【正文】 參考文獻(xiàn)l 周忠謨：《GPS衛(wèi)星測(cè)量與應(yīng)用》，測(cè)繪出版社，1997年第二版。后 記經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的時(shí)間，在即將完成這篇論文、離開(kāi)美麗的校園的時(shí)候，我十分感謝四年來(lái)在我的生活、學(xué)習(xí)和工作中給了我知識(shí)、教會(huì)我做人的各位老師，在查閱資料、做實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，我深刻得體會(huì)到這些知識(shí)對(duì)我來(lái)說(shuō)是多麼的重要，而自己也深深感到所學(xué)知識(shí)的有限，我想我在將來(lái)的學(xué)習(xí)、工作和生活中一定會(huì)堅(jiān)持不懈的學(xué)習(xí)，不斷充實(shí)自己的頭腦，更加努力的工作，以此來(lái)報(bào)答各位老師的教導(dǎo)之恩。有的誤差，如多路徑誤差，即不能采用求差的方法來(lái)解決也不無(wú)法距離改正模型，削弱它的唯一辦法是選用較好的天線，仔細(xì)選擇測(cè)站，遠(yuǎn)離反射物和干擾源。其殘余誤差（即星歷誤差對(duì)相對(duì)定位的影響）一般可用下列的經(jīng)驗(yàn)公式估算：。利用相距不太遠(yuǎn)的兩個(gè)測(cè)站上的同步觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定時(shí)，由于兩站至衛(wèi)星的幾何圖形十分相似，因而星歷誤差對(duì)兩站坐標(biāo)的影響也很相似。同樣，一臺(tái)接收機(jī)對(duì)多顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)時(shí)，將觀測(cè)值在衛(wèi)星間求差即可消除接收機(jī)鐘誤差的影響。仔細(xì)分析誤差對(duì)觀測(cè)值或平差結(jié)果的影響，安排適當(dāng)?shù)挠^測(cè)綱要和數(shù)據(jù)處理方法（如同步觀測(cè)，相對(duì)定位等），利用誤差在觀測(cè)值之間的相關(guān)性或在定位結(jié)果之間的相關(guān)性，通過(guò)求差來(lái)消除或大幅度地削弱其影響的方法稱為求差法。誤差模型的精度好壞不等。然而由于改正模型本身的誤差以及所獲取的改正模型中所需的各參數(shù)的誤差，仍會(huì)有一部分偏差殘留在觀測(cè)值中。而各種對(duì)流層折射模型則大體上屬于綜合模型。在多數(shù)情況下則是同時(shí)采用兩種方法而建立的綜合模型。消除或大幅度削弱這些誤差所造成的影響的主要方法有：這些誤差改正模型既可以是通過(guò)對(duì)誤差的特性、機(jī)制以及產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究分析，推導(dǎo)而建立起來(lái)的理論公式。第二節(jié) 消除、削弱誤差影響的措施上述各項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)距的影響可達(dá)數(shù)十米，有時(shí)甚至可超過(guò)百米，比觀測(cè)噪聲大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。4)天線的相位中心位置偏差在GPS測(cè)量中，無(wú)論是測(cè)碼偽距或測(cè)相偽距，觀測(cè)值都是一接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的，而天線的相位中心與其幾何中心，在理論上應(yīng)保持一致。這種情況稱為整周變跳。當(dāng)用戶接收機(jī)收到衛(wèi)星信號(hào)并進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤（鎖定）后，載波信號(hào)的整周數(shù)便可有接收機(jī)自動(dòng)地計(jì)數(shù)。因而，在測(cè)相偽距觀測(cè)值中，將存在整周待定值的影響。該項(xiàng)誤差對(duì)偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量的影響也相同。同一臺(tái)接收機(jī)對(duì)多顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)時(shí)，接收機(jī)鐘差對(duì)各相應(yīng)觀測(cè)值的影響是相同的，且各接收機(jī)的鐘差之間可視為相互獨(dú)立。該項(xiàng)誤差的大小主要取決于鐘的質(zhì)量，和使用環(huán)境也有一定關(guān)系。與衛(wèi)星鐘一樣接收機(jī)鐘也有鐘誤差。載波相位測(cè)量中殘留在觀測(cè)值中的整周跳變（未被發(fā)現(xiàn)或錯(cuò)誤地進(jìn)行修復(fù)所造成的）以及整周未知數(shù)確定的不正確，都會(huì)使載波測(cè)量值中產(chǎn)生系統(tǒng)的誤差，它們通常也被歸入與傳播有關(guān)的誤差中。多路徑誤差對(duì)偽距測(cè)量的影響較載波相位測(cè)量的影響更為嚴(yán)重。對(duì)流層折射對(duì)偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量的影響相同。2)對(duì)流層折射衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)對(duì)對(duì)流層時(shí)傳播速度要發(fā)生變化，從而使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。但是，這種的數(shù)學(xué)模型還在完善中。為了減小電離層的影響，在GPS測(cè)量中通常采取以下措施：?利用雙頻觀測(cè)，由于電離層的影響是信號(hào)頻率的函數(shù)，所以利用不同頻率的電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)，便可能確定其影響的大小，以便對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行改正。電離層折射的大小取決于外界條件（時(shí)間、太陽(yáng)黑子數(shù)、地點(diǎn)等）和信號(hào)頻率。與衛(wèi)星有關(guān)的誤差對(duì)偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量造成的影響相同。所以嚴(yán)格地說(shuō)，將其歸入與衛(wèi)星有關(guān)的誤差不完全準(zhǔn)確。各個(gè)衛(wèi)星鐘的誤差預(yù)報(bào)也是看成是互相獨(dú)立的。SA技術(shù)實(shí)施后，衛(wèi)星鐘誤差中又引入了由于人為原因而造成的信號(hào)隨機(jī)抖動(dòng)。因此隨機(jī)誤差也就成為衡量鐘的重要標(biāo)志。經(jīng)過(guò)以上的鐘差模型改正，各衛(wèi)星之間的同步差可保持在20ns以內(nèi)，由此引起的等效距離偏差將不會(huì)超過(guò)6m。系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)比隨機(jī)誤差大，但前者可以通過(guò)模型來(lái)加以改正。2)衛(wèi)星鐘的鐘誤差衛(wèi)星上雖然使用了高精度的原子鐘，但它們?nèi)圆豢杀苊獾嘏c理想的GPS時(shí)之間存在著難以避免的偏差，這些偏差總量在1ms以內(nèi)，由此引起的等效距離誤差可達(dá)300km。GPS衛(wèi)星距地面的最大距離約為25000km，如果基線測(cè)量的允許誤差為1cm，則當(dāng)基線長(zhǎng)度不同時(shí)，允許的軌道誤差大致如表34所示，可見(jiàn)，在相對(duì)定位中隨著基線長(zhǎng)度的增加，衛(wèi)星軌道誤差將成為影響定位精度的主要因素。由于美國(guó)政府的SA技術(shù)，星歷誤差中還引入了大量的由人為原因而造成的誤差，它們主要也呈系統(tǒng)誤差特性。星歷誤差的大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)的質(zhì)量，如跟蹤站的數(shù)量及空間分布，觀測(cè)值的數(shù)量及格精度，軌道計(jì)算時(shí)所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。1)衛(wèi)星星歷誤差由廣播星歷或其它軌道信息所給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱為星歷誤差（也稱軌道誤差）。為了減弱和修正系統(tǒng)誤差對(duì)觀測(cè)量的影響，以便根據(jù)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因而采取不同的措施，其中包括：l 引入相應(yīng)的未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中聯(lián)同其它未知參數(shù)一并解算；l 建立系統(tǒng)誤差模型，對(duì)觀測(cè)量加以修正；l 將不同觀測(cè)站對(duì)系統(tǒng)衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差，以減弱或消除系統(tǒng)誤差的影響；l 簡(jiǎn)單地忽視某些系統(tǒng)誤差的影響。表5—1所列對(duì)過(guò)程距離的影響，即為與相應(yīng)誤差等效的距離偏差。這些誤差的細(xì)節(jié)及其影響參見(jiàn)表3—1。 圖310GPS測(cè)量的方式與經(jīng)典測(cè)量的方式完全不同，在經(jīng)典的測(cè)量方式中是以測(cè)邊和測(cè)角為基礎(chǔ)的，然后進(jìn)行平差計(jì)算，而GPS測(cè)量完全擺脫了傳統(tǒng)的邊角方式，他所測(cè)得的結(jié)果是待測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)，在測(cè)得坐標(biāo)之后即在它自己的坐標(biāo)系中即WGS84坐標(biāo)系中進(jìn)行解算，它所得的結(jié)果也是在WGS84坐標(biāo)系中的結(jié)果，而不是我們所需的結(jié)果，這樣就必須進(jìn)行坐標(biāo)系的設(shè)置，才能得到我們所需的結(jié)果。當(dāng)以上設(shè)置完成后，就可以進(jìn)行“自由網(wǎng)平差”、“三維約束平差”、（見(jiàn)圖311） “二維約束平差” （見(jiàn)圖312）和“高程擬合” （見(jiàn)圖313）。一般情況下要求輸入兩個(gè)以上的平面坐標(biāo)，三個(gè)以上的高程聯(lián)測(cè)點(diǎn)，具體的要求按實(shí)際的要求。見(jiàn)圖310。當(dāng)出現(xiàn)弧點(diǎn)（即該點(diǎn)僅有一條基線相連）的情況下，必須重測(cè)該基線或者閉合環(huán)。點(diǎn)擊“搜索最小獨(dú)立閉合環(huán)”，軟件將對(duì)所有的同步閉合環(huán)、異步閉合環(huán)、重復(fù)基線進(jìn)行搜索。點(diǎn)擊該欄將列出整個(gè)閉合環(huán)個(gè)基線分量。首先對(duì)同步時(shí)段任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差進(jìn)行同步檢核。如果出現(xiàn)不合格基線，可以點(diǎn)擊“選取全部不合格基線”，然后重新設(shè)置“基線解算條件”，比如將高度截止角由20改為15，再點(diǎn)擊“處理選定基線” 重新進(jìn)行處理。 圖37 圖38 基線解算結(jié)束后，桌面上顯示如圖38，這里包含“基線名”、“方差比”、“中誤差”、“X增量”、“ Y增量”、“Z增量”、“距離”等項(xiàng)?；€解算合格具體標(biāo)準(zhǔn)可以查看使用提示中“基線解算條件的設(shè)置”，一般情況下邊長(zhǎng)在5公里以內(nèi)，中誤差小于15mm，可以認(rèn)為符合等級(jí)網(wǎng)的要求，非等級(jí)網(wǎng)則可以相對(duì)降低要求。 圖36在“網(wǎng)圖”狀態(tài)下將顯示基線處理的過(guò)程，正在處理的基線將從藍(lán)色的細(xì)線逐漸變粗解算不合格的基線將仍然為細(xì)線。 圖34 圖35全部原始數(shù)據(jù)讀入后，點(diǎn)擊“基線處理設(shè)置”如圖36 ，一般選擇默認(rèn)設(shè)置，即高度截止角為20度，采樣間隔為60秒。 圖43 建立新建的項(xiàng)目文件，然后NGS200界面下用“增加觀測(cè)文件” 讀入所要處理的原始數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)所采用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是由是200型GPS數(shù)據(jù)處理軟件，如下圖片均剪自此軟件系統(tǒng)。為此開(kāi)發(fā)許多集成運(yùn)行的GPS數(shù)據(jù)處理軟件包，其使用的方便性、可能性大大提高了作業(yè)生產(chǎn)效益，也促進(jìn)了GPS定位技術(shù)的普及應(yīng)用。l 自動(dòng)化程度高。l 處理的方法形式多。簡(jiǎn)單地說(shuō)可以分成GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的基線向量解算和GPS基線向量網(wǎng)與地面各類數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理兩個(gè)階段。l 處理過(guò)程復(fù)雜。GPS數(shù)據(jù)處理與常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)處理相比具有以下顯著特點(diǎn)：l 數(shù)據(jù)量大。第六節(jié) GPS數(shù)據(jù)處理6．1 GPS數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)GPS接收機(jī)采集的是接收天線至衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)，而不是常規(guī)技術(shù)所測(cè)的地面點(diǎn)間的相對(duì)關(guān)系（如邊長(zhǎng)、角度、高差等）。4．當(dāng)自檢通過(guò)，就可以開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。2. 首先接收機(jī)進(jìn)行自檢工作并搜尋GPS衛(wèi)星。安置儀器好儀器后，在觀測(cè)前后各量天線高一次。2．小心打開(kāi)儀器箱，取出基座，將其安放在腳架上，并在測(cè)點(diǎn)上對(duì)中、整平基座。第五節(jié) 觀測(cè)工作觀測(cè)工作主要包括：天線安置、觀測(cè)工作，觀測(cè)作業(yè)、觀測(cè)記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量判斷等。l GPS網(wǎng)選點(diǎn)圖。6．點(diǎn)位選定后（包括方位點(diǎn)），均應(yīng)按規(guī)定繪制點(diǎn)之記，其主要內(nèi)容包括點(diǎn)位及點(diǎn)位略圖，點(diǎn)位的交通情況及選點(diǎn)情況等。4．觀測(cè)站應(yīng)選在交通方便的地方，并且便于用其他測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展。在視場(chǎng)內(nèi)周圍障礙物的高度角，根據(jù)情況一般應(yīng)小于10176。2．觀測(cè)站附近不應(yīng)有大面積的水域，或?qū)﹄姶欧瓷洌ɑ蛭眨?qiáng)烈的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。選點(diǎn)工作通常應(yīng)遵循的原則是：1．觀測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)貨物高壓輸電線，以避免其周圍磁場(chǎng)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾。第四節(jié) 選點(diǎn)由于GPS測(cè)量觀測(cè)站之間不要相互通視，而且網(wǎng)的圖形選擇也比較靈活，所以選點(diǎn)工作，遠(yuǎn)較經(jīng)典控制測(cè)量的選點(diǎn)工作簡(jiǎn)單。在一般情況下，對(duì)于一些區(qū)域性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(shí)多采用最小約束平差法。雖然從理論上說(shuō)，在網(wǎng)的平差計(jì)算中，給所有的已知位置以適當(dāng)?shù)臋?quán)，是最為嚴(yán)格的方法，但是，如何適當(dāng)?shù)拇_定已知位置的權(quán)，及其與網(wǎng)中其他觀測(cè)量的比例關(guān)系，則是一個(gè)需要慎重考慮的問(wèn)題。約束平差法，在確定網(wǎng)的基準(zhǔn)位置的同時(shí)，對(duì)GPS網(wǎng)的定向與尺度也會(huì)產(chǎn)生影響，其影響程度，與約束條件的多少，及所取觀測(cè)值的精度有關(guān)。確定網(wǎng)的基準(zhǔn)位置，通?？筛鶕?jù)情況，選取如下方法：①選取網(wǎng)中一點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定，或給以適當(dāng)?shù)臋?quán)；②網(wǎng)中的點(diǎn)均不固定，通過(guò)自由網(wǎng)偽逆平差或擬穩(wěn)平差，確定網(wǎng)的基準(zhǔn)；③在網(wǎng)中選若干點(diǎn)的坐標(biāo)值并加以固定；④選取網(wǎng)若干點(diǎn)（直至全部點(diǎn)）的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)；前兩種方法，對(duì)GPS網(wǎng)定位的約束條件最少，所以，通常稱為最小約束法；而后兩種方法對(duì)平差計(jì)算