【正文】 動過程中受多種攝動力的影響，其運行軌道 相當復雜，通過精確測算各種攝動力想準確預報衛(wèi)星軌道的困難可想而知，利用廣播星歷計算衛(wèi)星位置的精度能夠可達到 5～ 10m[47]。比如若衛(wèi)星的位置誤差為 20m，基線長度為 25km 時，基線長度誤差約為 2cm。所以當基線測量的距離較長時，可利用亞米的精密星歷，或用短弧法，把部分衛(wèi)星軌道參數(shù)同基線向量一并解算。對流層折射的影響是由于電磁波信號的傳播速度在通過大氣對流層時發(fā)生變化，這樣導致測距成果產(chǎn)生系統(tǒng)性偏差。對流層折射的一般在影響在 2～ 30m之間 [15]。對短距離 (＜ 20km)的 GPS基線測量，利用 GPS接收機之間的差分來消弱對流層折射的影響，效果不錯。 （ 2）電離層折射影響 電離層是指高度在 70km到 100km間的大氣層。電離層折射的影響取決于太陽黑子數(shù)、太陽光照強度、衛(wèi)星高度角、時間、地點等外界條件和信號頻率。通過使用數(shù)學模型，單頻 GPS接收機也可進行改正，消除 75％電離層折射的影響。 （ 3）多路徑效應影響 多路徑誤差是指 GPS 接收機不但接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號， 還收到從反射體反射的電磁波信號，兩種信號產(chǎn)生干涉， GPS信號相位發(fā)生變化產(chǎn)生測量誤差。 多路徑誤差 有常數(shù)部分和周期性部分， 通過延長觀測時間 能夠減弱周期部分的多路徑誤差，常數(shù)部分會在同 一地點將重復出現(xiàn)， 連續(xù)觀測幾天 也無法 消除或減弱。其誤差大約是載波相位多路徑影響的 200倍。良好環(huán)境條件下對偽距觀測的影響約為 45cm， 極壞條件下碼信號多路徑 誤差可能會造成接收機相位失鎖，許多周跳就是由于多路徑誤差引起的 [13]。 GPS測站不宜選擇在鄰近水面或平坦光滑的地帶、鹽堿地帶或金屬礦區(qū)等地，這些地方會引起強烈的反射信號。 站附近有高層建筑物時，衛(wèi)星信號會 被 墻壁反射 到天線， 選站時應注意 遠離 這些建筑物 。 如果 GPs點已確定，且不能改變，而它又處于強反射波的地方，為減少多路徑誤差，觀測時可適當變化天線高度。 一般 采用性能良好的微帶天線，并在天線下部安置屏蔽地面 反射電波的抑徑板來減弱多路徑誤差， 這個方法可使多路徑誤差減少近 l／ 3[14]。 與接收設備有關的誤差 (1)觀測誤差 觀測誤差 主要 包括 GPS接收機天線安置誤差 (天線置平誤差 、 天線對中誤差 、 天線量高誤差等 )與 GPS接收機的分辨誤差。分辨誤差通常認為是信號波長的 l％ ，通過增加觀測次數(shù)，可減弱分辨誤差?？刹捎门c處理衛(wèi)星鐘差類似的方法處理接收機鐘差 ， 處 理 GPS接收機鐘差的常用 方法是引入鐘差未知數(shù)，與所求未知坐標向量一起解算。但是由于接收機只能測定載波相位非整周的小數(shù)部分 ,和從某一起歷元至觀測歷元件載波相位變化的整周數(shù) ,無法直接測定載波相位相應該起始歷元在傳播路徑上變化的整周數(shù)。載波相位觀測 除 上述整周未知數(shù)問題外 ,在觀測過程中 ,還可能發(fā)生整周跳變問題。但 中途 若 衛(wèi)星信號被阻擋或受到干擾 ,則接收機的跟蹤可能中斷。這種情況稱為整周變跳或周跳。天線對中都是以天線幾何中心為準。但是 ,天線相位中心的瞬時位置會隨信號輸入的強度和方向不同發(fā)生變化 ,所以觀測時相位中心的瞬時位置與理論上的相應的相位中心 是 不一致 的 。天線相位中心的偏差對相對定位結果的影響 ,根據(jù)天線性能的好壞 ,可達數(shù)毫米甚至數(shù)厘米。為削弱天線相位中心的影響 ,在實際測量時 ,要求天線嚴格對中 、 整平 。 工程實踐 中 我們發(fā)現(xiàn) GPS作業(yè)面臨的主要問題是：怎樣 確保穩(wěn)定的聯(lián)測精度、提高外業(yè) 工作效率，充分發(fā)揮 GPS 作業(yè)的 精確、高效、 快捷等優(yōu)點。 起算點影響因素 GPS定位結果屬于 WGS84地心坐標系。實踐證明；重合點的誤差和點位分布將影響 GPS網(wǎng)約束平差的精度，由于設置控制點的建筑物形 變等原因，引起這些己知點的坐標有 時可能存在較大的誤差。特別是當這些點誤差較大或含有粗差時， 會 嚴重影響 GPS 成果的可靠性，使高精度的 GPS定位成果失去本來意義， 所以 在進行 GPS網(wǎng)約束平差前， 很有必要 對 GPS控制網(wǎng)起算點坐標的誤差進行分析。起算數(shù)據(jù)的數(shù)量在 GPS控制網(wǎng)中也尤為重要，為了解算出控制網(wǎng)中未知點的坐標， 一 般需要和國家控制點聯(lián)測。為提高 GPS聯(lián)測的可靠性，便于網(wǎng)形設計，保證網(wǎng)的精度， GPS聯(lián)測的起算點最好有 3個以上， 均勻分布在測區(qū)周圍。 在進行 GPS網(wǎng)的約束平差或聯(lián)合平差時，為了保證 GPS控制網(wǎng)的精度不 因 束數(shù)據(jù)的影響而顯著降低， 有必要檢驗起算數(shù)據(jù)的質量 。 方差檢驗法：在進行三維無約束平差時要進行方差估計 ，調整觀測值的權，直到驗后的單位權方差與先驗的單位權方差相容。 附合路線法：附合路線法是從一個起算點通過一條由 GPS導線推算另一個起算點的坐標，將此坐標與已知值比較，根據(jù)它們差異值的大小來判斷起算點的質量。 檢查 點法：在進行平差計算時，保留一個點作為檢查點，平差后比較 這個 點坐標的平差值和已知值，根據(jù)它們差異的大小來判斷起算點質量的好壞。 大多數(shù)情況下，約束平差的精度比無約束平差的精度要低。 但是 實際工程中 我們 經(jīng)常遇到起算數(shù)據(jù)只有 3個，起算數(shù)據(jù)高程精度本身不匹配，位置關系也不太理想的情況，不可以通過簡 單的數(shù)據(jù)處理后平差的中誤差來判定起算數(shù)據(jù)精度匹配的好壞。 ， 采用 1985國家高程基準。由于當?shù)貒尹c遭到嚴重破壞，只能在測區(qū)的一側找到 3個 GPS控制點，且分布不均勻。 為 檢驗起算數(shù)據(jù)精度，進行如下數(shù)據(jù)處理： 進行 行自由網(wǎng)平差 (表 3． 1)； 用控制點 S002S003S007進行約束平差 (表 3． 2)； 用控制點 S003S007 進行平差 (表 3． 3)； 三種方法高程比較 （表 ）。通過數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)用 2個起算數(shù)據(jù)和用 3個起算數(shù)據(jù)分別進行高程擬合時，距離已知控制點越遠高程變化量越大。那么在進行高程擬合時，如何判斷它的高程擬合精度的可靠性 ? 由于只有 3個起算數(shù)據(jù)，沒有多余的起算數(shù)據(jù)判定具體哪個起算數(shù)據(jù)的高程有闖題 來剔除租差點，然而我們可以通過高程擬合變化規(guī)律和理論分析，得出以下結論： (1)GPS在進行高程擬合時，若只有 3個起算數(shù)據(jù)，且有一個 起算數(shù)據(jù)高程精度不 準確， GPS的高程誤差就會在不準確起算數(shù)據(jù)方向兩側逐漸增大。而高程進行擬合時中誤差不能表示它實際的 精 度誤差，因為 3個起算數(shù)據(jù)可以確定一個高程基準平面，若一個起算數(shù)據(jù)高程不準確，則相當于把高程基準平面傾斜，因此用 2個起算數(shù)據(jù)擬合和用 3個起算數(shù)據(jù)擬合進行比較，距離第 3個已知控制點方向越遠高程變化量 就 越大 (表 3． 4)。因為有 4個或 4個以上起算數(shù)據(jù)時，才構成高程擬合條件，因此一個大型工程 GPS控制網(wǎng)要進行高程擬合時，必須要有 4個或 4個以上起算數(shù)據(jù)， 而 且要均勻 合理 分布在測區(qū)中。高程擬合 時，先進行自由網(wǎng)平差，再進行約束平差，若兩種方法高程擬合成果變化量很小， 就 說明起算數(shù)據(jù)高程之間匹配較好；若差值變化量很大，則說明起算數(shù)據(jù)的高程精度匹配精度不高。 影響 GPS測量的起算點因素主要包含點位本身精度、點位的分布和點位數(shù)量三個 方面。起算點坐標誤差越大，對平差結果影響也越大。通常起算點坐標可以通過以下幾種途徑獲?。? ①利 用已知的 WGS． 84坐標，聯(lián)測國家高精度 GPS控制點。求得精化處理的起算點?？梢酝ㄟ^以下方法進行起算數(shù)據(jù)的檢核：直接基線邊與起算點坐標反算邊的比較分析；實測光電 邊與直接基線邊、坐標反算邊的比較分析。 GPS 布網(wǎng)方案 GPS布網(wǎng)主要包括網(wǎng)形設計和觀測計劃制定，構成優(yōu)化的解算圖形，同時應考慮提 高成果可靠性，防止粗差。網(wǎng)形設計完成后，就要參考最新的星歷預報制定嚴密的作業(yè)計劃，使工作有條不紊開展，這是提高工作效率的重要環(huán)節(jié)。它不需要點間通視，也不需要考慮布設什么樣的圖形，更不需要考慮圖形強度，設置在制高點上 (哪里需要就可以設置在哪里 )。 1 GPS網(wǎng)中的異步環(huán)實質上僅起到了多余觀測的作用，是剔除粗差的有效手段，而對 于網(wǎng)平差精度的提高并非起到?jīng)Q定性作用。由于起算點對網(wǎng)平差影響較大，所以在施測布網(wǎng)時盡量使起算點問形成異步環(huán)，其它各點根據(jù)實際情況而定，不必 非在異步環(huán)中，以便節(jié)省大量的重復設站時間。在起算點和需要設置參考站的過渡點構成異步環(huán)后，其它測點根據(jù)情況可不必形成異步環(huán)，但要保證觀測條件良好，基線解算合格 [16]。而確定網(wǎng)的基準，是通過網(wǎng)的整體平差來實現(xiàn)的。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中的坐標值 )。而網(wǎng)的位置基準，則決定于所取網(wǎng)點坐標的近似值系統(tǒng)和平差方法。 GPS網(wǎng)的基準設計，一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準問題。以最小約束法進行 GPS網(wǎng)的平差，對網(wǎng)的定向與尺度沒有影響，也就是說，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、方位或坐標差 )的相對精度都是相同的，但網(wǎng)的位置及點位精度卻不相同。當網(wǎng)中已知點的坐標含有較大的誤差，或其權難以可靠地確定時，將會對網(wǎng)的定向與尺度產(chǎn)生不利的影響。所以一般只有對于一個大范圍的 GPS網(wǎng)，而且要求精確地位 WGS84協(xié)議地球坐標系時，或者在具有一組分布適宜的，高精度的已知點時，為改善 GPS網(wǎng)的定向和 尺度，約束平差法才具有重要意義。 觀測時長 觀測時間的長短直接影響工作效率和基線解算效果，時問短會因采集數(shù)據(jù)不夠而使基線解算失??；觀測時間 過長 不會提高基線解算精度，造成時間上的大量浪費。 此外，周跳 也 會對解算成果造成不良影響，由于地球電離層，噪音等因素對衛(wèi)星信號的干擾，會使信號的整周數(shù)產(chǎn)生異常的波動，隨 著觀測時間的延長，周跳 產(chǎn)生的機率越大，如果 GPS 在觀測和計算中不能及時發(fā)現(xiàn)并剔除周跳 ，不但不能夠提高 基線解算的質量，還會產(chǎn)生負面的影響。然而并不是一味的延長觀測時間基線處理的精度就高，理論分析與實踐經(jīng)驗表明：在載波相位觀測中，如果整周未知數(shù)已經(jīng)確定，那么相對定位的精 度，將不會隨觀測時間的延長而明顯提高，整周未知數(shù)的解算一般需要 l2小時可以準確解算。對大型的高精度的 GPS控制網(wǎng)可以采用星歷預報與實際分析相結合的方法，第一天選擇預報較好的時段 ，采用較長的觀測時間，然后通過分段基線解算，選擇精度最高的時段，對于短基線的測區(qū)，由于相鄰兩天同一時刻衛(wèi)星分布基本相同， 1 以后幾天的觀測可以參考第一天的觀測時間段，從而提高工作效率。它的基本思想是，在基準 站安置一臺 GPS接收機，對所有可見的 GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設備 實時 發(fā)送給用戶觀測站。 RTK作業(yè)模式主要有快速靜態(tài)測量、 準動態(tài)測量 和 動態(tài)測量 。在觀測的過程中，連同接收基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標。準動態(tài)測量 在流動過程之中，要求保持對于 GPS衛(wèi)星的 連續(xù)跟蹤， 否則進行重新初始化。在流動過程當中，要求保持對 GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。 GPS接收機連續(xù)采集數(shù)據(jù)然后 通過無線電數(shù)據(jù)鏈或 GSM電話播發(fā)給移動站。常設基準站可承擔下列任務：連續(xù)采集數(shù)據(jù)，存儲原始數(shù)據(jù)，計算 RTCM 改正，為用戶實時或事后提供數(shù)據(jù)，監(jiān)測衛(wèi)星狀況，向用戶 預告各種干擾。 （ 2）移動站 各點之間遷站時采用步行方式的 RTK，移動站接收機的天線多數(shù)都置于測桿項部 ，如何提高 GPS 在工程測量應用中的精度 1 觀測者將測桿放在點上，此測桿應有水準氣泡，以使接收機天線嚴格位于點上方。用戶界面多數(shù)采用掌式計算機 (稱為控制器 )，它既可手持，又能 固定在測桿上。 RTK 網(wǎng) RTK 網(wǎng)是由幾個常設基站組成。當使用 RTK 網(wǎng)代替一個基準站時，算出的移動站坐標將更可靠。 RTK 網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法有 3 種：第一種方法是移動站接收機選擇一組常設基準站的數(shù)據(jù)，個別國家布設的這種 RTK網(wǎng)已覆蓋其全境；第二種方法是采用區(qū)域改正參數(shù)，利用網(wǎng)中全部基站算出改正平面，再按東西方向和南北方向算出改正值，然后，將一個基準站的數(shù)據(jù)和區(qū)域改正參數(shù)播發(fā)給移動站；第 三種方法采用“虛擬參考站”。而實用的測量成果往往是屬于某一國家坐標系或是地方坐標系 (或叫局部的、參考坐標系 )，應用中必須進行轉換。對固定基準站而言，同儀器和 GPS衛(wèi)星有關的誤差可 通過各種校正方法予以削 弱，同信號傳播有關的誤差將隨移動站至基準站的距離的增加而加大，所以 RTK的有 效作業(yè)半徑是有限的 (一般 5km內 )。而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。 所以 天線 相位中心的變化 對 RTK定位精度 的影響是非常大的。 軌道誤差：目前，隨著定軌技術的不斷完善，軌道誤差只有 5～ 10m，其殘余的影響到基線的相對誤差不到 1 106m，就短基線 (10km)而言，對結果的影響可忽略不計， 但是對 20～ 30km的基線則可達到 2～ 3cm。 2ppm， 對 RTK觀測的影響可忽略不計。要求對儀器認真細心地架設，要有高度的責任 心，對天線高可采用兩次量取，量取部位要準確，不能有差錯。利用下列方法使電離層誤差得到有效的削弱和消除：利用雙頻接收機將觀測值進行線性組合來消除電離層的影響；利用兩個以上觀測站同步觀測量求差 (短基線 )；利用電離層模型加以改正。 對流層誤差：對流層誤差同點間距離和點問高差密切相關，高度角 9