【正文】 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(duì)話框。在GPS數(shù)據(jù)傳輸對(duì)話框中選擇野外的觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，鼠標(biāo)單擊“開(kāi)始”。（五）斷開(kāi)連接選擇“通訊”菜單中的“斷開(kāi)連接”功能或直接在工具欄中選擇“斷開(kāi)”，即可斷開(kāi)計(jì)算機(jī)和GPS接收機(jī)的連接。例如要將數(shù)據(jù)保存在E盤(pán)根目錄下JT文件夾中，則可以進(jìn)行如下操作：打開(kāi)E盤(pán)根目錄下JT文件夾；選定欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（如2113點(diǎn)數(shù)據(jù)）如圖44。在圖44的對(duì)話框中可更改點(diǎn)名、儀器天線高、時(shí)段號(hào)。然后鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊“開(kāi)始”，該點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)“2113”將傳輸?shù)侥阒付ǖ腅盤(pán)根目錄下JT文件夾。斷開(kāi)連接。圖44 GPS數(shù)據(jù)傳輸對(duì)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(gè)階段，數(shù)據(jù)處理采用GPS數(shù)據(jù)處理軟件。經(jīng)濟(jì)基線解算、質(zhì)量檢核、網(wǎng)平差后，得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)。（一）處理過(guò)程符合下列技術(shù)要求同一時(shí)段觀測(cè)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(duì)閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差應(yīng)符合下表35規(guī)定：表45 同步環(huán)坐標(biāo)分量及環(huán)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差的規(guī)定（ppm）等級(jí)限差類型二等三等四等一級(jí)二級(jí)相對(duì)閉和差全長(zhǎng)相對(duì)閉合差（二）觀測(cè)成果檢驗(yàn) 每個(gè)時(shí)段同步環(huán)檢驗(yàn):同一時(shí)段多臺(tái)儀器組成的閉合環(huán)，坐標(biāo)增量閉合差應(yīng)為零。由于儀器開(kāi)機(jī)時(shí)間不完全一致，會(huì)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(guò)限差。 同步邊檢驗(yàn)：一條基線在不同時(shí)段觀測(cè)多次，有多個(gè)獨(dú)立基線值，這些邊稱為重復(fù)邊。任意兩個(gè)時(shí)段所得基線差應(yīng)小于相應(yīng)等級(jí)規(guī)定精度的2 2倍。異步環(huán)檢驗(yàn) 在構(gòu)成多邊形環(huán)路的基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線，則該多邊形環(huán)路稱為異步環(huán)。異步環(huán)檢驗(yàn)應(yīng)選擇一組完全獨(dú)立的基線構(gòu)成環(huán)進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)符合限差要求。 （三）補(bǔ)測(cè)與重測(cè)為了滿足成果的精度和統(tǒng)一年性當(dāng)一個(gè)控制點(diǎn)不能與兩條合格獨(dú)立基線相連接時(shí)，則必須在該點(diǎn)上補(bǔ)測(cè)或重測(cè)不少于一條獨(dú)立基線。（四）GPS網(wǎng)平差處理當(dāng)各項(xiàng)質(zhì)量檢核符合要求時(shí)，應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，進(jìn)行控制網(wǎng)平差，平差時(shí)應(yīng)遵循以下規(guī)定：各觀測(cè)時(shí)段均首先進(jìn)行一個(gè)起算點(diǎn)的三維無(wú)約束平差，基線向量的改正數(shù)（VΔx、VΔy、VΔz）的絕對(duì)值均≤42mm。在三維無(wú)約束平差確定的有效觀測(cè)量基礎(chǔ)上，應(yīng)在陽(yáng)泉市礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)下進(jìn)行約束平差。在基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無(wú)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(diǎn)的已知點(diǎn)坐標(biāo)，已知距離，已知方位可作為強(qiáng)制約束的固定值，平差結(jié)果應(yīng)輸出陽(yáng)泉市礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。同時(shí)應(yīng)輸出基線向量改正數(shù)，基線邊長(zhǎng)，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(xiàng)目導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測(cè)四等精度以上水準(zhǔn)點(diǎn)4座，且分布均勻，通過(guò)4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)正常高與三維平差得到的同名點(diǎn)大地高做比較，來(lái)檢核高程異常值變化。確保高程成果的精度滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求。由于本測(cè)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(duì)全網(wǎng)的高程精度會(huì)有所影響，在時(shí)間和其它條件具備的情況下，可以考慮對(duì)部分控制點(diǎn)采用直接水準(zhǔn)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(cè)值，GPS載波相位測(cè)量值可以在衛(wèi)星間或接收機(jī)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(jī)間求一次差以及在不同歷元間求一次差是常見(jiàn)的三種求一次差的方法 。對(duì)載渡相位測(cè)量的一次差還可以繼續(xù)求差 ，稱為求二次差 。常見(jiàn)的求二次差的方法也有三種 ，即在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差 、在接收機(jī)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(jī) 、衛(wèi)星和歷元間求三次差?？紤]到GPS定位的誤差源 ，實(shí)際上經(jīng)常采用的求差法只有三種 ，即在接收機(jī)間求一次差 、在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差以及在接收機(jī) 、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(cè)值為雙差觀測(cè)值 ，即由兩個(gè)測(cè)站(接收機(jī) )的原始觀測(cè)值分別在測(cè)站和衛(wèi)星間求二次差后得到的觀測(cè)值 (圖5 1)。雙差觀測(cè)值可以表示成下面的形式式 中：為在接收機(jī)j和 i至衛(wèi)星 P和q之間的二次差虛擬觀測(cè)值 ；為衛(wèi)星P和q至接收機(jī)J和 i之間的距離二次差 ；為在接收機(jī) 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(jī) j和 i至衛(wèi)星 q和 P之間的對(duì)流層延遲之二次差 ； 為在接收機(jī) 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(jī) i、j的鐘差 ； , 分別為第p、q顆衛(wèi)星信號(hào)傳到接收機(jī)i所用的時(shí)間 ； 、 分別為第 P、q顆衛(wèi)星信號(hào)傳到接收機(jī)j所用的時(shí)間 。 若在某一歷元中，對(duì)4顆衛(wèi)星進(jìn)行了同步觀測(cè)，則每個(gè)歷元在兩個(gè)測(cè) 站上共有 8個(gè)載波相位觀測(cè)值，可以組成 4個(gè)一次差觀測(cè)值和3個(gè)二次差觀測(cè)值 。在進(jìn)行基線解算時(shí) ，電離層延遲和對(duì)流層延遲一般并不作為未知參數(shù) ，而是通過(guò)模型改正或雙頻改正將它們消除。因此，基線解算時(shí)一般只有兩類參數(shù)：一類是測(cè)站的坐標(biāo)參數(shù)，數(shù)量為 3(基線解算時(shí)將一個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)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(cè)衛(wèi)星總數(shù) )。二、 GPS基線解算的分類采用靜態(tài)相對(duì)定位方法進(jìn)行控制點(diǎn)加密 ，實(shí)際上是用多臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè) ，以便確定各點(diǎn)間的相對(duì)位置 。所謂同步觀測(cè) ，是指在多個(gè)點(diǎn)上設(shè)置接收機(jī) ，同時(shí)在相同時(shí)段內(nèi)連續(xù)跟蹤 、 觀測(cè)相同的若干顆衛(wèi)星 ，同步觀測(cè)時(shí)間段簡(jiǎn)稱時(shí)段 。當(dāng)有多臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行了一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后 ，每?jī)膳_(tái)接收機(jī)之間就形成一條基線向量 (我們將這種兩點(diǎn)間的相對(duì)位置量稱為基線向量坐標(biāo) ，對(duì)應(yīng)于兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度稱為基線長(zhǎng)度 )，所有同步觀測(cè)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(dú)立的同步觀測(cè)基線數(shù)為 m一1條 (圖 53)。圖52同步觀測(cè)測(cè)站個(gè)數(shù)與基線向量的關(guān)系圖53同步觀測(cè)測(cè)站個(gè)數(shù)與相互獨(dú)立的基線向量數(shù)的關(guān)系獨(dú)立基線的選取有多種選擇 ，關(guān)鍵是要保證所選的獨(dú)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(cè)獲得的獨(dú)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 ?；€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(cè)基線間的誤差相關(guān)性 ，對(duì)每一條基線單獨(dú)進(jìn)行解算 由于其基線解算結(jié)果無(wú)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(cè)基線間誤差相關(guān)性的情況下。對(duì)同步觀測(cè)的所有基線一并計(jì)算。由于多基線解在解算時(shí)考慮了同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)性，所以在理論上是嚴(yán)密的，有利于GPS網(wǎng)平差計(jì)算 。三、 GPS基線解算的過(guò)程目前，我國(guó)使用的絕大部分軟件是接收機(jī)廠家配備的處理軟件 ，國(guó)內(nèi)也于2O世紀(jì)9O年代初開(kāi)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(diǎn) ，但GPS基線解算過(guò)程是基本相同的 。 觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀入 在GPS外業(yè)觀測(cè)中，每天必須把原始觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中 。在進(jìn)行基線解算時(shí)。需首先讀取這些 GPS原始觀測(cè)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(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù) ，而不能直接讀取其他廠家生產(chǎn)的 GPS接收機(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)；如果要處理這些原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，首先需要進(jìn)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(cè)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中后，就需要對(duì)野外手工輸入的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查的內(nèi)容有測(cè)站名、測(cè)站坐標(biāo)、天線高(包括斜高以及天線高固定偏差)等，如有錯(cuò)誤立刻進(jìn)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(gè)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(duì)流層改正模型、L1與 L2頻率選擇、解算模糊度的基線長(zhǎng)度、單位權(quán)中誤差(RMS)、整周模糊度檢驗(yàn)值 (RATIO)、衛(wèi)星選擇、時(shí)段選擇等。通過(guò)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(jī)采集的數(shù)據(jù)是接收機(jī)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(cè)量所測(cè)的地面點(diǎn)間的邊長(zhǎng)、角度和高差等。因此，接收機(jī)采集的GPS數(shù)據(jù)還需要通過(guò)一系列的處理，才能得到定位成果。 第二節(jié) GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理包括觀測(cè)值的預(yù)處理、基線向量解算和 GPS向量網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差等步驟。GPS測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理前，需要先將接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸、分流，解譯成相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。GPS測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的，是對(duì)野外采集的衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、加工與整理，分離出各種專用信息文件，為嚴(yán)密數(shù)據(jù)處理作準(zhǔn)備。預(yù)處理工作包括： (1)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除觀測(cè)j值中的粗差，刪除無(wú)用觀測(cè)值。 (2)數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化。將各類接收機(jī)的數(shù)據(jù)文件加成彼此兼容的標(biāo)準(zhǔn)化文件。包括文件記錄格式標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)類型標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)單位標(biāo)準(zhǔn)化和采樣間隔密度標(biāo)準(zhǔn)化等。(3)GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化。一般用一多項(xiàng)式擬合觀測(cè)時(shí)段內(nèi)的星歷數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星軌道位置的地固坐標(biāo)系坐標(biāo)計(jì)算和分段軌道擬合的標(biāo)準(zhǔn)化。 (4)診斷整周跳變點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)并修復(fù)原始觀測(cè)值周跳，使原始觀測(cè)值復(fù)原。 (5)星鐘多項(xiàng)式標(biāo)準(zhǔn)化。衛(wèi)星鐘差多項(xiàng)式的擬合及標(biāo)準(zhǔn)化。 (6)對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行系統(tǒng)誤差改正。如相對(duì)論改正和大氣折射模型改正。預(yù)處理所采用的方法和模型的優(yōu)劣，將直接影響最終成果的質(zhì)量，是提高GPS測(cè)量精度的重要環(huán)節(jié)基線解算預(yù)處理完成后就可進(jìn)行基線解算，基線解算的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)平差的過(guò)程，差所采用的觀測(cè)值主要是雙差觀測(cè)值基線解算時(shí)的平差分以下三個(gè)階段進(jìn)行：a初始平差。根據(jù)雙差觀測(cè)方程，組成誤差方程和法方程后，求解待定的未知參數(shù)及其精度信息。通過(guò)初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)和基線向量的實(shí)數(shù)解或浮動(dòng)解。b整周未知數(shù)的確定。根據(jù)初始平差結(jié)果，使用搜索法將整周未知數(shù)固定成整數(shù) 。 c確定基線向量的固定解，將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定點(diǎn)的坐標(biāo)作為未知參數(shù)再次進(jìn)行平差，解算出基線向量的整數(shù)解(即固定解)，基線解算是自動(dòng)完成的對(duì)于 GPS控制網(wǎng)來(lái)說(shuō)，需要從所有基線中選取獨(dú)立基線 組成基線向量網(wǎng)，然后才能進(jìn)行GPS網(wǎng)平差計(jì)算。 第三節(jié) GPS基線解算的質(zhì)量監(jiān)控基線解算完成后，必須對(duì)基線解算進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查的內(nèi)容有：短基線(一般認(rèn)為小于20km的基線 )的模糊度是否解出、單位權(quán)中誤差(RMS)、整周模糊度檢驗(yàn)值 (RATIo)、相對(duì)定位精度因子(RD0P)等。對(duì)于GPS網(wǎng)平差來(lái)說(shuō)，還需要檢查同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差和重復(fù)基線較差、合格的基線才可以使用，不合格的基線應(yīng)對(duì)其結(jié)果進(jìn)行殘差分析，然后重新解算，重新解算仍不合格的基線需重新測(cè)量。有些廠家的GPS數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)把基線解的主要質(zhì)量指標(biāo)顯示在屏幕上，以便于檢查。 單位權(quán)中誤差 RMS RMS為基線解算時(shí)的單位權(quán)中誤差，即式中：V為觀測(cè)值的殘差 P為觀測(cè)值的權(quán)矩陣 f為多余觀測(cè)數(shù)。 RMS表明了觀測(cè)值的質(zhì)量，與觀測(cè)條件好壞無(wú)關(guān)，它可看作表示內(nèi)符合精度的一項(xiàng)指標(biāo)模糊度檢驗(yàn)值 RATIO RATIO 值反映了所確定出的整周期模糊度固定為整數(shù)的可信度(可靠性 )，它可表示為 顯然RATIO 值應(yīng)大于或等于 1。該指標(biāo)與觀測(cè)值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測(cè)條件的好壞有關(guān)。RATIO 值越大，說(shuō)明整周模糊度固定為整數(shù)的可信度越高，一般情況下，RATIO值應(yīng)大于3雙差解將整周模糊度固定，只把測(cè)站的坐標(biāo)作為未知數(shù)來(lái)平差，得到的解叫雙差固定解，只要能成功固定整周模糊度，雙差固定解的精度最高。 線長(zhǎng)度的中誤差基線解算后，要求基線長(zhǎng)度中誤差在標(biāo)稱精度計(jì)算的精度值內(nèi)，目前大多數(shù)廠家的軟件規(guī)定的基線長(zhǎng)度標(biāo)稱精度為 (0．5～ )4(1ppm～ 2ppm)D，D 為基線長(zhǎng)度（單位：km) 小于 10km的基線中誤差應(yīng)為 0．01～ 0．02m，若超過(guò)此限，基線解算成果的可信度較差 20km 以內(nèi)的基線，單額接收機(jī)接收的數(shù) 據(jù)通過(guò)差分處理，就能保證定位結(jié)果的精度。當(dāng)基線長(zhǎng)度大于20km時(shí)，應(yīng)使用雙頻接收機(jī)觀測(cè)，以便有效地消除電離層的影響特別是太陽(yáng)活動(dòng)高峰期時(shí)，使用雙頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果明顯優(yōu)于單頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。使用單頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理的基線長(zhǎng)度在正常年份比真值約小 ～，在太陽(yáng)活動(dòng)高峰期的一、二月份的中午可達(dá) 3ppm～5ppm。2000年就是太陽(yáng)活動(dòng)高峰期，所以經(jīng)常出現(xiàn) GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的現(xiàn)象。 雙差固定解與雙差浮動(dòng)解 (實(shí)數(shù)解 ) 整周模糊度在理論上是一個(gè)整數(shù)，但平差解算得到的卻是一個(gè)實(shí)數(shù)。對(duì)于短基線 (例如小于 20km 的基線)，由于雙差模糊度具有很好的整數(shù)特性，就將整周模糊度確定為整數(shù)，在進(jìn)一步平差時(shí)不作為未知數(shù)求解，這種解算方法解算出的基線結(jié)果稱為雙差固定解對(duì)于長(zhǎng)基線來(lái)說(shuō)，由于電層折射誤差、衛(wèi)星軌道誤差等難以有救地消除，整周模糊度求解精度往往很低，這時(shí)將整周模糊度勉強(qiáng)取為整數(shù)，對(duì)于相對(duì)定位精度有損無(wú)利，這時(shí)維持整周模糊度的實(shí)數(shù)解，由此而解算出的基線結(jié)果稱為雙差浮動(dòng)解。雙差固定解與雙差浮動(dòng)解的向量坐標(biāo)差達(dá)分米級(jí)時(shí)，則處理結(jié)果可能有疑，原因可能是觀測(cè)質(zhì)量不佳。一般地，短基線的雙差固定解精度高，則長(zhǎng)基線雙差浮動(dòng)解也為佳。同步環(huán)閉合差同步環(huán)閉合差就是由同步觀測(cè)基線所構(gòu)成的閉合環(huán)的閉合差，同步環(huán)閉合差在理論上為零，由于觀測(cè)等誤差存在，實(shí)際上同步環(huán)閉合差不