【正文】 一般地，短基線的雙差固定解精度高，則長基線雙差浮動解也為佳。對于短基線 (例如小于 20km 的基線)，由于雙差模糊度具有很好的整數(shù)特性，就將整周模糊度確定為整數(shù)，在進(jìn)一步平差時不作為未知數(shù)求解，這種解算方法解算出的基線結(jié)果稱為雙差固定解對于長基線來說，由于電層折射誤差、衛(wèi)星軌道誤差等難以有救地消除，整周模糊度求解精度往往很低，這時將整周模糊度勉強(qiáng)取為整數(shù)，對于相對定位精度有損無利，這時維持整周模糊度的實(shí)數(shù)解，由此而解算出的基線結(jié)果稱為雙差浮動解。2000年就是太陽活動高峰期，所以經(jīng)常出現(xiàn) GPS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的現(xiàn)象。當(dāng)基線長度大于20km時，應(yīng)使用雙頻接收機(jī)觀測，以便有效地消除電離層的影響特別是太陽活動高峰期時，使用雙頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果明顯優(yōu)于單頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。RATIO 值越大，說明整周模糊度固定為整數(shù)的可信度越高，一般情況下，RATIO值應(yīng)大于3雙差解將整周模糊度固定，只把測站的坐標(biāo)作為未知數(shù)來平差，得到的解叫雙差固定解，只要能成功固定整周模糊度，雙差固定解的精度最高。 RMS表明了觀測值的質(zhì)量，與觀測條件好壞無關(guān)，它可看作表示內(nèi)符合精度的一項(xiàng)指標(biāo)模糊度檢驗(yàn)值 RATIO RATIO 值反映了所確定出的整周期模糊度固定為整數(shù)的可信度(可靠性 )，它可表示為 顯然RATIO 值應(yīng)大于或等于 1。有些廠家的GPS數(shù)據(jù)處理軟件會把基線解的主要質(zhì)量指標(biāo)顯示在屏幕上，以便于檢查。 第三節(jié) GPS基線解算的質(zhì)量監(jiān)控基線解算完成后，必須對基線解算進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查的內(nèi)容有：短基線(一般認(rèn)為小于20km的基線 )的模糊度是否解出、單位權(quán)中誤差(RMS)、整周模糊度檢驗(yàn)值 (RATIo)、相對定位精度因子(RD0P)等。根據(jù)初始平差結(jié)果，使用搜索法將整周未知數(shù)固定成整數(shù) 。通過初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)和基線向量的實(shí)數(shù)解或浮動解。預(yù)處理所采用的方法和模型的優(yōu)劣，將直接影響最終成果的質(zhì)量，是提高GPS測量精度的重要環(huán)節(jié)基線解算預(yù)處理完成后就可進(jìn)行基線解算，基線解算的過程實(shí)際上是一個平差的過程，差所采用的觀測值主要是雙差觀測值基線解算時的平差分以下三個階段進(jìn)行：a初始平差。 (6)對觀測值進(jìn)行系統(tǒng)誤差改正。 (5)星鐘多項(xiàng)式標(biāo)準(zhǔn)化。 (4)診斷整周跳變點(diǎn)。(3)GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化。將各類接收機(jī)的數(shù)據(jù)文件加成彼此兼容的標(biāo)準(zhǔn)化文件。預(yù)處理工作包括： (1)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除觀測j值中的粗差，刪除無用觀測值。GPS測量數(shù)據(jù)預(yù)處理前，需要先將接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過傳輸、分流，解譯成相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。因此，接收機(jī)采集的GPS數(shù)據(jù)還需要通過一系列的處理，才能得到定位成果。通過設(shè)定基線解算的控制參數(shù)，用以確定基線處理方法和基線的精化處理。 設(shè)置基線解算的參數(shù) 設(shè)置基線解算的參數(shù)是基線解算的一個重要環(huán)節(jié) 。目前最常用的格式轉(zhuǎn)換軟件是RINEX 格式 。需首先讀取這些 GPS原始觀測數(shù)據(jù)。 觀測數(shù)據(jù)的讀入 在GPS外業(yè)觀測中，每天必須把原始觀測數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)中 。三、 GPS基線解算的過程目前，我國使用的絕大部分軟件是接收機(jī)廠家配備的處理軟件 ，國內(nèi)也于2O世紀(jì)9O年代初開發(fā)研制出GPS數(shù)據(jù)處理軟件 。對同步觀測的所有基線一并計算。 單基線解 所謂單基線解算 ，就是不顧及同步觀測基線間的誤差相關(guān)性 ，對每一條基線單獨(dú)進(jìn)行解算 由于其基線解算結(jié)果無法反映同步基線間誤差的相關(guān)性 ，所以不利于GPS網(wǎng)平差處理 。凡是構(gòu)成了閉合環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的 ，同步觀測獲得的獨(dú)立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性 ，但它們是誤差相關(guān)的 。其中最多可以選出相互獨(dú)立的同步觀測基線數(shù)為 m一1條 (圖 53)。所謂同步觀測 ，是指在多個點(diǎn)上設(shè)置接收機(jī) ，同時在相同時段內(nèi)連續(xù)跟蹤 、 觀測相同的若干顆衛(wèi)星 ，同步觀測時間段簡稱時段 。因此，基線解算時一般只有兩類參數(shù)：一類是測站的坐標(biāo)參數(shù)，數(shù)量為 3(基線解算時將一個端點(diǎn)的坐標(biāo)作為已知值固定 )；另一類是 整周未知數(shù) ，數(shù)量為 n1( 為同步觀測衛(wèi)星總數(shù) )。 若在某一歷元中，對4顆衛(wèi)星進(jìn)行了同步觀測，則每個歷元在兩個測 站上共有 8個載波相位觀測值，可以組成 4個一次差觀測值和3個二次差觀測值 。 圖 51 求 一次 差 、二 次 差 、三 次 差示 意 圖較為常用的差分觀測值為雙差觀測值 ，即由兩個測站(接收機(jī) )的原始觀測值分別在測站和衛(wèi)星間求二次差后得到的觀測值 (圖5 1)。求三次差的方法只有一種 ．即在接收機(jī) 、衛(wèi)星和歷元間求三次差。常見的求二次差的方法也有三種 ，即在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差 、在接收機(jī)和歷元間求二次差以及在衛(wèi)星和歷元間求二次差 。在衛(wèi)星間求一次差 、在接收機(jī)間求一次差以及在不同歷元間求一次差是常見的三種求一次差的方法 。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。本項(xiàng)目導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測四等精度以上水準(zhǔn)點(diǎn)4座，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。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。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 VΔx、dΔy、dΔz）均≤28mm。（四）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：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)（VΔx、VΔy、VΔz）的絕對值均≤42mm。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。任意兩個時段所得基線差應(yīng)小于相應(yīng)等級規(guī)定精度的2 2倍。其閉合差分量要求不超過限差。由于儀器開機(jī)時間不完全一致，會有誤差。經(jīng)濟(jì)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)。斷開連接。在圖44的對話框中可更改點(diǎn)名、儀器天線高、時段號。（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”，即可斷開計算機(jī)和GPS接收機(jī)的連接。（四）數(shù)據(jù)傳輸選擇“通訊”菜單中的“傳輸數(shù)據(jù)”功能，系統(tǒng)彈出圖44所示的對話框。見圖43。圖42 通訊參數(shù)設(shè)置對話框（三）連接計算機(jī)和GPS接收機(jī)圖43 連接計算機(jī)和GPS接收機(jī)后的程序菜單選擇“通訊”菜單中的“開始連接”功能或直接在工具欄中選擇“連接”。（二）進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置選擇“通訊”菜單中的“通訊接口”功能，系統(tǒng)彈出圖43所示的通訊參數(shù)設(shè)置對話框。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)。本次觀測數(shù)據(jù)傳輸，是將NGS9600型GPS接收機(jī)與計算機(jī)連接，使用相應(yīng)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理。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。 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。取平均值后輸入GPS接收機(jī)。儀器高要用鋼尺在互為120176。安置天線:天線安置是GPS精密測量的重要保證。并通過平差，助于進(jìn)一步提高定位精度。D,D為基線長度(千米)。注：本次觀測采用的作業(yè)模式是靜態(tài)定位模式：1．作業(yè)方法：采用四臺接收設(shè)備，分別安置在基線的兩個端點(diǎn)同步觀測顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘。四、 儀器安裝將準(zhǔn)備好的三腳架架到已經(jīng)選好的待測點(diǎn)上，將接收機(jī)安裝到三腳架上對中、整平。職員組的主要任務(wù)是在進(jìn)行測量時負(fù)責(zé)操作儀器及看管儀器。通風(fēng)干濕表及空盒氣壓表，至少每三年送檢一次，天線的圓水準(zhǔn)氣泡和光學(xué)對中器每年至少進(jìn)行一次檢校。 用于A、B級的接收機(jī)，每年出測前至少檢定一次，按規(guī)范要求應(yīng)在不同長度的標(biāo)準(zhǔn)基線或規(guī)定的比較基線或GPS測量檢驗(yàn)場上進(jìn)行測試。各設(shè)備及電纜外部有無損傷、銹蝕，能否確保安全連接。表43 GPS測量作業(yè)基本技術(shù)要求項(xiàng)目觀測方法技術(shù)要求衛(wèi)星高度角靜態(tài)＞15度有效衛(wèi)星數(shù)靜態(tài)＞4顆平均重復(fù)測站數(shù)靜態(tài)＞時段長度靜態(tài)＞45分鐘歷元間隔靜態(tài)10秒圖形強(qiáng)度因子靜態(tài)＜6第三節(jié) GPS控制網(wǎng)的外業(yè)實(shí)施一、 儀器準(zhǔn)備此次C級控制網(wǎng)的建立所采用的儀器是南方NGS9600型GPS接收機(jī)，該接收機(jī)是以四臺套進(jìn)行工作。在4個點(diǎn)上同時安置4臺接收機(jī)天線(對中、整干、定向)，量取天線高，測量氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動記錄，觀測者填寫測量手簿和外業(yè)觀測記錄，并應(yīng)隨時監(jiān)視儀器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)，及時報告或記錄案。根據(jù)GPS網(wǎng)形設(shè)計編制作業(yè)調(diào)度表，作好人員和交通工具的配備。進(jìn)行同步觀測。埋設(shè)時坑底填以沙石，搗固夯實(shí)，考慮到天氣的因素，現(xiàn)澆混凝土應(yīng)適當(dāng)添加防凍劑并應(yīng)做好防凍措施。二、 埋石由于時間要求，埋石擬與選點(diǎn)同時進(jìn)行。 5. 交通便利點(diǎn)位離開附近可通輕便車的道路不應(yīng)超過500m，且在點(diǎn)位30m內(nèi)有足夠的空間安置接收機(jī)和方便操作進(jìn)行。3. 選定能便于長期保存，穩(wěn)定堅(jiān)固的地方設(shè)點(diǎn)，國家和地方基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)固定的標(biāo)石或儀器墩用于安置接收機(jī)天線、墩標(biāo)設(shè)于樓頂時，要對大樓的穩(wěn)定性和形變定期監(jiān)測。2. GPS網(wǎng)點(diǎn)視場內(nèi)不應(yīng)有大于仰角15176。但由于點(diǎn)位的選擇對于保證觀測工作的順利進(jìn)行和保證測量結(jié)果的可靠性有著重要的意義，所以在選點(diǎn)工作開始前，除收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理情況和原有測量控制點(diǎn)分布及標(biāo)架、標(biāo)型、標(biāo)石完好狀況，決定其適宜的點(diǎn)位外，點(diǎn)位的選擇應(yīng)符合下列要求。相臨點(diǎn)間的最小距離保持為平均距離的1／2～1／3；相臨點(diǎn)間的最大距離保持為平均距離的2～3倍。為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，(GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測高等級的大地控制點(diǎn)，聯(lián)測點(diǎn)和重合點(diǎn)的個數(shù)不得少于3個，特殊情況下也不得少于2個。一等以上GPS網(wǎng)中至少包含三個閉合環(huán)且彼此線性無關(guān)；二、三、四等也應(yīng)有兩個以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個閉合環(huán)。 GPS點(diǎn)間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計，可考慮靈活變動，以便于低等級控制點(diǎn)加密，小間中距相鄰點(diǎn)位應(yīng)進(jìn)行直接聯(lián)測。由于GPS的同步觀測不要求通視，因此，GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計也具有很大的靈活性。 三、 GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計對于常規(guī)方法布設(shè)的三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)，圖形設(shè)計是非常重要的一項(xiàng)工作。同儀器有關(guān)的因素接收機(jī)，用于精密相對定位時至少為兩臺；天線，若天線設(shè)計質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳，會帶來一系列的誤差；記錄設(shè)備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。二、 影響GPS測量技術(shù)設(shè)計的因素GPS外業(yè)涉及面很廣，因而外業(yè)階段的技術(shù)設(shè)計是一個復(fù)雜的技術(shù)管理問題，經(jīng)綜合大致有以下一些因素應(yīng)加以考慮：同測站有關(guān)的因素網(wǎng)點(diǎn)密度；布網(wǎng)方案；時段分配、重復(fù)設(shè)站和重合點(diǎn)的設(shè)計。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)。意指參考橢球的中心。表41 GPS的測量精度ABCDE固定誤差a/mm58101010比例誤差系數(shù)b/106151020相鄰點(diǎn)最小距離/km10015521相鄰點(diǎn)最大距離/km200025040150相鄰點(diǎn)平均距離/km30070151010552（三）坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)GPS采用的1984年世界大地坐標(biāo)系（world geodetic system，WGS84坐標(biāo)系）是一個協(xié)議坐標(biāo)系，其空間直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，Z軸指向國際時間局（）定義的地極方向。（二）GPS測量的精度標(biāo)準(zhǔn)GPS測量的精度標(biāo)準(zhǔn)常用網(wǎng)中相鄰點(diǎn)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(shù)，106d———— 相鄰點(diǎn)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41）。對于小城市，分兩級布設(shè)GPS網(wǎng)即可。采用分級布網(wǎng)的方案分級布網(wǎng)是建立常規(guī)測量控制網(wǎng)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(wǎng)按常規(guī)控制網(wǎng)分很多等級布設(shè)，但有計劃地分級布設(shè)GPS網(wǎng)，有利于測區(qū)的近期需要和遠(yuǎn)期的發(fā)展。對于城市GPS控制網(wǎng)，既要考慮近期建設(shè)和規(guī)劃的需要，又要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要，還可以根據(jù)具體情況擴(kuò)展GPS控制網(wǎng)的功能，例如，因?yàn)镚PS測量具有高精度和不要求通視的優(yōu)點(diǎn)，有的城市已經(jīng)考慮將城市GPS網(wǎng)建成為廉有監(jiān)測三維形變功能的控制網(wǎng)。設(shè)計的技術(shù)依據(jù)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(shè)部頒發(fā)的《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》。它應(yīng)根據(jù)用戶提交的任務(wù)書或測量合同所規(guī)定的測量任務(wù)進(jìn)行設(shè)計。衛(wèi)星播發(fā)的衛(wèi)星鐘差也是相對GPS時間系統(tǒng)的鐘差，在利用GPS直接進(jìn)行時間校對時應(yīng)注意到這一問題。啟動后不跳秒，保持時間的連續(xù)。為此，GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時間系統(tǒng)。衛(wèi)星的信號，衛(wèi)星的運(yùn)動，衛(wèi)星的坐標(biāo)都與時間密切相關(guān)。五、 GPS時間系統(tǒng)GPS系統(tǒng)是測時測距系統(tǒng)。1954年新北京坐標(biāo)系的成果，就是將1980年國家大地坐標(biāo)系的空間直角坐標(biāo)經(jīng)三個平移參數(shù)平移變換至克拉索夫斯基橢球中心，就成了新北京坐標(biāo)系的成果。40年來，數(shù)十萬個國家控制點(diǎn)都是在這個系統(tǒng)內(nèi)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)。為此，首先建立一個新的大地坐標(biāo)系；（2） 1980年國家大地坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)設(shè)在我國中部－陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)；（3） 采用國際大地測量和地球物理聯(lián)合會1975年推薦的四個地球橢球基本參數(shù)，并根據(jù)這四個參數(shù)求解橢球扁率和其它參數(shù)；