【正文】 擬定觀測計劃的依據(jù)是： GPS網(wǎng)的布設(shè)方案 ， 規(guī)模大小 ， 精度要求 ， GPS衛(wèi)星星座 ， 參加作業(yè)的 GPS接收機數(shù)量以及后勤保障條件 （ 運輸 、 通信 ） 等 。 觀測計劃的主要內(nèi)容應(yīng)包括： GPS衛(wèi)星的可見性圖及最佳觀測時間的選擇 ， 采用的接收機類型和數(shù)量 ， 觀測區(qū)的劃分和觀測工作的進程以及接收機的高度計劃等 。 77 1. 觀測工作量的設(shè)計與計算 外業(yè)觀測的工作量 ， 與用戶的要求精度和采用的接收機類型和數(shù)量 ，以及作業(yè)模式等因素有關(guān) 。 GPS網(wǎng)觀測工作量的設(shè)計 ， 除要考慮觀測工作的效率外 ， 還必須保證網(wǎng)的精度和可靠性 。 前已指出 ， 當(dāng)參加作業(yè)的接收機數(shù)為 ki， 則每一時段可得觀測基線向量數(shù)為 ki (ki1)/2 其中包括獨立觀測向量數(shù) (ki1)和多余觀測向量數(shù) （ ki1） (ki2)/2。 因為增加多余觀測量 ， 會提高網(wǎng)的可靠性 ， 所以 ， 作業(yè)中適當(dāng)增加接收機的數(shù)量 ， 不僅會提高工作效率 ， 同時也將明顯地增加多余觀測量 。 另外 ， 為了有助于外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的檢核 ， 增加可靠性 ， 通常根據(jù)不同的精度要求 ， 基線測量中 ， 同步觀測的時段數(shù)以及時段的長度 ， 應(yīng)滿足表5規(guī)定 。 78 GPS測量的基本技術(shù)規(guī)定 表 5 級別 項目 A B C D E 衛(wèi)星高度角 （ 1?） ?10 ?15 ?15 ?15 ?15 觀測時段數(shù) ?8 ?6 ?2 ?2 ?2 時段長度 (min) ?180 ?120 ?90 ?60 ?60 數(shù)據(jù)采樣間隔 (s) 15～ 16 15～ 60 15～ 60 15～ 60 15～ 60 衛(wèi)星觀測值象限分布 (25?5)% (25?10)% (25?20)% (25?20)% ?25% (25?20)% ?25% 79 假設(shè) ， np為 GPS網(wǎng)的點數(shù) nT為相對定位的觀測時段數(shù) ， 則在采用邊連接方式推進時 ， 所需觀測時段的總數(shù) NT， 可按下式估算： Tiipt nkknN )21(????80 2. 關(guān)于分區(qū)觀測 當(dāng) GPS網(wǎng)的點數(shù)較多 ， 而參加同步觀測的接收機數(shù)量有限時 ，網(wǎng)的觀測工作需分區(qū)進行 。 當(dāng)實行分區(qū)觀測時 ， 為了增加網(wǎng)的整體性 ， 提高網(wǎng)的精度 ， 相鄰分區(qū)應(yīng)設(shè)置公共點數(shù) ， 又會延緩測量工作的進程 ， 這在實際工作中 ， 應(yīng)根據(jù)網(wǎng)的用途慎重考慮 。 一般公共點的數(shù)量不得少于 3個 。 公共點數(shù)過少 ， 將使網(wǎng)的整體性變差 ， 影響網(wǎng)的精度 。 而增加公共點 ， 又會延緩測量工作的進程 。 81 3. 關(guān)于衛(wèi)星的可見性預(yù)報及觀測時段的選擇 因為觀測衛(wèi)星的幾何分布 ， 對 GPS定位的精度具有重要影響 ，所以 ， 為了選擇最佳的觀測時段 ， 擬定觀測計劃 ， 應(yīng)首先編制如GPS衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化圖 。 編制可見性圖所用的測站概略坐標(biāo) ，可取該圖適用范圍 （ 300km） 內(nèi) ， 各點概略坐標(biāo)的平均值 ， 而編制可見性圖所用的概略星歷 ， 其齡期也不能過長 ， 一般不應(yīng)超過30天 ， 超過時應(yīng)重新觀測一組新的概略星歷 。 82 83 在 GPS測量中 ， 所測衛(wèi)星與觀測站所組成的幾何圖形 ， 其強度可取空間位置精度度因子 （ PDOP） 來表示 。 無論是絕對定位或相對定位 。 基值均不應(yīng)超過一定的要求 。 相應(yīng)表 1所列的精度級別 ， PDOP值應(yīng)不超過表 6所列限制 。 圖 6可見衛(wèi)星數(shù)和 PDOP變化 PDOP的限制 表 6 級 別 A B C D E PDOP ?4 ?6 ?8 ?10 ?10 84 4. 觀測進程及調(diào)度計劃 最佳觀測時間確定后 ， 在觀測工作開始之前 ， 須擬定觀測工作的進程表及接收機的高度計劃 。 尤其當(dāng) GPS網(wǎng)規(guī)模較大 ， 參加作業(yè)的儀器較多時 ， 仔細地擬定和選擇這些計劃的優(yōu)化方案 ， 對于順利地實現(xiàn)預(yù)定的觀測任務(wù)極為重要 。 觀測工作的進程計劃 ， 涉及到網(wǎng)的規(guī)模 、 精度要求 、 作業(yè)的接收機數(shù)量和后勤保障條件等 ， 在實際工作中 ， 應(yīng)根據(jù)最優(yōu)化的原則合理擬定 。 85 GPS測量儀器設(shè)備的配置 GPS接收機是實施測量工作的關(guān)鍵設(shè)備 ， 其性能要求所需的接收機數(shù)量與 GPS網(wǎng)的布設(shè)方案和要求的精度有關(guān) ， 工作中可根據(jù)情況按表7規(guī)定選擇 。 PDOP的限制 表 6 級 別 A B C D、 E 單頻 /雙頻 雙頻 雙頻 雙頻或單頻 單頻或雙頻 標(biāo)稱精度 優(yōu)于5mm+ 優(yōu)于 5mm+1ppm 優(yōu)于5mm+2ppm 優(yōu)于5mm+3ppm 86 級 別 A B C D、 E 觀測量 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位 同步觀測接收機數(shù) ?4 ?3 ?2 ?2 GPS接收機的配置 續(xù)表 87 觀測工作 觀測工作主要包括：天線安置 ， 觀測作業(yè) ， 觀測記錄和觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量判定等 。 1. 天線安置 天線的妥善安置 ， 是實現(xiàn)精密定位的重要條件之一 。 其安置工作一般應(yīng)滿足以下要求： ?靜態(tài)相對定位時 ， 天線安置應(yīng)盡可能利用三腳架 ， 并安置在標(biāo)志中心的上方直接對中觀測 。 在特殊情況下 ， 方可進行偏心觀測 ， 但歸心元素應(yīng)精密測定 。 ?當(dāng)天線需安置在三角點覘標(biāo)的基板上時 ， 應(yīng)先將覘標(biāo)頂部拆除 ， 以防止對信號的干擾 。 這時可將標(biāo)志中心投影到基板上 ， 作為安置天線的依據(jù) 。 ?天線底板上的圓水準(zhǔn)器氣泡必須居中 。 88 ?天線的定向標(biāo)志線 ， 應(yīng)指向正北 ， 并顧及當(dāng)?shù)卮牌怯绊?，以減弱相位中心偏差的影響 。 定向誤差依定位的精度不同而異 ，一般應(yīng)不超過 ?3?～ 5?。 ?雷雨天氣安置天線時 ， 應(yīng)注意將其底盤接地 ， 防止雷擊 。 天線安置后 ， 應(yīng)在各觀測時段的前后 ， 各量測天線高一次 ，測量的方法按儀器的操作說明執(zhí)行 。 兩次量測結(jié)果之差不應(yīng)超過3mm， 并取其平均值采用 。 所謂天線高 ， 系指天線的相位中心 ， 至觀測點標(biāo)志中心頂端的垂直距離 。 一般分為上 、 下兩段 ， 上段是從相位中心至天線底面的距離 ， 這一段的數(shù)值由廠家給出 ， 并作為常數(shù)；下段是從天線底面 ， 至觀測點標(biāo)志中心頂端的距離 ， 這一段由用戶臨時測定 。天線高的量測值應(yīng)為上下兩段距離之和 。 89 2. 觀測作業(yè) 在開機實施觀測工作之前 ， 接收機一般需按規(guī)定經(jīng)過預(yù)熱和靜置 。 觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS衛(wèi)星信號 ， 并對其進行跟蹤 、處理和量測 ， 以獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù) 。 利用 GPS接收機作業(yè)的具體操作步驟和方法 ， 隨接收機的類型和作業(yè)模式不同而異 。 而且 ， 隨著接收機設(shè)備軟件和硬件的不斷發(fā)展 ， 接收機設(shè)備的操作方法也將有所變化 ， 自動化的水平將不斷提高 。 用戶可按隨機操作手冊執(zhí)行 。 一般來說 ， 在外業(yè)觀測工作中 ， 操作人員應(yīng)注意以下事項： ?當(dāng)確認外接電源電纜及天線等各項聯(lián)結(jié)完全無誤后 ， 方可接通電源 ， 啟動接收機； ?開機后 ， 接收機的有關(guān)指和儀表數(shù)據(jù)顯示正常時 ， 方能進行自測試和輸入有關(guān)測站和時段控制信息； 90 ?接收機在開始記錄數(shù)據(jù)后 ， 用戶應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量 、 衛(wèi)星號 、 相位測量殘差 ， 實時定位結(jié)果及其變化 、 存儲介質(zhì)記錄等情況； ?在觀測過程中 ， 接收機不得關(guān)閉并重新啟動；不準(zhǔn)改變衛(wèi)星高度角的限值；不準(zhǔn)改變天線高； ?每一觀測時段中 ， 氣象資料一般應(yīng)在時段始末及中間各觀測記錄一次 ， 當(dāng)時段較長時 （ 如超過 60分 ） ， 應(yīng)適當(dāng)增加觀測次數(shù)； ?觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項目 ， 經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成 ， 且記錄與資料均完整無誤后 ， 方可遷站 。 91 3. 觀測記錄 在外業(yè)觀測過程中 ， 所有的觀測數(shù)據(jù)和資料 ， 均須妥善記錄 。記錄的形式主要有以下兩種： （ 1） 觀測記錄 觀測記錄 ， 由接收設(shè)備自動形成 ， 均記錄在存儲介質(zhì) （ 如磁帶 、磁卡或記憶卡等 ） 上 ， 其內(nèi)容包括 ， ?載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元； ?同一歷元的測碼偽距觀測值； ?GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)； ?實時絕對定位結(jié)果； ?測站控制信息及接收機工作狀態(tài)信息 。 92 （ 2） 測量手簿 測量手簿 ， 是在接收機啟動前及觀測過程中 ， 由用戶隨時填寫的 。 其記錄格式和內(nèi)容參寫附錄八 。 其中 ， 觀測記事欄記載觀測過程中發(fā)生的重要問題 ， 問題出現(xiàn)的時間及其處理方式 。 為了保證記錄的準(zhǔn)確性 ， 測量手簿必須在作業(yè)過程中隨時填寫 ， 不得事后補記 。 上述觀測記錄和測量手簿 ， 都是 GPS精密定位的依據(jù) ，必須妥善地保管 。 93 第 5 節(jié) GPS接收設(shè)備的檢驗 GPS測量工作所采用的接收設(shè)備 ， 都必須對其性能和可能達到的精度水平進行檢驗 ， 合格后方能參加作業(yè) 。 尤其對于新購置的設(shè)備 ， 應(yīng)按規(guī)定進行全面的檢驗 。 接收機全面檢驗的內(nèi)容 ， 包括一般檢視 、 通電檢驗 、 試測檢驗和隨機數(shù)據(jù)后處理軟件的檢測 。 94 1. 一般性檢視 主要檢查接收設(shè)備的各部件及其附件是否齊全 、 完好 ， 緊固部件有否松動與脫落 ， 設(shè)備的使用手冊及隨機軟件等資料是否齊全 。 95 2. 通電檢驗 檢驗的主要項目包括：設(shè)備通電后有關(guān)信號燈 、 按鍵 、 顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況 ， 以及自測試系統(tǒng)的工作情況 。 當(dāng)自測試正常后 ， 按操作步驟進行衛(wèi)星的捕獲與跟蹤 ， 以檢驗接收機捕獲衛(wèi)星的時間 ， 接收信號的信噪比及信號的鎖定等情況 。 96 3. 試測檢驗 試測檢驗應(yīng)在不同長度的標(biāo)準(zhǔn)基線上 ， 或?qū)ＴO(shè)的 GPS測量檢驗場上進行 。 標(biāo)準(zhǔn)基線的相對精度 ， 應(yīng)不低于被檢驗接收設(shè)備的標(biāo)稱精度 。 試測檢驗是接收設(shè)備檢驗的主要內(nèi)容之一 ， 凡是用于精密定位的接收設(shè)備 ， 都應(yīng)按作業(yè)時間的長短 ， 至少在每年出測前進行一次 。 試測檢驗的主要內(nèi)容包括：接收機野外作業(yè)的性能 ， 接收機的內(nèi)部噪聲水平 ， 天線相位中心的穩(wěn)定性 ， 以及對不同測程的基線測量所能達到的精度等 。 另外 ， 天線底座的圓水準(zhǔn)器和光學(xué)對中器 ， 也都要在每年出測前進行檢驗和校正 。 對于作業(yè)中所使用的氣象測量儀表 （ 通風(fēng)干濕表 、 氣壓表 、 溫度計 ） ， 也應(yīng)定期送氣象部門檢驗 ， 以保障其正常工作 。 97 4. 隨機數(shù)據(jù)后處理軟件的檢驗 隨機數(shù)據(jù)處理軟件 ， 是 GPS接收設(shè)備的重要組成部分 。 對其所具有的功能 ， 一般是通過實測的計算工作來進行檢驗的 。 對測量型 GPS接收機 ， 其主要檢驗內(nèi)容包括：衛(wèi)星預(yù)報及觀測計劃擬定功能的檢驗；靜態(tài)定位軟件和網(wǎng)平差軟件功能的檢驗；快速靜態(tài)定位軟件和實時定位軟件功能的檢驗等 ， 并且通過上述檢驗 ， 在數(shù)據(jù)處理的精度 ， 使用的自動化水平 ， 對觀測數(shù)據(jù)的篩選 ， 周跳的判別與修復(fù) ， 整周未知數(shù)的解算能力以及網(wǎng)平差的功能等方面 ，對軟件作出評價 。 98 GPS接收機的檢驗內(nèi)容與方法 隨著 GPS接收機硬件與軟件的不斷改善 ， 對 GPS接收機的檢驗內(nèi)容和方法也將有所變化 。 現(xiàn)將測量型 GPS接收機 ， 目前幾項主要的檢驗內(nèi)容及檢驗方法簡介如下 。 99 1. 接收機內(nèi)部噪聲水平的檢驗 接收機的內(nèi)噪聲 ， 主要是由于接收機硬件的不完善 （ 如接收機鐘差 、 信號通道的時間延遲及延遲鎖定相環(huán)誤差等 ） 所引起 ， 其檢驗方法 ， 可根據(jù)實際情況采用以下兩種方法之一 。 l零基線檢驗法 。 這項檢驗的主要設(shè)備 ， 如圖 7所示的功率分配器 （ 簡稱功分器 ） ， 其檢驗的基本原理是