機J和 i之間的距離二次差 ；為在接收機 J和 i至衛(wèi)星 q和 P之間的電離層延遲之二次差 ；為在接收機 j和 i至衛(wèi)星 q和 P之間的對流層延遲之二次差 ； 為在接收機 J和 i至衛(wèi)星 q和 P之間的整周未知數(shù)之二次差 ； 、 分別為接收機 i、j的鐘差 ； , 分別為第p、q顆衛(wèi)星信號傳到接收機i所用的時間 ； 、 分別為第 P、q顆衛(wèi)星信號傳到接收機j所用的時間 。 若在某一歷元中，對4顆衛(wèi)星進行了同步觀測，則每個歷元在兩個測 站上共有 8個載波相位觀測值，可以組成 4個一次差觀測值和3個二次差觀測值 。在進行基線解算時 ，電離層延遲和對流層延遲一般并不作為未知參數(shù) ，而是通過模型改正或雙頻改正將它們消除。因此，基線解算時一般只有兩類參數(shù)：一類是測站的坐標參數(shù)，數(shù)量為 3(基線解算時將一個端點的坐標作為已知值固定 )；另一類是 整周未知數(shù) ，數(shù)量為 n1( 為同步觀測衛(wèi)星總數(shù) )。二、 GPS基線解算的分類采用靜態(tài)相對定位方法進行控制點加密 ，實際上是用多臺接收機進行同步觀測 ，以便確定各點間的相對位置 。所謂同步觀測 ，是指在多個點上設(shè)置接收機 ，同時在相同時段內(nèi)連續(xù)跟蹤 、 觀測相同的若干顆衛(wèi)星 ，同步觀測時間段簡稱時段 。當有多臺GPS接收機進行了一個時段的同步觀測后 ，每兩臺接收機之間就形成一條基線向量 (我們將這種兩點間的相對位置量稱為基線向量坐標 ，對應(yīng)于兩點間的長度稱為基線長度 )，所有同步觀測的基線向量數(shù)為m(m一1)／2 (圖5 2)。其中最多可以選出相互獨立的同步觀測基線數(shù)為 m一1條 (圖 53)。圖52同步觀測測站個數(shù)與基線向量的關(guān)系圖53同步觀測測站個數(shù)與相互獨立的基線向量數(shù)的關(guān)系獨立基線的選取有多種選擇 ，關(guān)鍵是要保證所選的獨立基線不能構(gòu)成閉合環(huán) 。凡是構(gòu)成了閉合環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的 ，同步觀測獲得的獨立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性 ，但它們是誤差相關(guān)的 。基線解算一般分為單基線解和多基線解算 。 單基線解 所謂單基線解算 ，就是不顧及同步觀測基線間的誤差相關(guān)性 ，對每一條基線單獨進行解算 由于其基線解算結(jié)果無法反映同步基線間誤差的相關(guān)性 ，所以不利于GPS網(wǎng)平差處理 。多基線解 多基線解的解算是在顧及了同步觀測基線間誤差相關(guān)性的情況下。對同步觀測的所有基線一并計算。由于多基線解在解算時考慮了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性，所以在理論上是嚴密的，有利于GPS網(wǎng)平差計算 。三、 GPS基線解算的過程目前，我國使用的絕大部分軟件是接收機廠家配備的處理軟件 ，國內(nèi)也于2O世紀9O年代初開發(fā)研制出GPS數(shù)據(jù)處理軟件 。上述軟件的使用方法雖具有不同的特點 ，但GPS基線解算過程是基本相同的 。 觀測數(shù)據(jù)的讀入 在GPS外業(yè)觀測中，每天必須把原始觀測數(shù)據(jù)輸入到計算機中 。在進行基線解算時。需首先讀取這些 GPS原始觀測數(shù)據(jù)。接收廠家配備的GPS數(shù)據(jù)處理軟件，能讀取本廠生產(chǎn)的GPS接收機的原始觀測數(shù)據(jù) ，而不能直接讀取其他廠家生產(chǎn)的 GPS接收機的原始觀測數(shù)據(jù)；如果要處理這些原始觀測數(shù)據(jù)，首先需要進行格式轉(zhuǎn)換。目前最常用的格式轉(zhuǎn)換軟件是RINEX 格式 。 輸入數(shù)據(jù)的檢查 在把原始觀測數(shù)據(jù)輸入到計算機中后，就需要對野外手工輸入的原始觀測數(shù)據(jù)進行檢查，檢查的內(nèi)容有測站名、測站坐標、天線高(包括斜高以及天線高固定偏差)等，如有錯誤立刻進行修改。 設(shè)置基線解算的參數(shù) 設(shè)置基線解算的參數(shù)是基線解算的一個重要環(huán)節(jié) 。基線解算的參數(shù)包括單基線解與多基線解算、衛(wèi)星截止高度角、電離層與對流層改正模型、L1與 L2頻率選擇、解算模糊度的基線長度、單位權(quán)中誤差(RMS)、整周模糊度檢驗值 (RATIO)、衛(wèi)星選擇、時段選擇等。通過設(shè)定基線解算的控制參數(shù)，用以確定基線處理方法和基線的精化處理。 基線解算 GPS接收機采集的數(shù)據(jù)是接收機天線至衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)，而不是常規(guī)測量所測的地面點間的邊長、