【正文】 40 年來，數十萬個國家控制點都是在這個系統(tǒng)內完成計算的，一切測量工程和測繪成果均無例外地采用著這個系統(tǒng)。它的原點不在北京，而在前蘇聯的普爾科沃，相應的橢球為克拉索夫斯基橢球。由于 GPS 導航定位全面采用了 WGS—84，用戶可以獲得更高精度的地心坐標，也可以通過轉換，獲得較高精度的參心大地坐標系坐標。WGS84 橢球及有關常數采用國際大地測量（IAG）和地球物理聯合會（IUGG）第 17 屆大會大地測量常數的推薦值，四個基本參數為：長半軸 a=6378137177。確保高程成果的精度滿足項目設計的要求。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，平差結果應輸出陽泉市礦區(qū)獨立坐標系中的三維坐標。 （三）補測與重測太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文32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。 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，這些邊稱為重復邊。（一）處理過程符合下列技術要求同一時段觀測值基線處理中，二、三等數據采用率都不宜低于 80%，同步環(huán)的相對閉合差和全長相對閉合差應符合下表 35 規(guī)定：表 35 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)，坐標增量閉合差應為零。然后鼠標左鍵點擊“開始” ，該點上采集的數據“2113”將傳輸到你指定的E 盤根目錄下 JT 文件夾。在 GPS 數據傳輸對話框中選擇野外的觀測數據文件，鼠標單擊“開始” 。如果在第二步中設置的通訊參數正確系統(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 接收機內的野外觀測數據。設置要存放野外觀測數據的文件夾，可以在數據通訊軟件中設置。第四節(jié) 數據傳輸與數據處理一、數據傳輸觀測完畢即可進行數據傳輸，數據傳輸是內業(yè)工作的基礎工作，在數據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。五、野外觀測 GPS 控制測量測站作業(yè)，應滿足下列要求；1 觀測前，應對接收機進行預熱和靜置，同時應檢查電池的容量、接收機的內存和可儲存空間是否充足。2．精度：基線的定位精度可達 5mm+lppm。技術指導組的任務是具體負責組織控制測量實施過程中的的重大技術性問題。 新出廠的 A、B 級 GPS 觀測的接收設備應進行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗，經檢驗或更換插板的接收機，有關檢驗和試測項目需要重新進行。表 34 GPS 控制測量作業(yè)的基本技術要求等級 二等 三等 四等 一級 二級接收機類型 雙頻 雙頻或單頻 雙頻或單頻 雙頻或單頻 雙頻或單頻儀器標稱精度 10mm+2ppm 10mm+5ppm 10mm+5ppm 10mm+5ppm 10mm+5ppm太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文27觀測量 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位靜態(tài) ≥15 ≥15 ≥15 ≥15 ≥15衛(wèi)星高度角（ ）0快速靜態(tài)一 一 一 ≥15 ≥15靜態(tài) ≥5 ≥5 ≥4 ≥4 ≥4有效觀測衛(wèi)星數 快速靜態(tài)一 一 一 ≥5 ≥5靜態(tài) 30～90 20～60 15～45 10～30 10～30觀測時段長度（min）快速靜態(tài)一 一 一 10～15 10～15靜態(tài) 10～30 10～30 10～30 10～30 10～30數據采樣間隔（s） 快速靜態(tài) 一 一 一 5～15 5～15點位幾何圖形強度因子PDOP≤6 ≤6 ≤6 ≤8 ≤8南方 9600 型測量系統(tǒng) GPS 測量的工作程序如下圖 31：是GPS 網的總體設計實地定點、埋石GPS 觀測計劃準備基線向量解算數據傳輸野外定位觀測及記錄GPS 網平差成果輸出打印質量合格否圖 31太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文28二、接收機及附屬設備的檢驗與維護接收機、天線及其他設備是否完整齊全，可隨時出測。觀測要求按照下表進行測量。觀測前應對接受機進行各項相關檢驗，確認儀器性能良好。根據現場具體情況，采用埋預制標石和現澆混凝土兩種形式，不管采用哪種形式標石及標志規(guī)格應符合規(guī)范要求。4. GPS 網點應避開高壓輸電線、變電站等設施，其最近處不得小于 100m，同時距離省市級強輻射電臺、電視臺、微波中繼站不得小于 300m，需要在這些地點設站時，必須在停止播發(fā)的時間段上進行定位作業(yè)。但由于點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行和保證測量結果的可靠性有著重要的意義，所以在選點工作開始前，除收集和了解有關測區(qū)的地理情況和原有測量控制點分布及標架、標型、標石完好狀況，決定其適宜的點位外，點位的選擇應符合下列要求。四、技術指標衛(wèi)星定位測量的主要技術要求1 各等級衛(wèi)星定位測量控制網的主要技術指標，其主要技術要求見表 3—2：表 32 衛(wèi)星定位控制網的主要技術要求等級 平均邊長（km）固定誤差 A（mm）比例誤差系數B（mm/km）約束點間的邊長相對中誤差約束平差后最弱邊相對中誤差二等 9 ≤10 ≤2 ≤1/250000 ≤1/120220三等 ≤10 ≤5 ≤1/150000 ≤1/70000四等 2 ≤10 ≤10 ≤1/100000 ≤1/40000一級 1 ≤10 ≤20 ≤1/40000 ≤1/20220二級 ≤10 ≤40 ≤1/20220 ≤1/100002 各等級控制網的基線精度，按下式計算。3 控制網應有獨立觀測邊構成一個或若干個閉合環(huán)或附合路線；各等級控制網中構成閉合環(huán)或附合導線的邊數不宜多于 6 條。良好的圖形設計可以減少野外選點的工作量，節(jié)省造標的經費，也為得到較高精度的成果打下基礎。同觀測衛(wèi)星有關的因素觀測衛(wèi)星數；衛(wèi)星信號質量；圖形強度因子；衛(wèi)星高度角；星歷來源。為此，在 GPS 網的技術設計中，必須有 GPS 網的成果所采用的坐標系和起算數據，即 GPS 網所采用的基準，或稱之為 GPS 網的設計基準。（二）GPS 測量的精度標準GPS 測量的精度標準常用網中相鄰點之間的距離中誤差表示，其形式為σ = a + bd （）式中 σ————距離中誤差，mma————固定誤差，mmb————比例誤差系數，10 6d———— 相鄰點的距離，km國家測繪局 1992 年制訂的我國第一部《GPS 測量規(guī)范》，將 GPS 的測量精度分為 AE5 級（見表 31）。采用分級布網的方案分級布網是建立常規(guī)測量控制網的基本方法，由于 GPS 測量具有許多優(yōu)越性，所以并不要求 GPS 網按常規(guī)控制網分很多等級布設，但有計劃地分級布設 GPS 網，有利于測區(qū)的近期需要和遠期的發(fā)展。設計的技術依據是國家測繪局頒發(fā)的《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》及建設部頒發(fā)的《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程》 。需要提及的是，安置各觀測站的天線時，均亦按天線附有的方位標進行定向，使之根據羅盤指向磁北極。天線的相位中心位置偏差在 GPS 定位中，觀測值是以接收機天線相位中心位置為準的，因而天線的相位中心與其幾何中心理論上保持一致。處理接收機鐘差較為有效的方法是將各觀測時刻的接收機鐘差之間看成是相關的，由此建立一個鐘差模型，并表示為一個時間多項式的形式，然后在觀測量的平差計算中統(tǒng)一求解，得到多項式的系數，因而也得到接收機的鐘差改正。根據經驗，一般認為觀測的分辨誤差約為信號波長的 1%。 選擇造型適宜且屏蔽良好的天線等。根據實驗資料表明，在一般反射環(huán)境下，多路徑效應對測碼偽距的影響可達到米級，對測相偽距的影響可達到厘米級。對于輸送短的基線(50km)，濕分量的影響較小關于對流層折射的影響，一般有以下幾種處理方法： 定位精度要求不高時，可不考慮其影響。對于單頻 GPS 接收機而言，這種方法的重要意義尤為明顯。不過應當明確指出，在太陽輻射的正午或在太陽黑子活動的異常期，應盡量避免觀測。當 GPS 衛(wèi)星處于天頂方向時，電離層折射對信號傳播路徑的影響最小，而當衛(wèi)星接近地平線時，則影響最大。由于同一衛(wèi)星的位置誤差對不同觀測站同步觀測量的影響，具有系統(tǒng)誤差性質，所以通過上述求差的方法，可以明顯的減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響，尤其當基線較短時，其效用更不明顯。在 GPS 定位測量中，處理衛(wèi)星軌道誤差有以下幾種方法: 忽略軌道誤差這種方法以從導航電文中所獲得的衛(wèi)星軌道信息為準，不再考慮衛(wèi)星軌道實際存在的誤差，所以廣泛的用于精度較低的實時單點定位工作中。在相對定位中，衛(wèi)星鐘差可通過觀測量求差（或差分）的方法消除。實際上，盡管 GPS 衛(wèi)星均設有高精度的原子鐘（銣鐘和銫鐘） ，但是它們與理想的 GPS 時之間，仍存在著難以避免的偏差和漂移。差分可分為單基準站差分、具有多個基準站的局部區(qū)域差分和廣域差分三種。根據基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數，并由基準站實時地將這一改正數發(fā)送出去。比如相對定位中，在一個測站上對兩個觀測目標進行觀測，將觀測值求差；或在兩個測站上對一個目標進行觀測，將觀測值求差；或在一個測站上對一個目標進行兩次觀測求差。但載波信號是一種周期性的正弦信號，而相位測量又只能測定其不足一個波長的部分，因而存在著整周數不確定性的問題，使解算過程變地十分復雜。然而由于測距碼的碼元長度較大，對于一些高精度應用來講其測距精度還顯的過低無法滿足需要。用 P 碼測出的偽距為 P 碼偽距。二、GPS 幾種定位方式偽距測量定位偽距法定位是由 GPS 接收機在某一時刻測出得到四顆以上 GPS 衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會的方法求定接收機天線所在點的三維坐標。若以兩臺 GPS 接收機分別置于兩個固定不變的待定點上，則通過一定時間的觀測，可以確定兩個待定點間的相對位置，又叫相對定位。需要實時地由 GPS 衛(wèi)星信號測量出測站至衛(wèi)星之間的距離，實時地由衛(wèi)星的導航電文解算出衛(wèi)星的坐標值，并進行測站點的定位。在 GPS 測量中通常采用兩類坐標系統(tǒng)，一類是在it空間固定的坐標系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯的坐標系統(tǒng)，稱地固坐標系統(tǒng)，我們在公路工程控制測量中常用地固坐標系統(tǒng)（如：WGS－84 世界大地坐標系和 1980年西安大地坐標系） 。這便是 GPS 衛(wèi)星定位的基本原理。雖然用于激光測距的衛(wèi)星（表面上安裝有激光反射棱鏡）是在不停的運動中，但總可以利用固定于地面上三個已知點上的衛(wèi)星激光測距儀同時測定某一時刻至衛(wèi)星的空間距離，d 1,d2,d3，應用測距交會的原理變可確定該時刻衛(wèi)星的空間位置。只需以三個發(fā)射臺為球心，以 d1,d2,d3為半徑作三個定位球面，即可交會出用戶接收機的空間位置。當用交流電時，要經過穩(wěn)壓電源或專用電源交換器。用戶可通過鍵盤控制接收機工作。根據預先設置的航路點坐標和單點定位測站位置計算導航的參數、航偏距、航偏角、航行速度等。接收機對衛(wèi)星進行搜索，捕捉衛(wèi)星。目前，GPS 接收機都裝有半導體存儲器，接收機內存數據可以通過數據口傳到微機上，以便進行數據處理和數據保存。下圖 24 是 GPS 接收機原理圖：太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文12圖 24 GPS 接收機原理圖GPS 接收機的天線類型如下圖 25：圖 25 GPS 接收機的天線類型 接收機主機（1） 變頻器及中頻放大器經過 GPS 前置放大器的信號仍然很微弱，為了使接收機通道得到穩(wěn)定的高增益，并且使 L 頻段的射頻信號變成低頻信號，必須采用變頻器。它是用戶利用 GPS 進行導航定位時一組不可少的數據。目前，/A 碼只調制在 L1 載波上，故無法精確地消除電離層延遲。因此，載波相位測量在高精度定位中得到廣泛的應用。其中 L1 載波是由衛(wèi)星上的原子鐘所產生的基準頻率 f0 倍頻 154 倍后形成的，L2 載波是由基準頻率 f0 倍頻 120太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文11倍后形成的。 第二節(jié) GPS 衛(wèi)星的導航定位信號。按測量站星距離所用測距信號之異，GPS 信號接收機可以分為下列幾種類（1） 碼接收機：用偽噪聲碼和載波作測距信號；（2） 無碼接收機：僅用載波作測距信號；（3） 集成接收機：既用 GPS 信號，又用 GLONASS 信號測量站星距離。GPS信號接收機，是 GPS 導航衛(wèi)星的用戶設備，是實現 GPS 衛(wèi)星導航定位的終端儀器。注入站能將接收到的導航電文存儲在微機中，當衛(wèi)星通過其上空時再用大口徑發(fā)射天線將這些導航電文和其他命令分別“注入”衛(wèi)星。它的主要功能是：收集各監(jiān)測站測得的距離和距離差、氣象要素、衛(wèi)星時鐘和工作狀況的數據，監(jiān)測站自身的狀態(tài)數據等；根太原理工大學陽泉學院畢業(yè)論文9據收集的數據及時計算每顆 GPS 衛(wèi)星的星歷，時鐘改正，狀態(tài)數據以及信號的大氣傳播改正，并按一定格式編制成導航電文，傳送到注入站；監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)是否工作正常，檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否正確，監(jiān)測衛(wèi)星是否將導航電文發(fā)出；調度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星，將偏離軌道的衛(wèi)星“拉回”到正常軌道位置。GPS 衛(wèi)星上設有微處理機，可以進行必要的數據處理工作，它主要的 3 個基本功能：根據地面監(jiān)控指令接收和儲存由地面監(jiān)控站發(fā)來的導航信息，調整衛(wèi)星姿態(tài)、啟動備用衛(wèi)星；向 GPS 用戶播送導航電文，提供導航和定位信息；通過高精度衛(wèi)星鐘向用戶提供精密的時間標準。軌道平均高度為 太原理工大學