【正文】 instead, one consistent family of applications emerges, sharing a mon concept and mon algorithms, that could be termed Networkbased Differential GPS (NDG). NetworkInitially, systems for DGPS started with one reference station, and one or more mobile receivers (rovers) in a local area. Later, the service area of Differential GPS was extended from local to regional and national, and eventually to the continental scale with Wide Area DGPS (WADGPS)systems such as WAAS (Wide Area Augmentation System) in the US and EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) in Europe. Logically, the last step is Global DGPS, as introduced by JPL (Mllersch246。在學(xué)習(xí)期間，老師不但給我專業(yè)知識(shí)上的教導(dǎo)，同時(shí)也對(duì)學(xué)生在生活上給予了關(guān)心和幫助。參考文獻(xiàn)[1]何保喜，[M].北京：中國(guó)電力出版社，—295[2][M].北京：科學(xué)出版社，—163[3]賀英魁，[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，—182[4]丁明華，余存林，[J].西部資源,2012年，第4期.[5] 周忠漠，[M].北京:測(cè)繪出版社，1992, 110[6] [M].武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1991年10月. [7] [M].成都：西南交通大學(xué)出版社，1996. 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兩個(gè)方案的主要特征值方案一方案二總點(diǎn)數(shù)3838總基線數(shù)120114獨(dú)立基線數(shù)6057必要觀測(cè)基線數(shù)3737多余觀測(cè)基線數(shù)2320復(fù)測(cè)基線數(shù)73觀測(cè)時(shí)段數(shù)2019平均每點(diǎn)設(shè)站率2總體可靠性指數(shù)最短邊(km)最長(zhǎng)邊(km)平均邊長(zhǎng)(km)最簡(jiǎn)獨(dú)立閉合環(huán)邊數(shù)45(2)設(shè)計(jì)方案比較兩個(gè)設(shè)計(jì)方案都以大同礦區(qū)為重點(diǎn)，布設(shè)GPS控制網(wǎng)，在重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)密度稍大。⑥為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測(cè)或擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)以建立聯(lián)測(cè)方向，方向點(diǎn)與觀測(cè)站距離一般應(yīng)大于300米。③GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相結(jié)合。作業(yè)方法是：將GPS四套接收機(jī)設(shè)備分別安置在網(wǎng)中四邊形的各個(gè)端點(diǎn)上，對(duì)基線邊同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星。點(diǎn)連式所構(gòu)成的圖形幾何強(qiáng)度太弱；網(wǎng)連式布網(wǎng)冗贅，工作量太大；邊連式布網(wǎng)有太多的非同步閉合條件，工作量適中。 方案設(shè)計(jì)的技術(shù)分析(1）等級(jí)確定根據(jù)中華人民共和國(guó)測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》、《煤礦測(cè)量規(guī)程》和大同礦區(qū)的具體情況，確定該測(cè)區(qū)可建立D級(jí)GPS網(wǎng)，有關(guān)技術(shù)要求見表41：表41(2）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)GPS測(cè)量獲得的是GPS基線向量，它屬于WGS—84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差，而實(shí)際需要的是國(guó)家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。設(shè)計(jì)采用的是比例尺為1：10000的大同礦區(qū)航攝地形圖。礦區(qū)電源主要來(lái)自大同市第一熱電廠和神頭電廠。該區(qū)廠礦企業(yè)主要分布在口泉─黑流水(口泉溝)，馬軍營(yíng)─燕子山(云崗溝)兩條狹長(zhǎng)的山溝里。5公里，轄區(qū)與大同市南郊區(qū)交叉，總面積約90平方公里，號(hào)稱百里礦區(qū)。第四章 大同礦區(qū)GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)例 任務(wù)來(lái)源及工作量大同礦區(qū)為全國(guó)最大的煤炭企業(yè)大同礦物局所屬，并且預(yù)測(cè)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，工業(yè)前景可觀。不論何種接收機(jī)和何種版本的處理軟件，在野外觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理后，都能提供3組不同意義的原始觀測(cè)量的處理結(jié)果：兩點(diǎn)的空間大地坐標(biāo)、基線矢量及定向、基線的三維分量。一般來(lái)講 ，重合點(diǎn)最少要有3個(gè)。觀測(cè)值中包含對(duì)4顆以上衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)等。多路徑效應(yīng)在觀測(cè)過程中不能發(fā)現(xiàn)，只有在測(cè)后數(shù)據(jù)處理時(shí)才能知道，如果在觀測(cè)時(shí)不注意，事后發(fā)現(xiàn)再補(bǔ)測(cè)，不僅影響工作而且造成不必要的浪費(fèi)。 長(zhǎng)期保存。實(shí)地選點(diǎn)也要結(jié)合大比鍘尺地質(zhì)圖；建立高等級(jí)控制網(wǎng)，要確保點(diǎn)位的相對(duì)穩(wěn)定。 GPS控制網(wǎng)點(diǎn)位選擇涉及的因素很多，也比較靈活。因此它的精度要比網(wǎng)中其他短基線高得多，可以作為尺度基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)設(shè)計(jì)有以下幾種方案： （1）采用外部尺度基準(zhǔn)。所以，一般只有對(duì)于一個(gè)大范圍的GPS網(wǎng)，而且要求精確地位于WGS84協(xié)議地球坐標(biāo)系時(shí)，或者在具有一組分布適宜的，高精度的已知點(diǎn)時(shí)，為改善GPS網(wǎng)的定向和尺度，約束平差法才具有重要意義。 以最小約束法進(jìn)行GPS網(wǎng)的平差，對(duì)網(wǎng)的定向與尺度沒有影響，也就是說(shuō)，不管采用上述哪種最小約束法，平差后網(wǎng)的方向和尺度，以及網(wǎng)中元素（邊長(zhǎng)、方位或坐標(biāo)差）的相對(duì)精度都是相同的，但網(wǎng)的位置及點(diǎn)位精度卻不相同。在GPS網(wǎng)包含點(diǎn)的坐標(biāo)觀測(cè)量的情況下，網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，將取決于這些網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)值及其精度。而確定網(wǎng)的基準(zhǔn)，是通過網(wǎng)的整體平差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(2)GPS網(wǎng)的精度優(yōu)化設(shè)計(jì) GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì) GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)是實(shí)施GPS測(cè)量的基礎(chǔ)性工作，它是在網(wǎng)的精確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面，尋求GPS控制網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的最佳方案。同時(shí)，因?yàn)镚PS控制網(wǎng)的尺度含有系統(tǒng)誤差以及同地面網(wǎng)的尺度匹配問題，所以有必要提供精度較高的外部尺度基準(zhǔn)?？蔀槿切萎惒竭呴]合差的檢驗(yàn)提供條件。當(dāng)布設(shè)的點(diǎn)位不均勻時(shí)，即點(diǎn)間距離差別較大時(shí)，在施測(cè)過程和數(shù)據(jù)處理中應(yīng)分別進(jìn)行。由于GPS 測(cè)量受地面圖形影響很少，可以靈活布設(shè)，點(diǎn)位選擇時(shí)則根據(jù)工程需要布點(diǎn)，而不必考慮點(diǎn)距及點(diǎn)的通視情況，一般工程網(wǎng)的布設(shè)可分為3 種，即:點(diǎn)位集中在一塊區(qū)域、點(diǎn)位分布在幾個(gè)區(qū)域、點(diǎn)位呈線狀分布。 （4）網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)易達(dá)到的地方，視野開闊的地方。 （5）為了求得GPS網(wǎng)點(diǎn)的正常高，應(yīng)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的高程聯(lián)測(cè)，并應(yīng)按下列要求實(shí)施：①高程聯(lián)測(cè)應(yīng)采用不低于四等水準(zhǔn)測(cè)量或其精度相當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行；②平原地區(qū)，高程聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)不少于5個(gè)點(diǎn)，并應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中；③丘陵或山地，高程聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)按測(cè)區(qū)地形特征，適當(dāng)增加高程聯(lián)測(cè)點(diǎn)其點(diǎn)數(shù)不宜少于10個(gè)點(diǎn)；④GPS點(diǎn)高程（正常高）經(jīng)計(jì)算分析后符合精度要求的可供測(cè)圖或一般工程測(cè)量用。非同步觀測(cè)的GPS基線向量邊，應(yīng)按所設(shè)計(jì)的網(wǎng)圖選定，也可按軟件功能自動(dòng)挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。對(duì)凡符合GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際需要和交通狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖33所示三臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)方案共有10個(gè)同步三角形，2個(gè)異步環(huán)，6條復(fù)測(cè)邊，總基線為30條，獨(dú)立基線數(shù)為20條，多余基線數(shù)為8條，必要基線數(shù)為12條。網(wǎng)連式幾何強(qiáng)度很高，但作業(yè)效率低。獨(dú)立基線數(shù)22條。 圖32 邊連接示意圖這種布網(wǎng)方案，網(wǎng)的幾何強(qiáng)度較高有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件。顯然，以這種方式布網(wǎng)，沒有或者僅有少量的異步圖形閉合條件。采用同步圖形擴(kuò)展式布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時(shí)的觀測(cè)作業(yè)方式有點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)聯(lián)式和混連式。 GPS網(wǎng)形的基本形式有三角形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)和星形網(wǎng)。GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式及邊點(diǎn)混合連接四種基本方式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)量方法正被日益發(fā)展的GPS 技術(shù)所取代，控制網(wǎng)的布設(shè)方法越來(lái)越靈活、簡(jiǎn)單。為保證可靠性和精度，附和線路所包含的邊數(shù)也不能超過一定限制。這種網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較三角網(wǎng)差，其優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)工作量較小，具有較好的自檢性和可靠性。經(jīng)平差后網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。全天候作業(yè)。操作簡(jiǎn)便。觀測(cè)時(shí)間短。 (2) GPS的特點(diǎn) (1)觀測(cè)站之間無(wú)需通視。載波相位差分技術(shù)又稱為RTK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。但是，上述這些作業(yè)方式都是事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)提交成果和實(shí)時(shí)評(píng)定成果質(zhì)量，很難避免出現(xiàn)事后檢查不合格造成的返工現(xiàn)象。這樣就限制了在工程作業(yè)中的應(yīng)用。用戶和基準(zhǔn)站之間的距離對(duì)精度有決定性影響。利用一個(gè)αβ濾波器將此差值濾波并求出其偏差。偽距差分是目前用途最廣的一種技術(shù)。最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。這是一種最簡(jiǎn)單的差分方法，任何一種GPS接收機(jī)均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。站星之間的距離是通過測(cè)定GPS衛(wèi)星信號(hào)在衛(wèi)星和測(cè)站點(diǎn)之間的傳播時(shí)間來(lái)確定的。GPS接收機(jī)PXYZS1S2S3S4r1r2r3r4 圖21 GPS定位原理 如圖21，設(shè)時(shí)刻在測(cè)站點(diǎn)P用GPS接收機(jī)同時(shí)測(cè)得P點(diǎn)至四顆GPS衛(wèi)星SSSS4的距離、4，通過GPS電文解譯出四顆GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)，用距離交會(huì)的方法求解P點(diǎn)的三維坐標(biāo)的觀測(cè)方程為： 式中的c為光速，δt為接收機(jī)鐘差。與其相似，GPS的定位原理就是利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點(diǎn)的距離交會(huì)得出地面點(diǎn)位置。 （3）用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。 （2）地面監(jiān)控部分GPS 工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)主要由分布在全球的1 個(gè)主控站、3 個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。 （1）空間星座部分由21 顆工作衛(wèi)星和3 顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS 衛(wèi)星星座，亦即（21+3）GPS 星座。第二章GPS定位原理 GPS系統(tǒng)介紹 GPS全稱為“導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)和測(cè)距/全球定位系統(tǒng),全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System 簡(jiǎn)稱GPS）是美國(guó)國(guó)防部從上世紀(jì)70 年代開始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20 年，耗資200 億于1994 年全面建成?，F(xiàn)在利用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量具有精度高、速度快、全天候等特點(diǎn)，因此GPS測(cè)量也在普遍的應(yīng)用。由于GPS測(cè)量在工程控制網(wǎng)的布設(shè)中具有效率高、費(fèi)用低、工期短、精度高等優(yōu)越性，因此，在我國(guó)應(yīng)用GPS測(cè)量建立這些工程控制網(wǎng)已基本取代了傳統(tǒng)的控制網(wǎng)建立方法。GPS高程測(cè)量近幾年來(lái)受到廣泛關(guān)注，建立三維GPS控制網(wǎng)，結(jié)合精化局部大地水準(zhǔn)面，改變了傳統(tǒng)的平面和高程控制網(wǎng)分別布設(shè)、分別施測(cè)和分別處理的狀況。幾何水準(zhǔn)測(cè)量仍舊是建立高精度高程工程控制測(cè)量的基本方法。在線路測(cè)量中，也經(jīng)常應(yīng)用GPS快速定位和 技術(shù)來(lái)進(jìn)行線路控制測(cè)量。在理論研究與應(yīng)用開發(fā)的同時(shí)，培養(yǎng)和造就了一批技術(shù)人才和產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍。我國(guó)已經(jīng)開始用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)南極洲板塊運(yùn)動(dòng)、青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)、四川鮮水河地殼斷裂運(yùn)動(dòng)，建立了中國(guó)地殼形變觀測(cè)網(wǎng)、三峽庫(kù)區(qū)變形觀測(cè)網(wǎng)、首都圈GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)等。在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程。在我國(guó)建成了平均邊長(zhǎng)約100km的GPS A級(jí)網(wǎng)，提供了亞米級(jí)精度地心坐標(biāo)基準(zhǔn)。同時(shí)著手研究建立我國(guó)自已的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：ＧＰＳ技術(shù)、工程控制網(wǎng)、布設(shè)Study on the arrangement of GPS engineering control networkAbstractIn the 1970 of the 20th century by the United States Department of Defense develop GPS global positioning system, pared with the traditional measurement tech