【正文】 臺(tái)接收機(jī)工作，因此又稱為單點(diǎn)定位。由于單點(diǎn)定位結(jié)果受衛(wèi)星星歷誤差、信號(hào)傳播誤差及衛(wèi)星幾何分布影響顯著，所以定位精度較低。一般適用于低精度的測(cè)量領(lǐng)域，例如車輛、船只、飛機(jī)的導(dǎo)航、地質(zhì)林業(yè)調(diào)查等。利用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位的原理是：以GPS衛(wèi)星和用戶接受天線之間的距離觀測(cè)量為基準(zhǔn)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來(lái)確定用戶接受天線所對(duì)應(yīng)的位置。GPS絕對(duì)定位方法的實(shí)質(zhì)是空間距離后方交會(huì)。因此，在一個(gè)測(cè)站上，只需3個(gè)獨(dú)立距離觀測(cè)量。但是，由于GPS采用的是單程測(cè)距原理，同時(shí)衛(wèi)星鐘與用戶接收機(jī)鐘又難以保持嚴(yán)格同步，實(shí)際上觀測(cè)的是測(cè)站至衛(wèi)星之間的距離，由于受衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘向步差的共同影響，故又稱偽距測(cè)量。當(dāng)然，衛(wèi)星鐘鐘差是可以通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航電文中所提供的相應(yīng)鐘差參數(shù)加以改正的，而接收機(jī)的鐘差，一般難以預(yù)先準(zhǔn)確測(cè)定。所以，可將其作為一個(gè)未知參數(shù)與觀測(cè)站坐標(biāo)在數(shù)據(jù)處理中一并解出。因此，在一個(gè)測(cè)站上，為了實(shí)時(shí)求解4個(gè)未知參數(shù) (3個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)分量及l(fā)個(gè)鐘差參數(shù))，至少應(yīng)有4個(gè)同步偽距觀測(cè)量，即至少必須同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星。GPS絕對(duì)定位，根據(jù)用戶接收機(jī)天線所處的狀態(tài)不同，又可以分為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位。當(dāng)用戶接受設(shè)備安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，確定載體瞬時(shí)絕對(duì)位置的定位方法，稱為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位一般只能得到?jīng)]有(或很少)多余觀測(cè)量的實(shí)時(shí)解。這種方法被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、船舶以及陸地車輛等運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航中。另外，在航空物探和衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，來(lái)確定觀測(cè)站絕對(duì)坐標(biāo)的方法，稱為靜態(tài)絕對(duì)定位。這時(shí)，由于可以連續(xù)地測(cè)定衛(wèi)星至觀測(cè)站的偽距，所以可獲得充分的多余觀測(cè)量，以便在測(cè)后通過(guò)數(shù)據(jù)處理提高定位的精度。靜態(tài)絕對(duì)定位方法，主要用于大地測(cè)量，以精確測(cè)定觀測(cè)站在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)。目前，無(wú)論是動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位還是靜態(tài)絕對(duì)定位，所依據(jù)的觀測(cè)量都是所測(cè)衛(wèi)星至觀測(cè)站的偽距，通常也成為偽距定位法。由于偽距有測(cè)碼偽距和測(cè)相偽距之分，所以，絕對(duì)定位又可分為測(cè)碼偽距絕對(duì)定位和測(cè)相偽距絕對(duì)定位。GPS相對(duì)定位原理：GPS相對(duì)定位，也叫差分GPS定位，是目前GPS測(cè)量中定位精度最高的定位方法，它廣泛地應(yīng)用于大地測(cè)量、精密工程測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究及精密導(dǎo)航中。用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩個(gè)端點(diǎn)，其位置靜止不動(dòng)，同步觀測(cè)相同的4‘顆以上GPS衛(wèi)星，確定基線兩個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，這種定位模式稱為相對(duì)定位。在實(shí)際工作中常常將接收機(jī)數(shù)目擴(kuò)展到3臺(tái)以上，同時(shí)測(cè)定若干條基線向量，這樣做不僅可以提高工作效率，而且可以增加觀測(cè)量，提高觀測(cè)成果的可靠性。相對(duì)定位主要分為靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。靜態(tài)相對(duì)定位采用載波相位觀測(cè)量為基本觀測(cè)量，由于載波波長(zhǎng)較短，其測(cè)量精度遠(yuǎn)高于碼相關(guān)偽距測(cè)量，并且采用不同載波相位觀測(cè)量的線性組合可以有效的消弱衛(wèi)星星歷誤差、信號(hào)傳播誤差以及接收機(jī)不同步誤差對(duì)定位的影響。天線長(zhǎng)時(shí)間固定在基線兩個(gè)端點(diǎn)上，可保證取得足夠多的觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而可以準(zhǔn)確確定整周未知數(shù)。上述這些優(yōu)點(diǎn)，使得靜態(tài)相對(duì)定位可以達(dá)到很高的精度。在通常情況下，采用廣播星歷定位，精度可達(dá)10硒一10一7，如果采用精密星歷和軌道技術(shù)，那么精度可提高到10召一10一，由于GPS測(cè)量誤差具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此，可以在GPS動(dòng)態(tài)定位中引入相對(duì)定位作業(yè)方法，即GPS動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。該作業(yè)方法實(shí)際上是用兩臺(tái)心PS接收機(jī)，將一臺(tái)接收機(jī)安設(shè)在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)相同的衛(wèi)星，通過(guò)在觀測(cè)值之間求差，以消除具有相關(guān)性的誤差，提高定位精度。而運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位置是通過(guò)確定該點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)站的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)的，這種定位方法也叫差分GPS定位。在G叱動(dòng)態(tài)相對(duì)定位中，鑒于載波相位測(cè)量的精度要高于測(cè)碼偽距測(cè)量的精度，因此可將載波相位測(cè)量用于實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。載波相位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法，是通過(guò)載波相位修正值發(fā)送給用戶站來(lái)改正其載波相位實(shí)現(xiàn)定位，或是通過(guò)將基準(zhǔn)站采集的載波相位觀測(cè)值發(fā)送給用戶站進(jìn)行求差解算坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)定位。其定位精度在小區(qū)域范圍內(nèi)(30km)可達(dá)l一2cm，是一種快速且精度高的定位方法。 GPS定位的主要誤差（1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 GPS定位實(shí)際上是以時(shí)間為基準(zhǔn)的定位，用戶通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)到用戶收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定用戶到衛(wèi)星的距離。由于該時(shí)間差中含有衛(wèi)星鐘和用戶接收機(jī)鐘的誤差，因而稱測(cè)量的距離為偽距。GPS的定位是基于同時(shí)觀測(cè)四顆GPS衛(wèi)星到用戶的偽距和所接收到的廣播星歷進(jìn)行定位解算。定位誤差中與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差主要是衛(wèi)星廣播星歷誤差和衛(wèi)星鐘差。GPS的廣播星歷是通過(guò)建立在世界范圍內(nèi)的5個(gè)測(cè)軌站跟蹤衛(wèi)星，由觀測(cè)值解算精密軌道，進(jìn)而預(yù)測(cè)出衛(wèi)星的星歷。衛(wèi)星星歷與真實(shí)軌道相比總是存在誤差的。在美國(guó)實(shí)施SA政策時(shí)，衛(wèi)星星歷的精度人為地降低到幾十米甚至100米左右。SA取消后，衛(wèi)星星歷的誤差約10米級(jí)左右。衛(wèi)星星歷誤差:衛(wèi)星星歷是GPS衛(wèi)星定位中的重要數(shù)據(jù)。衛(wèi)星星歷是由地面監(jiān)控站跟蹤監(jiān)測(cè)GPS衛(wèi)星測(cè)定的。由于地面監(jiān)控站測(cè)試的誤差以及衛(wèi)星在空中運(yùn)行受到多種攝動(dòng)力影響，地面監(jiān)測(cè)站難以充分可靠地測(cè)定這些作用力的影響，使得測(cè)定的衛(wèi)星軌道會(huì)有誤差。衛(wèi)星鐘差:衛(wèi)星鐘差是GPS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時(shí)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之間會(huì)有偏差和漂移，并且隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。而GPS定位所需要的觀測(cè)量都是以精密測(cè)時(shí)為依據(jù)，衛(wèi)星鐘差會(huì)對(duì)偽碼測(cè)距和載波相位測(cè)量產(chǎn)生誤差。當(dāng)衛(wèi)星鐘差總量達(dá)到1ms時(shí)，產(chǎn)生的等效距離誤差可達(dá)300K相對(duì)論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)所處的狀態(tài)不同而引起衛(wèi)星鐘和接收鐘之間產(chǎn)生相對(duì)鐘誤差的現(xiàn)象。所以嚴(yán)格地說(shuō)，將其歸入與衛(wèi)星有關(guān)的誤差不完全準(zhǔn)確。但是由于相對(duì)論效應(yīng)應(yīng)主要取決衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度和重力位，并且是以衛(wèi)星鐘的誤差這一形式出現(xiàn)的。所以我們將其歸入在此類誤差。（2）與接收機(jī)有關(guān)的誤差GPS接收機(jī)的誤差主要是接收機(jī)鐘差和接收機(jī)噪聲。與衛(wèi)星鐘一樣接收機(jī)鐘也有鐘差，而且接收機(jī)中一般使用穩(wěn)定度較低的石英鐘。接收機(jī)鐘差的大小與鐘的質(zhì)量有關(guān)。接收機(jī)噪聲與接收機(jī)采用的工作原理有關(guān)。觀測(cè)值噪聲為白噪聲，而且不同衛(wèi)星的觀測(cè)值噪聲之間是獨(dú)立的。觀測(cè)值噪聲與碼相關(guān)模式、接收機(jī)機(jī)動(dòng)狀態(tài)和衛(wèi)星仰角有關(guān)。C/，但受信噪比的影響，C/。P碼的觀載波相位的噪聲一般為波長(zhǎng)的1%，對(duì)于不同的接收機(jī)類型和信噪比，%一10%波長(zhǎng)之間變化。（3）與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差 GPS信號(hào)從20000米的高空傳播到地面穿越大氣層時(shí)，受到電離層和對(duì)流層的影響。電離層和對(duì)流層均使得GPS測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生延遲。電離層是離地面約50km到1000km之間的大氣層。由于受太陽(yáng)輻射作用，電離層中的氣體大都處于部分電離或全部電離的狀態(tài)，含有密度較高的自由電子。電離層對(duì)通過(guò)的GPS信號(hào)會(huì)產(chǎn)生折射作用，使相位的傳播速度加快(相速度)，而使偽距的傳播速度(群速度)減慢。電離層引起的傳播延遲與沿衛(wèi)星到接收機(jī)視線方向的電子密度有關(guān)。在天頂方向的延遲量白天可達(dá)10幾米，最大可達(dá)150m，夜間也有3米左右。電離層是一種色散介質(zhì)，不同的頻聲的電波有不同的延遲。雙頻用戶可用雙頻觀測(cè)量消除電離層延遲的一階項(xiàng)，誤差為幾個(gè)厘米。單頻用戶用GPS導(dǎo)航電文中的電離層改正模型參數(shù)進(jìn)行延遲改正，誤差為幾米。差分技術(shù)可以大大減小電離層折射的影響，但是殘余的電離層折射誤差隨基線長(zhǎng)度的增加而增大，模糊度整數(shù)估計(jì)難度也隨之增大。當(dāng)基線長(zhǎng)度小于10km時(shí)，差分后殘余的電離層折射誤差較小，基本不會(huì)影響模糊度整數(shù)估計(jì)。然而，當(dāng)基線長(zhǎng)度超過(guò)10km時(shí)，由于殘余的電離層折射誤差較大，使得模糊度整數(shù)估計(jì)的成功率下降。對(duì)流層延遲泛指非電離大氣對(duì)電磁波的折射。非電離大氣主要包括對(duì)流層和平流層，對(duì)流層通常是指從地面向上約50km的大氣部分。由于折射的80%發(fā)生在對(duì)流層，所以通常稱為對(duì)流層折射。引起的傳播延遲是因?yàn)殡姴ㄍㄟ^(guò)對(duì)流層時(shí)傳播速度與真空中不同。對(duì)流層延遲的80~90%由大氣中干燥氣體引起的，稱為干分量，其余10~20%是由水汽引起的，稱為濕分量。在天頂方向，干分量延遲約為2~3m，濕分量延遲約為1~80cm。對(duì)流層延遲主要與氣候、氣壓、溫度、濕度和衛(wèi)星仰角有關(guān)。對(duì)于GPS信號(hào)，對(duì)流層為非彌散介質(zhì)，不能用雙頻觀測(cè)值來(lái)計(jì)算對(duì)流層延遲。對(duì)流層延遲通常用改正模型進(jìn)行改正，常用的對(duì)流層改正模型有霍普菲爾德(Hopfield)模型、薩斯塔莫寧(Saastamoinen)模型等。對(duì)流層改正的精度約為分米量級(jí)。不同模型的對(duì)流層改正在高度角較高大30度時(shí)的差異只有幾個(gè)毫米，在高度角小于30度時(shí)的差異增大到幾個(gè)厘米。利用差分可以大大減小對(duì)流層延遲誤差的影響，但僅限于流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的距離較近、高差較小的情況。對(duì)于距離較遠(yuǎn)或高差較大的基線，差分后殘余的對(duì)流層延遲將影響基線解的精度。此外，當(dāng)用戶附近存在大型電磁波反射面(如水庫(kù)、大型建筑物)時(shí)接收機(jī)會(huì)接收到經(jīng)反射面反射的GPS信號(hào)，從而造成定位誤差，稱為多路徑效應(yīng)。多路經(jīng)效應(yīng)不僅影響觀測(cè)值的精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使信號(hào)失鎖，是近距離高精度GPS測(cè)量的主要誤差源。多路經(jīng)效應(yīng)對(duì)偽距的影響最大可達(dá)偽距碼元長(zhǎng)度的1/2。對(duì)C/A碼而言，多路經(jīng)的影響可能達(dá)到10~20米，最嚴(yán)重時(shí)可能高達(dá)100米，對(duì)P碼的影響最大可達(dá)10米左右。相比較而言，多路經(jīng)效應(yīng)對(duì)載波相位的影響較小，最大影響為1/4周，一般情況下，其影響約為1cm左右。隨著GPS天線技術(shù)的發(fā)展對(duì)多路徑的抑制越來(lái)越好。多路徑效應(yīng)雖屬傳播路徑的誤差，但它與GPS接收機(jī)天線的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也可把多路徑效應(yīng)產(chǎn)生的誤差合并到GPS接收機(jī)噪聲誤差中。（4）其它誤差地球自轉(zhuǎn)的影響：GPS定位采用的坐標(biāo)是協(xié)議地球坐標(biāo)系，地面接收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)與球固連的協(xié)議坐標(biāo)系相對(duì)于衛(wèi)星發(fā)射瞬間的位置已產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)(繞Z軸旋轉(zhuǎn))，這樣接收到的衛(wèi)星信號(hào)會(huì)有時(shí)間延遲。（衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)瞬間坐標(biāo)與接收機(jī)接收的瞬間坐標(biāo)產(chǎn)生位置上的旋轉(zhuǎn)）地球潮汐改正：因?yàn)榈厍虿⒎鞘且粋€(gè)剛體，所以在太陽(yáng)和月球的萬(wàn)有引力作用下，固體地球要產(chǎn)生周期性的彈性形變，稱為固體潮。此外在日月引力作用下，地球上的負(fù)荷也將發(fā)生周期性的變動(dòng)，使地球產(chǎn)生周期性的形變，稱為負(fù)荷潮汐，例如海潮。固體潮和負(fù)荷潮引起的測(cè)站位移可達(dá)80cm，使不同時(shí)間的測(cè)量結(jié)果互不一致，在高精度相對(duì)定位中應(yīng)考慮其影響。 最后需要指出，在GPS測(cè)量中除上述誤差外，衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘振蕩器的隨機(jī)誤差、大氣折射模型和衛(wèi)星軌道攝動(dòng)模型的誤差等，也都會(huì)對(duì)GPS的觀測(cè)量產(chǎn)生影響。隨著對(duì)長(zhǎng)距離定位精度要求的不斷提高，研究這些誤差源并確定它們的影響規(guī)律具有重要的意義。 GPS RTK 技術(shù) GPS 定位技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，給整個(gè)測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，國(guó)內(nèi)大多數(shù)測(cè)繪單位都配備了GPS 測(cè)量設(shè)備。同時(shí)在地形圖的測(cè)繪與成圖方面也迅速地從傳統(tǒng)的白紙法成圖向數(shù)字化測(cè)圖方向發(fā)展。目前獲得數(shù)字地圖的主要方法有三種；原圖數(shù)字化、航測(cè)數(shù)字成圖、地面數(shù)字測(cè)圖等手段，而地面數(shù)字測(cè)圖是最直接、最基本的數(shù)字測(cè)圖方法。 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量基本原理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)(Real Time Kinematic ,簡(jiǎn)稱RTK) ,是以載波相位觀測(cè)為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS 技術(shù),它是GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破,為GPS 在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新天地。載波相位差分技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在原理上與偽距差分原理相同,由基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)將載波觀測(cè)量及基準(zhǔn)站坐標(biāo)信息一同傳送給移動(dòng)站。移動(dòng)站通過(guò)接收GPS 衛(wèi)星的載波相位信息與來(lái)自基準(zhǔn)站的載波相位信息,進(jìn)行相位差分觀測(cè)值的實(shí)時(shí)處理與改正,能實(shí)時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。載波相位差分的數(shù)學(xué)模型與觀測(cè)方程如下:在基準(zhǔn)站觀測(cè)第i 個(gè)GPS 衛(wèi)星,求得偽距為: （1）式中, 為基準(zhǔn)站到第i個(gè)衛(wèi)星的真實(shí)距離可由基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷求得；為基準(zhǔn)站的時(shí)鐘偏差；為第i 個(gè)衛(wèi)星的時(shí)鐘偏差；為第i 個(gè)衛(wèi)星的星歷誤差(包括SA 政策影響) 引起的偽距誤差； 為電離層效應(yīng)； d 為對(duì)流層效應(yīng)；為多徑效應(yīng)； 為GPS 接收機(jī)噪聲。利用衛(wèi)星星歷計(jì)算出衛(wèi)星的位置與已知基準(zhǔn)站的精確坐標(biāo)來(lái)計(jì)算出衛(wèi)星至基準(zhǔn)站的真實(shí)距離，這樣可求出偽距改正數(shù)： （2）同時(shí),移動(dòng)站接收到的偽距為： （3）如果用對(duì)移動(dòng)站的偽距進(jìn)行修正,則 += （4） 當(dāng)基準(zhǔn)站與移動(dòng)站相距較近時(shí)(小于100km)，則 所以+= = （5）如果基準(zhǔn)站與移動(dòng)站間同時(shí)觀測(cè)相同的4 顆衛(wèi)星,則有4 個(gè)式（5） 式這樣的聯(lián)立方程，由此可求解出移動(dòng)站的坐標(biāo)( Xu , Yu , Zu ) 和Δdρ。而Δdρ中包含同一觀測(cè)歷元的各項(xiàng)殘差： = （6）對(duì)于載波相位觀測(cè)量： （7）式中，為起始相位模糊度， 即相位整周數(shù)的初始值； 為從起始?xì)v元開(kāi)始至觀測(cè)歷元間的相位整周數(shù)；為測(cè)量相位的小數(shù)部分；λ為載波波長(zhǎng)，對(duì)于L1 頻段為19cm ，L2 頻段為24cm。將式（7）代入基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的觀測(cè)方程式（5）中，并考慮到，基準(zhǔn)站的載波相位數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈傳送至移動(dòng)站，在移動(dòng)站上將兩者進(jìn)行差分，最后得到： （8）這就是載波相位差分的觀測(cè)方程。式中，為基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的真實(shí)距離,是由衛(wèi)星星歷與基準(zhǔn)站的坐標(biāo)求出的， 為移動(dòng)站接收機(jī)的起始相位模糊度，即相位整周數(shù)的初始值；為起始?xì)v元至觀測(cè)歷元間的相位整周數(shù)；為基準(zhǔn)站接收機(jī)的起始相位模糊度；Nib為基準(zhǔn)站接收機(jī)起始?xì)v元至觀測(cè)歷元間的相位整周數(shù)；為基準(zhǔn)站接收機(jī)測(cè)量相位的小數(shù)部分；為移動(dòng)站接收機(jī)測(cè)量相位的小數(shù)部分；λ為載波波長(zhǎng)，對(duì)于L1 頻段為19cm ，L2 頻段為24cm；為同一觀測(cè)歷元的各項(xiàng)殘差。 數(shù)字測(cè)圖外業(yè)工作的實(shí)施（1）控制測(cè)量控制測(cè)量可以直接用Trimble 5700 建立GPS控制網(wǎng)。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō),如果在數(shù)字測(cè)圖工作中選用既可以進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量又可以進(jìn)行RTK 測(cè)量的GPS 儀器，就可以完成整