【正文】 202Dmm工作半徑在10km以上在實(shí)際工作中其測量精度受衛(wèi)星信號接收機(jī)型號測區(qū)地形等多方面因素的影響為了掌握GPSRTK系統(tǒng)在蘇通大橋水上施工區(qū)域的測量精度為制訂測量方案提供有力依據(jù)以蘇通大橋首級控制網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行了對比試驗(yàn)圖51　蘇通大橋首級控制網(wǎng)蘇通大橋首級。方向量三次互差小于3 mm取平均值后輸入GPS接收機(jī) 2安置GPS接收機(jī)GPS接收機(jī)應(yīng)安置在距天線不遠(yuǎn)的安全處連接天線及電源電纜并確保無誤3操作 按規(guī)定時間打開GPS接收機(jī)輸入測站名衛(wèi)星截止高度角衛(wèi)星信號采樣間隔等GPS接收機(jī)記錄的數(shù)據(jù)有GPS衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差參數(shù)觀測歷元的時刻及偽距觀測值和載波相位觀測值GPS絕對定位結(jié)果測站信息4檢查 一個時段測量結(jié)束后要查看儀器高和測站名是否輸入確保無誤再關(guān)機(jī)關(guān)電源遷站第五節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理一數(shù)據(jù)傳輸觀測完畢即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是內(nèi)業(yè)工作的基礎(chǔ)工作在數(shù)據(jù)傳輸過程中必須嚴(yán)格按軟件的操作程序進(jìn)行操作要認(rèn)真的對待這一過程本次觀測數(shù)據(jù)傳輸是將NGS9600型GPS接收機(jī)與計(jì)算機(jī)連接使用相應(yīng)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理一連接計(jì)算機(jī)和GPS接收機(jī)前的準(zhǔn)備1保證NGS9600型主機(jī)電源充足打開電源2用通訊電纜連接好電腦的串口1 COMl 或串口2 COM2 3要等待 約10秒鐘 9600主機(jī)進(jìn)入主界面后再進(jìn)行連接和傳輸 初始界面不能傳輸 4設(shè)置要存放野外觀測數(shù)據(jù)的文件夾可以在數(shù)據(jù)通訊軟件中設(shè)置二進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置1選擇通訊菜單中的通訊接口功能系統(tǒng)彈出一個通訊參數(shù)設(shè)置對話框2在通訊參數(shù)設(shè)置對話框中選擇通訊接口COM1或COM2鼠標(biāo)單擊確定按鈕三連接計(jì)算機(jī)和GPS接收機(jī)選擇通訊菜單中的開始連接功能或直接在工具欄中選擇連接如果在第二步中設(shè)置的通訊參數(shù)正確系統(tǒng)將連接計(jì)算機(jī)和GPS接收機(jī)在程序視窗的下半部分顯示GPS接收機(jī)內(nèi)的野外觀測數(shù)據(jù)如果通訊參數(shù)設(shè)置不正確請重復(fù)第二步的操作四數(shù)據(jù)傳輸1選擇通訊菜單中的傳輸數(shù)據(jù)功能系統(tǒng)彈出一個GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框2在GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框中選擇野外的觀測數(shù)據(jù)文件鼠標(biāo)單擊開始五斷開連接選擇通訊菜單中的斷開連接功能或直接在工具欄中選擇斷開即可斷開計(jì)算機(jī)和GPS接收機(jī)的連接例如要將數(shù)據(jù)保存在E盤根目錄下JT文件夾中則可以進(jìn)行如下操作1打開E盤根目錄下JT文件夾2選定欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如2113點(diǎn)數(shù)據(jù)3GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框中可更改點(diǎn)名儀器天線高時段號4然后鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊開始該點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)2113將傳輸?shù)侥阒付ǖ腅盤根目錄下JT文件夾5斷開連接二數(shù)據(jù)處理GPS導(dǎo)線數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段數(shù)據(jù)處理采用GPS數(shù)據(jù)處理軟件經(jīng)過基線解算質(zhì)量檢核網(wǎng)平差后得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)一處理過程符合下列技術(shù)要求同一時段觀測值基線處理中二三等數(shù)據(jù)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(yīng)符合下表45規(guī)定表45 同步環(huán)坐標(biāo)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 20 30 60 90 90 全長相對閉合差 30 50 100 150 150 觀測成果檢驗(yàn) 1每個時段同步環(huán)檢驗(yàn)同一時段多臺儀器組成的閉合環(huán)坐標(biāo)增量閉合差應(yīng)為零由于儀器開機(jī)時間不完全一致會有誤差在檢核中應(yīng)檢查一切可能的環(huán)閉合差其閉合差分量要求不超過限差 2同步邊檢驗(yàn)一條基線在不同時段觀測多次有多個獨(dú)立基線值這些邊稱為重復(fù)邊3異步環(huán)檢驗(yàn) 在構(gòu)成多邊形環(huán)路的基線向量中只要有非同步觀測基線則該多邊形環(huán)路稱為異步環(huán)異步環(huán)檢驗(yàn)應(yīng)選擇一組完全獨(dú)立的基線構(gòu)成環(huán)進(jìn)行檢驗(yàn)應(yīng)符合限差要求 二補(bǔ)測與重測為了滿足成果的精度和統(tǒng)一性當(dāng)一個控制點(diǎn)不能與兩條合格獨(dú)立基線相連接時則必須在該點(diǎn)上補(bǔ)測或重測不少于一條獨(dú)立基線三GPS網(wǎng)平差處理當(dāng)各項(xiàng)質(zhì)量檢核符合要求時應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形進(jìn)行控制網(wǎng)平差平差時應(yīng)遵循以下規(guī)定1各觀測時段均首先進(jìn)行一個起算點(diǎn)的三維無約束平差基線向量的改正數(shù)VΔxVΔyVΔz的絕對值均≤42mm2在三維無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上應(yīng)在所選用坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差在基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差d VΔxdΔydΔz均≤28mm約束點(diǎn)的已知點(diǎn)坐標(biāo)已知距離已知方位可作為強(qiáng)制約束的固定值平差結(jié)果應(yīng)輸出選用坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)同時應(yīng)輸出基線向量改正數(shù)基線邊長及成果的精度信息四GPS高程擬合方法高程擬合采用附加地形改正的曲面擬合法本項(xiàng)目導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測四等精度以上水準(zhǔn)點(diǎn)4個且分布均勻通過4個水準(zhǔn)點(diǎn)正常高與三維平差得到的同名點(diǎn)大地高做比較來檢核高程異常值變化確保高程成果的精度滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求由于本測區(qū)地形多為山地高程起伏大又由于GPS高程擬合受地形變化的影響大擬合精度存在不穩(wěn)定因素對全網(wǎng)的高程精度會有所影響在時間和其它條件具備的情況下可以考慮對部分控制點(diǎn)采用直接水準(zhǔn)方法以提高全網(wǎng)的高程成果精度滿足后期施工的要求五基線解算對于兩臺及兩臺以上接收機(jī)同步觀測值進(jìn)行獨(dú)立基線向量 坐標(biāo)差 的平差計(jì)算稱為基線解算也稱觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理第六節(jié) GPS基線解算一單基線解算1定義GPS接收機(jī)進(jìn)行了一個時段的同步觀測后每兩臺接收機(jī)之間就可以形成一條基線向量只要保證所選的這條獨(dú)立基線不構(gòu)成閉和環(huán)就可以了這也是說凡是構(gòu)成了閉和環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的同步觀測所獲得的獨(dú)立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性但它們卻是誤差相關(guān)的實(shí)際上所有的同步觀測基線間都是誤差相關(guān)的所謂單基線解算就是在基線解算時不顧及同步觀測基線間誤差相關(guān)性對每條基線單獨(dú)進(jìn)行解算2特點(diǎn)單基線解算算法簡單但由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性不利于后面的網(wǎng)平差處理一般只用在普通等級GPS網(wǎng)的測設(shè)中二多基線解算1定義與單基線解算不同的是多基線解算顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性在基線解算時對所有同步觀測的獨(dú)立基線一并解算2特點(diǎn)多基線解由于在基線解算時顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)特性因此在理論上是嚴(yán)密的3利用基線解算軟件解算基線向量的過程第七節(jié) 基線解算結(jié)果的質(zhì)量評定指標(biāo)一單位權(quán)方差因子1定義2實(shí)質(zhì)反映觀測值的質(zhì)量又稱為參考方差因子越小越好二方根誤差1定義其中V是觀測值的殘差P是觀測值的權(quán)n觀測值的總數(shù)2實(shí)質(zhì)表明了觀測值的質(zhì)量觀測值質(zhì)量越好越小反之觀測值質(zhì)量越差則越大它不受觀測條件觀測期間衛(wèi)星分布圖形的好壞的影響三數(shù)據(jù)刪除率1定義在基線解算時如果觀測值的改正數(shù)大于某一個或值時則認(rèn)為該觀測值含有粗差則需要將其刪除被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率2實(shí)質(zhì)數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量數(shù)據(jù)刪除率越高說明觀測值的質(zhì)量越差四RATIO1定義RATIO值為在采用搜索算法確定整周未知數(shù)參數(shù)的整數(shù)值時產(chǎn)生次最小的單位權(quán)方差與最小的單位權(quán)方差的比值2實(shí)質(zhì)反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性這一指標(biāo)取決于多種因素既與觀測值的質(zhì)量有關(guān)也與觀測條件 的好壞有關(guān)五RDOP1定義所謂RDOP值指的是在基線解算時待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡平方根即RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空間中的幾何分布及運(yùn)行軌跡即觀測條件有關(guān)當(dāng)基線位置確定后RDOP值就只與觀測條件有關(guān)了而觀測條件又是時間的函數(shù)因此實(shí)際上對于某條基線向量來講 其RDOP值的大小與觀測時間段有關(guān)2實(shí)質(zhì)表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響即取決于觀測條件的好壞它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響六同步環(huán)閉合差1定義同步環(huán)閉合差是由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差2實(shí)質(zhì)由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系從而使得同步環(huán)閉合差在理論上應(yīng)總是為0的如果同步環(huán)閉合差超限則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯誤的但反過來如果同步環(huán)閉合差沒有超限還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格3限值七異步環(huán)閉合差1定義由獨(dú)立基線所組成的閉合環(huán)稱為異步閉合環(huán)簡稱異步環(huán)異步環(huán)的閉合差稱為異步環(huán)閉合差2實(shí)質(zhì)當(dāng)異步環(huán)閉合差滿足限差要求時則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的當(dāng)異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格可以通過多個相鄰的異步環(huán)或重復(fù)基線來進(jìn)行3限值八重復(fù)基線較互差1定義不同觀測時段對同一條基線的觀測結(jié)果就是所謂重復(fù)基線這些觀測結(jié)果之間的差異就是重復(fù)基線較互差2實(shí)質(zhì)當(dāng)重復(fù)基線較互差滿足限差要求時則表明這些基線向量的質(zhì)量是合格的否則則表明這些基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格可以通過多重條件進(jìn)行3限值其中上面各限值中n閉合環(huán)邊數(shù)σ相應(yīng)級別GPS網(wǎng)規(guī)定的精度見表2按實(shí)際平均邊長計(jì)算表46 不同等級GPS網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn) A B C D E 固定誤差／mm ≤5 ≤8 ≤10 ≤10 ≤10 比例系數(shù)誤差系數(shù) ≤01 ≤1 ≤5 ≤10 ≤20 相鄰點(diǎn)最小距離／km 100 15 5 2 1 相鄰點(diǎn)最大距離／km 1000 250 40 15 10 相鄰點(diǎn)平均距離／km 300 70 15～10 10～5 5～2 第八節(jié) 影響GPS基線解算結(jié)果的因素一影響GPS基線解算結(jié)果精度的主要因素有1解算時所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確會導(dǎo)致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差2少數(shù)衛(wèi)星的觀測時間太短導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定當(dāng)衛(wèi)星的觀測時間太短時會導(dǎo)致與該顆衛(wèi)星有關(guān)的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定而對基線解算來講對于參與計(jì)算的衛(wèi)星如果與其相關(guān)的整周未知數(shù)沒有準(zhǔn)確確定的話就將影響整個基線解算過程3在整個觀測時間段里有個別時間段里周跳太多致使周跳修復(fù)不完善4觀測時段內(nèi)多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重觀測值的改正數(shù)普遍較大5對流層或電離層折射影響較大二應(yīng)對措施一影響GPS基線解算結(jié)果因素的判別對于影響GPS基線解算結(jié)果因素有些是比較容易判別的如衛(wèi)星觀測時間太短周跳太多多路徑效應(yīng)嚴(yán)重對流層或電離層折射影響過大等但對于另外一些因素卻不好判別了如起點(diǎn)坐標(biāo)不明確1基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的判斷對于由起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確所對基線解算質(zhì)量造成的影響目前還沒有比較容易的方法來加以判別因此在實(shí)際工作中只有盡量提高起點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確度以避免這種情況的發(fā)生2衛(wèi)星觀測時間短的判別關(guān)于衛(wèi)星觀測時間短這類問題的判斷比較簡單只要查看觀測數(shù)據(jù)的記錄文件中有關(guān)對于每個衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量就可以了有些數(shù)據(jù)處理軟件還輸出衛(wèi)星的可見性這就更直觀了3周跳太多的判別對于衛(wèi)星觀測值中周跳太多的情況可以從基線解算后所獲得的觀測值殘差上來分析目前大部分的基線處理軟件一般采用的雙差觀測值當(dāng)在某測站對某顆衛(wèi)星的觀測值中含有偽修復(fù)的周跳時與此相關(guān)的所有雙差觀測值的殘差都會出現(xiàn)顯著的整數(shù)倍的增大4多路徑效應(yīng)嚴(yán)重對流層或電離層折射影響過大的判別對于多路徑效應(yīng)對流層或電離層折射影響的判別我們也是通過觀測值殘差來進(jìn)行的不過與整周跳變不同的是當(dāng)路徑效應(yīng)嚴(yán)重對流層或電離層折射影響過大時觀測值殘差不是像周跳未修復(fù)那樣出現(xiàn)整數(shù)倍的增大而只是出現(xiàn)非整數(shù)倍的增大一般不超過一周但卻又明顯地大于正常觀測值的殘差二應(yīng)對措施1基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的應(yīng)對方法要解決基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的問題可以在進(jìn)行基線解算時使用坐標(biāo)準(zhǔn)確度較高的點(diǎn)作為基線解算的起點(diǎn)較為準(zhǔn)確的起點(diǎn)坐標(biāo)可以通過進(jìn)行較長時間的單點(diǎn)定位或通過與WGS84坐標(biāo)較準(zhǔn)確的點(diǎn)聯(lián)測得到也可以采用在進(jìn)行整網(wǎng)的基線解算時所有基線起點(diǎn)的坐標(biāo)均由一個點(diǎn)坐標(biāo)衍生而來使得基線結(jié)果均具有某一系統(tǒng)偏差然后再在GPS網(wǎng)平差處理時引入系統(tǒng)參數(shù)的方法加以解決2衛(wèi)星觀測時間短的應(yīng)對方法若某顆衛(wèi)星的觀測時間太短則可以刪除該衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)不讓它們參加基線解算這樣可以保證基線解算結(jié)果的質(zhì)量3周跳太多的應(yīng)對方法若多顆衛(wèi)星在相同的時間段內(nèi)經(jīng)常發(fā)生周跳時則可采用刪除周跳嚴(yán)重的時間段的方法來嘗試改善基線解算結(jié)果的質(zhì)量4多路徑效應(yīng)嚴(yán)重的應(yīng)對方法由于多路徑效應(yīng)往往造成觀測值殘差較大因此可以通過縮小編輯因子的方法來剔除殘差較大的觀測值也可以采用刪除多路徑效應(yīng)嚴(yán)重的時間段或衛(wèi)星的方法5對流層或電離層折射影響過大的應(yīng)對方法對于對流層或電離層折射影響過大的問題可以采用下列方法1 截止高度角刪除易受對流層或電離層影響的低高度角觀測數(shù)據(jù)但這種方法具有一定的盲目性因?yàn)楦叨冉堑偷男盘柌灰欢ㄊ軐α鲗踊螂婋x層的影響就大2分別采用模型對對流層和電離層延遲進(jìn)行改正3如果觀測值是雙頻觀測值則可以使用消除了電離層折射影響的觀測值來進(jìn)行基線解算第五章 GPS RTK技術(shù)蘇通大橋中的應(yīng)用蘇通長江公路大橋是目前世界第一大跨徑斜拉橋它位于江蘇省東南部長江口南通河段連接蘇州和南通兩市是交通部規(guī)劃的黑龍江嘉蔭至福建南平國家重點(diǎn)干線公路跨越長江的重要通道也是江蘇省規(guī)劃建設(shè)的五個跨江通道之一它是我國建橋史上工程規(guī)模最大綜合建設(shè)條件最復(fù)雜的特大型橋梁工程蘇通大橋工程路線全長324km跨江大橋工程總長8206m其中主橋長2088m主橋橋型采用七跨連續(xù)雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋跨徑布置為 1001003001088300100100 m其中斜拉橋主孔跨度1088m主塔高度306m最長斜拉索長度580m群樁基礎(chǔ)平面尺寸11375m481m四項(xiàng)均為目前斜拉橋世界第一第一節(jié) GPS RTK技術(shù)在陸域范圍的定測一引言陸域范圍的定測是為大橋設(shè)計(jì)施工提供準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)測繪資料定測工作主要包括江北段K145883～K15712．2江南段K22134～K24194共3．18公里的中樁放樣及橫斷面測量引橋橋墩及引橋軸線與連接線接合部橋墩特征點(diǎn)等共計(jì)170個點(diǎn)的放樣其中引橋橋墩及引橋軸線與連接線接合部橋墩特征點(diǎn)的放樣點(diǎn)位精度要求較高采用常規(guī)方法放樣精度可以保證但江邊溝渠較多蘆葦蒿草等植被密而高影響通視采用常規(guī)方法費(fèi)時耗力采用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行作業(yè)無疑是最簡便