【正文】 為消除天線相位中心偏差對測量結(jié)果 的影響，安置天線須嚴(yán)格整平，使天線標(biāo)志線指北，定向。 GPS 觀測須滿足以下有關(guān)條件 : ①觀測要求 : 表 33 GPS 測量作業(yè)基本技術(shù)指標(biāo)表 項目 指標(biāo) 衛(wèi)星截止高度 ≧ 150 有效觀測衛(wèi)星個數(shù) =15sec 小于 30 公里基線 觀測時段長度 大于 30 公里基線 與 IGS跟蹤站聯(lián)測基線 ≧ 6 ≧ 2hour ≧ 6hour 平均重復(fù)設(shè)站數(shù) ≧ 3 GDOP 值 ≦ 6 ②觀測組嚴(yán)格按照調(diào)度表規(guī)定的時間作業(yè)，保證同步觀測同一衛(wèi)星組。 ③根據(jù)觀測要求、衛(wèi)星可見性預(yù)報表、各點的周圍環(huán)境及交通狀況制定詳 細(xì)的工作計劃、工作日程、人員調(diào)度表、觀測要求一覽表等。 (1)觀測準(zhǔn)備 : ①對所用觀測儀器進(jìn)行檢驗。 觀測 在控制點標(biāo)石埋設(shè)完畢后，應(yīng)使其穩(wěn)定一段時間，經(jīng)過一個雨季，使之穩(wěn)固后再進(jìn)22 行觀測。 GPS 變形監(jiān)測控制網(wǎng)的施測 1 、 GPS 控制網(wǎng)施測采用的儀器 GPS 控制網(wǎng)測量應(yīng)按工程要求使用一定精度的雙頻 GPS 接收機進(jìn)行觀測。在一般情況下，對于一些區(qū)域性的 GPS 網(wǎng)，如城市、礦山和工程 GPS 網(wǎng)，其是否精確位于地心坐標(biāo)系統(tǒng)，并不特別重要，因此，這時多采 用最小約束平差法。雖然從理論上說，在網(wǎng)的平差計算中，給所有的己知位置以適當(dāng)?shù)臋?quán)，是最為嚴(yán)格的方法，但是，如何適當(dāng)?shù)卮_定己知位置的權(quán)，及其與網(wǎng)中其它觀測量權(quán)的比例關(guān)系，則是一個需要慎重考慮的問題。 約束平差法，在確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)的同時，對 GPS 網(wǎng)的方向和尺度也會產(chǎn)生影響，其影響程度，與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關(guān)。而后兩種方法，對平差計算則存在若干約束條件，其約束條件的多少，取決于在網(wǎng)中所選點的數(shù)量，這種方法，通常稱為約束法。 ④選網(wǎng)中若干點 (直到全部點 )的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)。 ②網(wǎng)中的點均不固定，通過自由網(wǎng)平差，確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn) 。 GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計，一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問題。而網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，則決定于所 取網(wǎng)點坐標(biāo)的近似值系統(tǒng)和平差方法。 一般來說，在 GPS 網(wǎng)的整體平差中，可能含有兩類觀測量，即相對觀測量 (如基線向量 )和絕對觀測量 (如點在 WGS84 中的坐標(biāo)值 )。而確定網(wǎng)的基準(zhǔn)，是通過網(wǎng)的整體平差來實現(xiàn)的。 當(dāng)具有多時段的觀測成果時，獨立基線向量的選取 ，一般應(yīng)以構(gòu)成閉合圖形為優(yōu)。這就為選用獨立基線向量以構(gòu)成最佳的 GPS 網(wǎng)形，提供了充分的選擇性。 獨立基線向量的選擇 GPS 控制網(wǎng)一般應(yīng)由獨立觀測的基線向量構(gòu)成。 ⑥為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測或擴(kuò)展，可在 GPS 網(wǎng)點附近布設(shè)一通視良好的方位點，以建立聯(lián)測方向。 ④ GPS 網(wǎng)點應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點相重合，而非重合點，一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測量方法(或相當(dāng)精度的方法 )進(jìn)行聯(lián)測，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測點，以便為大地水準(zhǔn)面的研究提供資料 。 ③ GPS 網(wǎng)點應(yīng)盡量與原有地面控制網(wǎng)點相重合。 GPS 變形監(jiān)測控制網(wǎng)的圖形設(shè)計 網(wǎng)形設(shè)計的一般原則 為了滿足變形監(jiān)測的要求，網(wǎng)的 圖形設(shè)計的一般原則是 : 20 ① GPS 網(wǎng)一般應(yīng)采用獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如三角形、多邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性 。點的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅固。點位選定后，不論是新點或舊點，均應(yīng)按規(guī)定繪制點之記，選點工作結(jié)束后，還要編寫選點工作總結(jié)。 此外，有時還需要考慮點位附近的通訊設(shè)施、 電力供應(yīng)等情況，以便于各點之間的聯(lián)絡(luò)和設(shè)備用電。 ⑤選定點位時，應(yīng)考慮便于用其它測量手段聯(lián)測和擴(kuò)展 。 ③點位周圍不應(yīng)有對電磁波反射 (或吸收 )強烈的物體，以減弱多路徑效應(yīng)影響 。視野開闊，視場內(nèi)周圍障礙物的高度角一般應(yīng)小于 150。 應(yīng)根據(jù)測量任務(wù)的目的和測區(qū)范圍、精度和密度的要求等，充分收集和了解測區(qū)的地理情況，及原有控制點的分布和保存情況，以便恰當(dāng)?shù)剡x定 GPS 點的點位。 (3)高程點 為了得到 GPS 點的正常高，應(yīng)使一定數(shù)量的 GPS 點與水準(zhǔn)點重合，或者對部分 GPS 點聯(lián)測水準(zhǔn)。 19 (2)位置基準(zhǔn) GPS 網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，通常都是由給定的起算點坐標(biāo)確定。 ④坐標(biāo)系的投影面高程及測區(qū)平均高程異常值 。 ②坐標(biāo)系的中央子午線 。為此，應(yīng)將新的 GPS 網(wǎng)與舊控制點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點一般不應(yīng)少于 3 個。 GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)與常規(guī)控制網(wǎng)的基準(zhǔn)類似，包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。 表 32GPS 測量技術(shù)指標(biāo) 級別 項目 AA A B C D E 固定誤差 a（ mm） ≦ 3 ≦ 5 ≦ 8 ≦ 10 ≦ 10 ≦ 10 比例誤差系數(shù) b（ ppm） ≦ ≦ ≦ 1 ≦ 5 ≦ 10 ≦ 20 相鄰點最小距離（ km） 300 100 20 5 2 相鄰點最大距離（ km） 3000 900 210 40 15 10 相鄰點平均距離（ km） 1000 300 70 10～ 15 5～ 10 ～ 5 測量基準(zhǔn)的選取 GPS 測量得到的是 GPS 基線向量，是屬于 WGS84 坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差，而實際需要得到國家坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。 C,D,E 三級是局部性的 GPS 網(wǎng)。 國家測繪局 1992 年制訂的我國第一部《全球定位系統(tǒng) (GPS)測量規(guī)范》，將 GPS 的18 測量精度分類 AE 五級。與全網(wǎng)均由短邊構(gòu)成的全面網(wǎng)相比，可以減少網(wǎng)的邊緣處誤差的積累，也便于 GPS 網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理和成果檢核分階段進(jìn)行。也有利于充分發(fā)揮 GPS 網(wǎng)和測繪工作在城市建設(shè)中的作用。例如，因為 GPS 測量具有高精度和不要求通視的優(yōu)點，有的城市己經(jīng)考慮將城市 GPS 網(wǎng)建成為 兼有監(jiān)測三維形變功能的控制網(wǎng)。又要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要 。 GPS 變形監(jiān)測控制網(wǎng)的布設(shè)與觀測 GPS 變形監(jiān)測控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的一般原則 GPS 網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的一般原則包括以下幾個方面 : 應(yīng)用范圍的考慮 對于工程建設(shè)的 GPS 網(wǎng)，應(yīng)該既考慮勘測設(shè)計階段的需要，又要考慮施工放樣階段的需要。 GPS 精密定位技術(shù)用于沉降監(jiān)測，可以直接采用 GPS 定位測量所解算的大地高程，無需進(jìn)行高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。 GPS 定位具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、信號可靠、準(zhǔn)確度高、多用性強、操作簡便、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點。 GPS 是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的 全球無線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)。而該基準(zhǔn)則是由某些在整個觀測期間一成不變的所謂不動點確定的。 (4)GPS 觀測法 傳統(tǒng)的大地測量方法，無法測得絕對量 (例如點在投影面上的坐標(biāo) x,y 和高程 H，而只能觀測一些相對量 (例如角度β、距離 S、高差 h 等 )。 (3)物理學(xué)傳感器方法 傳統(tǒng)的直接測距和間接測距等距離兩種方法存在著諸多缺 點：勞動強度大、工作效率低下、精度難以提高、受地形條件和氣候條件限制有時無法進(jìn)行等。航空攝影測量一般只適用于大面積的地表變形測量。地面立體攝影測量則可測定物體空間位置的移動和變形，這兩種方法最適于近距離單體建筑物的變形測量。 表 31 水準(zhǔn)觀測的視線長度、前后視距差和視線高度表 等級 視線長度 前后視距差 前后累計視距差 視線高度 特級 ≤ 10 ≤ ≤ ≥ 一級 ≤ 30 ≤ ≤ ≥ 二級 ≤ 50 ≤ ≤ ≥ 三級 ≤ 75 ≤ ≤ 三絲讀數(shù) (2)攝影測量法 包括地面單張相片攝影測量、地面立體攝影測量、航空攝影測量等?！吨腥A人業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑變形測量規(guī)程》規(guī)定各等級幾何水準(zhǔn)觀測的技術(shù)要求，應(yīng)符合下列各等級水準(zhǔn)觀測的視線長度、前后視距差視線高度，應(yīng)符合下表的規(guī)定。沉降測量是通過測定建筑物而出現(xiàn)的，運用的是水準(zhǔn)測量。精密水準(zhǔn)測量是測定變形體垂直位移 但誤差較大，而消除或者改正大氣折光誤差對精密水準(zhǔn)測量結(jié)果的影響是相當(dāng) 中、美、俄等國家的科 技專家在這方面進(jìn)行長期、大量的研究，但目前尚未能提 有效的方法。一則使得同樣處于微小量級的測量誤差不至于掩蓋變形體的變更有效地發(fā)現(xiàn)變形體更小的變形。變形測量方法的選擇取決于 變變形監(jiān)測的目的、變形大小和變形速度等因素。因此，對高層建筑進(jìn)行變形監(jiān)測應(yīng)貫串整個建筑物建設(shè)的全過程：即建筑之前、之中及運營期間。當(dāng)氣象條件發(fā)生改變時，它可能表現(xiàn)為地基土壤在凍結(jié)時隆起和在解凍時下陷，由于受降水浸濕使地基 土壤膨脹和軟化以及陽光輻射和風(fēng)的影響使地基土壤干燥等都會引起高層建筑物變形。建筑物的基礎(chǔ)受力處在一種平衡狀態(tài)下。特別是當(dāng)建筑物荷載過大，超過地基土所能承受的能力，發(fā)生剪切破壞，將給建筑物安全帶來隱患和危害。 15 可見，確定地基承載力是一個比較復(fù)雜的問題， 必須 綜合考慮各種因素。而地基強度與地基承載力等因素有關(guān)，地基承載力一方面取決于地基土的性質(zhì)和形成條件，包括土的成層特點、均勻性、組合情況、荷載歷史、地下水水位變化、地層遭受切割和破壞狀況 (如場地地震效應(yīng) )等，都是影響承載力大小的重要因素。當(dāng)荷 載停止增加時，沉降也會逐漸趨于停止。高層建筑物在建設(shè)中隨著荷載的不斷增加，建筑基礎(chǔ)下土層的壓縮是逐步實現(xiàn)的，因此，基礎(chǔ)的沉降量亦是逐漸增加的。對于高層建筑物而言，對地基土要求比較高，不只限于要求地基土有較高的承載力和較少的沉降量，更重要的是要對地基土的性狀應(yīng)充分了解和通過監(jiān)測進(jìn)行必要的研究，便對地基土質(zhì)做出正確的評價。 建筑物的全部荷載都由它下面的地基來承擔(dān)，地基有巖基和土基之分。引起高層建筑物變形的因素很多：建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)構(gòu)造不均 勻、土壤的物理性質(zhì)不同、大氣溫度變化、地基的塑性變形、地下水位季節(jié)性和周期性的變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)及動荷載的作用，都會引起基礎(chǔ)及其四周地形變形，從而導(dǎo)致建筑物變形。就一般天線而言，其相位中心在垂直方向上的偏差遠(yuǎn)大于在水平方向上的偏差 (水平偏差僅幾個毫米，垂直偏差可達(dá) 160 mm )。 8. GPS 天線相位中心的偏差 GPS 天線相位中心偏差可分為水平偏差和垂直偏差兩部分。這種偏差的影響，可達(dá)數(shù)毫米至數(shù)厘米。若接收機鐘與衛(wèi)星鐘間的同步差為 1μ s，則由此引的起等效距離誤差約為 300m。這些偏差的總量均在 lms，以內(nèi)，由此引起的等效距離誤差約可達(dá) 300 km 。在GPS 測量中，無論是碼相位觀測或載波相位觀測，均要求衛(wèi)星鐘和接收機鐘保持嚴(yán)格同步。它將嚴(yán)重影響單點定位的精度，也是精密相對定位中的重要誤差源。實踐表明，多路徑誤差對 P 碼最大影響可達(dá) 10m以上。 對流層與地面接觸并從地面得到輻射熱能，其溫度隨高度的上升而降低， GPS 信號通過對流層時，也使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測量距離產(chǎn)生偏差，這種現(xiàn)象叫做對流層折射。 如同其他電磁波一樣，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度也會發(fā)生變化。相比較而言系統(tǒng)誤差比偶然誤差要明顯所以系統(tǒng)誤差是 GPS測量的主要來源。③天線相位中心變化 ～ 5 其他形響 ①地球潮汐 。③多路徑效應(yīng) ～ 15 信號接收 ①星鐘的誤差 。③相對論效應(yīng) ～ 15 信號傳播 ①電離層 。 表 21GPS 測量誤差的分類及對距離測量的影晌 誤 差 來 源 對距離測量的影響 (m) 衛(wèi)星部分 ①星歷誤差 。在高精度的 GPS測量中，地球潮汐、負(fù)荷潮及相對論效應(yīng)等都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。特別是雙差 觀側(cè)值即星站二次差分模型，更是大多數(shù) GPS基線向量處理軟件包中必選的模型。單差觀測值中可以消除與衛(wèi)星有關(guān)的載波相位及其鐘差項，雙差觀測值中可以消除與接收機有關(guān)的載波相位及其鐘差項，三差觀測值中可以消除與衛(wèi)星和接收機有關(guān)的初始整周模糊度項 N。常用的求三次差是在接收機、衛(wèi)星和歷元之間求三次差。 對二次差繼續(xù)求差稱為求三次差。例如對在 ti 時刻 k、 J衛(wèi)星觀測值的站間單差觀測值 )(SDk12 it 和 )(SDj12 it 求差，得到星站二次差分即雙差觀測值 : )(DDkj12 it )(DDkj12 it = )(SDj12 it )(SDk12 it )()()()( 1212 ikikijij tttt ???????? （ 213） 同樣在 t。 對載波相位觀測值的一次差分觀測值繼續(xù)求差，所得的結(jié)果仍可以被當(dāng)做虛擬觀測值，叫做載波相位觀測值的二次差或雙差。常用的求一次差是在接收機間求一次差。 將觀測值直接相減 的過程叫做求一次差。 GPS 載波相位觀測值可以在衛(wèi)星間求差，在接收機間求差，也可以在不同歷元間求差。 相對定位有靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位之分 ,這里僅討論靜態(tài)相對定位。在一個端點坐標(biāo)已知的情況下。 靜態(tài)相對定位 相對定位是用兩臺接收機分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的 GPS 衛(wèi)星，以確定基線端點的相對位置或基線向量。整周未知數(shù)解算后，不再為整數(shù)，可將其調(diào)整為整數(shù)，解算出的觀測站坐標(biāo)稱為固定解，否則稱為實數(shù)解。 應(yīng)用載波相位觀測值進(jìn)行靜態(tài)絕對定位，其精度高于偽距法靜態(tài)絕對定位。此時，一般同步觀測 4 顆以上的衛(wèi)星。也可以對不同觀測歷