【正文】 就是利用觀測(cè)的信息來發(fā)現(xiàn)周跳。在探測(cè)出周跳后，也可將 N0+daita 視為周跳后的整周模糊度而利用平差的原理求解出這個(gè)未知參數(shù)，這是一個(gè)整周模糊度的求解問題。在動(dòng)態(tài)條件下，由于動(dòng)態(tài)接收機(jī)在不斷的運(yùn)動(dòng)中，周跳的的探測(cè)與修復(fù)比靜態(tài)定位要難得多。 1 利用載波相位及其變化率的多項(xiàng)式擬合來探測(cè)，修復(fù)周跳（多項(xiàng)式擬合法） 2 利用偽距和載波相位觀測(cè)值組合來探測(cè)修復(fù)周跳（偽距 /載相組合法） 3 利用雙頻載波相位組合觀測(cè)值來探測(cè) 修復(fù)周跳（電離層殘差法） 先就多項(xiàng)式擬合法做一介紹：從載波相位測(cè)量 的特性可知，周跳前后，載波相位不再是 連續(xù)函數(shù)，但其變化率則是連續(xù)函數(shù)且為載波相位的嚴(yán)格一階導(dǎo)數(shù)。 3 因此，我們知道 只有對(duì)經(jīng)過了周跳的探測(cè)修復(fù)及標(biāo)記的觀測(cè)數(shù)據(jù)才可以進(jìn)行后續(xù)的整周未知數(shù)的確定，對(duì)壞的垃圾數(shù)據(jù)是無從談起整周未知數(shù)的確定的。但在實(shí)際工作中 ,由于病態(tài)衛(wèi)星的出現(xiàn)與外界環(huán)境的干擾會(huì)引起衛(wèi)星信號(hào)的衰減 ,則接收機(jī)將發(fā)生失鎖現(xiàn)象。GAMIT 軟件在處理基線時(shí)進(jìn)行周跳修復(fù) ,主要使用自動(dòng)的 AUTCLN 或人工交互的CVIEW 命令。只有當(dāng)結(jié)果不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí) ,才使用 CIVEW 命令進(jìn)行修復(fù)。雙差觀測(cè)值可以表示為下面的形式： 其中： 為雙差 分算子（在測(cè)站 i， j 和衛(wèi)星 m， n 間求差）； 為頻率 f 的雙差載波相位觀測(cè)值； 為頻率 f 的 雙差載波相位觀測(cè)值的殘差（改正數(shù)）； 為觀測(cè)歷元 t 時(shí)的站星距離； 為電離層延遲； 為對(duì)流層延遲； 為頻率 f 的載波相位的波長(zhǎng)； 為整周未知數(shù)。 在進(jìn)行基線解算時(shí)， 和 一般并不作為未知參數(shù)，而是通過某些方法將它們消除。 基線解算（平差）中： 基線解算的過程實(shí)際上主要是一個(gè)平差的過程，平差所采用的觀測(cè)值主要是雙差觀測(cè)值。 初始平差 根據(jù)雙差觀測(cè)值的觀測(cè)方程，組成誤差方程后，然后組成法方程后 ，求解待定的未知參數(shù)其精度信息，其結(jié)果為： 待定參數(shù)： ， 待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣： ， 單位權(quán)中誤差： 。 為了獲得較好的基線解算結(jié)果，必須準(zhǔn)確地確定出整周未知數(shù)的整數(shù)值。搜索法的具體步驟如下： （ 1）根據(jù)初始平差的結(jié)果 和 ，分別以 中的 每一個(gè)整周未知數(shù)為中心，以與它們中誤差的若干倍為搜索半徑，確定出每一個(gè)整周未知數(shù)的一組備選整數(shù)值。 ， ， 不過當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，則認(rèn)為整周未知數(shù)無法確定，而無法求出該基線向量的整數(shù)解。 其中： 稱為 RATIO 值； 也被稱為 RMS； 稱為 RDOP 值。載波相位觀測(cè)量是精密定位的重要觀測(cè)量如 何快速而準(zhǔn)確的確定整周模糊度是提高 GPS 測(cè)量定位精度和作業(yè)效率的關(guān)鍵，我們?cè)诰軠y(cè)量中運(yùn)用擴(kuò)頻法，理論上講，碼相位觀測(cè)不受相位模糊值的影響因此通過碼相位與載波相位的觀測(cè)量的綜合處理，是可以確定出整周模糊度的，但是實(shí)際上由于碼的觀測(cè)量的精度底，而電離層對(duì)碼元與載波的影響不同。 眾所周知 ,確定一個(gè) 3 維網(wǎng)在空間直角坐標(biāo)系中的位置 ,需要 3 個(gè)絕對(duì)定位和 4 個(gè)相對(duì)定位共 7 個(gè)基準(zhǔn) ,即 3 個(gè)坐標(biāo)的定位基準(zhǔn) , 1 個(gè)尺度基準(zhǔn)和 3個(gè)方向基準(zhǔn)。 G PS 觀測(cè)值屬于 PS 參考框架 ,因此 , G PS 網(wǎng)中至少需要已知 1 個(gè)點(diǎn) (基準(zhǔn)點(diǎn) )在 GPS 參考框架或可根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)和數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換至 GPS 參考框架中的 3 維坐標(biāo)。一般認(rèn)為， G PS 測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)為 WG S8 4 坐標(biāo)系 ,這是不十分準(zhǔn)確的 ,本文對(duì)此作一分析探討。 1987 年 1月起 , GPS 廣播星歷和精密星歷一直在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行計(jì)算 ,即 G PS 衛(wèi)星星歷坐標(biāo)屬于 WG S8 4 坐標(biāo)系。為此 , WGS8 4 先后進(jìn)行了 2 次精化 ,但保留了 WGS84 參考橢球的長(zhǎng)半軸和扁率。第二次精化后取名 WG S84( G873) ,與 ITRF 94 之間的系統(tǒng)偏差不大于 1 0 cm ,1997 年 1 月 29 日用于 G PS 工作控制段。因此 ,同一點(diǎn)在不同 G PS 參考框架中的坐標(biāo)是不相同的 ,其差異可根據(jù)它們之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)式計(jì)算 對(duì)工程 GPS 測(cè)量的影響 根據(jù) GPS 相對(duì)定位測(cè)量的特點(diǎn)和測(cè)量誤差理論可知 ,基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)作為工程 G PS 測(cè)量的起算數(shù)據(jù)和約束條件 ,其誤差直接影響到 G PS 測(cè)量基線解算和最后成果的精度。與常規(guī) 測(cè)量不同的是 ,其誤差直接影響到基線解的精度 ,影響情況大體可用下式估算 (2),即 : δ S=177。 1 0 4DδX ( 2 ) 式中 ,δ S 為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)偏差對(duì)基線的影響 ,單位 m 。δ X為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)偏差 ,單位 m。這對(duì)通常精度要求為177。 1 0 6D 的工程 G PS 測(cè)量來講是可以忽略的 ,或者說將基準(zhǔn)點(diǎn)在 WG S84 中的坐標(biāo)視為在 WG S84( G730 )中的坐標(biāo)對(duì)工程 GPS 測(cè)量基線解的結(jié)果不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。如果基準(zhǔn)點(diǎn)在 WGS84 坐標(biāo)系的坐標(biāo)為 WGS8 4( G730)中的坐標(biāo) ,根據(jù) GPS 相對(duì)測(cè)量的特點(diǎn)和測(cè)量誤差理論 ,將使 GPS網(wǎng)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)中含有與該點(diǎn)在 WG S84 和 WGS84( G730)中的坐標(biāo)差異量級(jí)基本相當(dāng)?shù)恼`差 ,且屬于系統(tǒng)誤差。對(duì)于區(qū)域較大 (如 10 0 km179。如果視基準(zhǔn)點(diǎn)在 WGS8 4 中的坐標(biāo)為 WGS84( G 8 73)中的坐標(biāo) ,將使各點(diǎn)絕對(duì)點(diǎn)位含有177。另外 ,當(dāng)工程測(cè)量范圍較小時(shí) ,一般采用 4 參數(shù)法 ( 3 個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和 1 個(gè)尺度參數(shù) )進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 基準(zhǔn) 點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 由上述分析可知 , WGS8 4 坐標(biāo)系經(jīng)過第一次精化后 ,與 ITRF92 的一致性達(dá)到177。另外 ,同一點(diǎn)在不同年代 ITRF 中坐標(biāo)的差異一般為厘米級(jí)。據(jù)此 ,當(dāng)工程測(cè)量精度要求較高且不知 WG S84和 WG S84( G873 )轉(zhuǎn)換參數(shù)情況下 ,可采用下述方 法進(jìn)行轉(zhuǎn)換 :首先根據(jù) WG S84 坐標(biāo)系與 WGS84( G730 )之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)將基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)從 WGS84 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 WG S84( G873 ) ,然后取基準(zhǔn)點(diǎn)在 WGS84( G730 )中坐標(biāo)為在 WG S84( G873 )中的坐標(biāo)。如果將基準(zhǔn)點(diǎn)在 WG S84 中的坐標(biāo)視 為 WG S84( G873 )中的坐標(biāo) ,雖然對(duì) GPS 基線解算結(jié)果不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響 ,但對(duì)工程 GPS 網(wǎng)各點(diǎn)的地心坐標(biāo)產(chǎn)生影響 ,值得注意的是它屬于系統(tǒng)誤差 ,大小177。因此 ,嚴(yán)格地講 ,無論工程 GPS 測(cè)量精度要求如何 ,均應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 ,尤其是進(jìn)行大面積、高精度和專用 GPS 網(wǎng)測(cè)量時(shí)。需要說明的是 ,該方法屬于近似處理 ,由此帶來工程 GPS 網(wǎng)點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)的誤差在177。 進(jìn)行 GPS 測(cè)量時(shí) ,一定要在明確其參考框架意義的基礎(chǔ)上 ,及時(shí)更新使用有關(guān)部門發(fā)布的最新參數(shù) ,以期使測(cè)量結(jié)果做到準(zhǔn)確無誤。 高精度 GPS 測(cè)量中坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一的方法 高精度 GPS測(cè)量中基準(zhǔn)的統(tǒng)一 ,通常涉及到 GPS地面起算點(diǎn)的坐標(biāo)基準(zhǔn)和基線解算時(shí)衛(wèi)星星歷的基準(zhǔn)兩方面的內(nèi)容。本文主要討論地面基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換問題 ,IGS精密星歷基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原理和地面基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換是一致的。然后將 ITRFyy 框架 tc 歷元下的坐標(biāo) Xtc ITRF xx 轉(zhuǎn)換到 ITRF yy 框架 ,就得到 tc 歷元下的坐標(biāo) Xtc ITRF yy。 以上兩種方法所得的結(jié)果從理論上講應(yīng)該是一致的?？紤]到轉(zhuǎn)換參數(shù)都是一些微小值 ,可直接將 ITRF93→ ITRF94 和ITRF94→ ITRF96 的轉(zhuǎn)換參數(shù)相加 ,所得結(jié)果近似為 ITRF93→ ITRF96 的轉(zhuǎn)換參數(shù) ,然后進(jìn)行框架轉(zhuǎn)換。筆者依據(jù)上文原理 ,編制了星歷框架歷元轉(zhuǎn)換程序 (TRNFSP3N) ,對(duì) GPS 監(jiān)測(cè)網(wǎng)中地面基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)基準(zhǔn)和 IGS 精密星歷進(jìn)行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 ,取得了比較好的效果。 ITRF 框架是一個(gè)三維的、地心的、動(dòng)態(tài)的全球坐標(biāo)參考框架 ,不同時(shí)期的 ITRF 框架之間具有平移、尺度和旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)差。 (3)如果沒有實(shí)測(cè)速度場(chǎng) ,可用 NNR— NUVEL1A 板塊運(yùn)動(dòng)模型代替。 (5)由于國(guó)際上 GPS 永久跟蹤站網(wǎng)提供的站坐標(biāo)和速度場(chǎng)參數(shù)總是年代越晚越精確 ,因此在參考框架和最新速度場(chǎng)參數(shù)反推早期已知測(cè)站坐標(biāo) ,以解決采用老的框架參數(shù)和速度場(chǎng)順推某一歷元已知測(cè)站坐標(biāo)精度不高的缺點(diǎn)。本文就數(shù)據(jù)處理問題作了一些論述及探討，現(xiàn)總結(jié)如下： (1)基線解算的過程實(shí)際上主要是一個(gè)平差的過程，平差所采用的觀測(cè)值主要是雙差觀測(cè)值?；€解算階段可參考質(zhì)量控制指標(biāo)（ RATIO、 RDOP、 RMS 等）來綜合評(píng)定基線的質(zhì)量。而我們進(jìn)行的精密測(cè)量的研究，與普通測(cè)量不同的是 GAMIT 軟件沒有殘差圖的。其特點(diǎn)是運(yùn)算速度快、版本更新周期短以及在精度許可范圍內(nèi)自動(dòng)化處理程度高等 ,因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。其主要模塊包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、軌道積分、觀測(cè)值模型、數(shù)據(jù)編輯、參數(shù)估計(jì)等幾個(gè)部分。該軟件主要優(yōu)點(diǎn)是消除了站鐘和星鐘的主要誤差 ,軌道誤差對(duì)測(cè)站相對(duì)位置不敏感 ,有利于精密定位 ,可用 AUTCLN 軟件進(jìn)行周跳的自動(dòng)修復(fù)。然后生成誤差方程系數(shù) (即偏導(dǎo)數(shù) )與常數(shù)項(xiàng)的主要用于數(shù)據(jù)分析的 Cfile文件。 GAMIT 軟件采用 RINEX 格式的數(shù)據(jù) ,因而可以處理各種不同型號(hào)的 GPS 接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。再進(jìn)行約束平差，并將成果轉(zhuǎn)換到工程應(yīng)用所需的國(guó)家坐標(biāo)系或獨(dú)立坐標(biāo)系的成果。由于設(shè)計(jì)用途的出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同 ,在對(duì) GPS 數(shù)據(jù)的處理方面 ,這 3個(gè)軟件也各有特點(diǎn)。該軟件主要優(yōu)點(diǎn)是消除了站鐘和星鐘的主要誤差 ,軌道誤差對(duì)測(cè)站相對(duì)位置不敏感 ,有利于精密定位 ,可用 AUTCLN 軟件進(jìn)行周跳的自動(dòng)修復(fù)。 GIPSY 則采用非差模型 ,只提供可執(zhí)行代碼 ,不提供源代碼。它用Terboedit 模塊自動(dòng)對(duì)非差 (one way)資料探測(cè)和修復(fù)周跳 [3]。它既采用雙差模型 ,也采用非差模型 ,所以它既可用非差方法進(jìn)行單點(diǎn)定位 ,又可用雙差方法進(jìn)行整網(wǎng)平差。它能對(duì) GPS 數(shù)據(jù)和 GLONASS 數(shù)據(jù)同時(shí)處理 。 GAMIT 軟件是美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT)與圣迭哥海洋研究所 (Scirpps)研制的數(shù)據(jù)處理軟件。例如 ,我國(guó)與美國(guó) 合作建立的用于監(jiān)測(cè)我國(guó)西南地區(qū)地殼形變的龍門山 GPS 地殼形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)項(xiàng)目 ,通過運(yùn)用 GAMIT 軟件進(jìn)行處理 ,得到的基線相對(duì)精度均優(yōu)于進(jìn)行地殼形變分析所需的 107(或 179。又如我們?cè)谛陆卣鹁峙c新疆克孜爾水庫管理局合作項(xiàng)目“克孜爾水庫大壩 F2 斷層的 GPS 形變監(jiān)測(cè)”中 ,通過運(yùn)用 GAMIT 軟件處理 ,獲得重復(fù)基線向量的相對(duì)精度平均為 179。 ,在大壩變形監(jiān)測(cè)上完全滿足了項(xiàng)目需要。 應(yīng)用實(shí)例 我們介紹如何應(yīng)用 GAMIT 軟件對(duì)烏魯木齊 GPS 監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行定位解算。通過使用MAKEX,可將 RINEX 格式的 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 GAMIT 所采用的數(shù)據(jù)格式文件Xfile。因此 ,在基線解算時(shí)需要考慮多種誤差影響 ,例如鐘差改正、電離層折射改正、對(duì)流層折射的大氣參數(shù)模型改正以及光壓模型改正等。其中 ,對(duì)基線解算影響較大的是近似坐標(biāo)文件 lfile。這些地面點(diǎn)的位置一般都是建立在某一個(gè)特定的空間框架和時(shí)間框架上的。對(duì)于地球動(dòng)力學(xué)等研究來講 ,這套坐標(biāo)系統(tǒng)精度不夠。因此 ,我們選擇的是 ITRF(國(guó)際地球參考框架 )地固坐標(biāo)系統(tǒng)。一般由廣播星歷提取星鐘改正值 ,確定衛(wèi)星軌道初值 ,通過使用 ARC(軌道積分 )得到慣性系中的衛(wèi)星列表星歷文件 Tfile。因此 ,對(duì)于大區(qū)域 GPS 形變監(jiān)測(cè)有必要把高精度的衛(wèi)星定軌信息精密星歷用于計(jì)算。再利用 cfile 對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ,包括對(duì)偽距與相位觀測(cè)值的檢查 ,求出 GPS 接收機(jī)各觀測(cè)歷元的鐘差。最后組成法方程 ,得出最終基線向量解。解算過程實(shí)際上是一個(gè)平差過程 ,平差時(shí)所采用 的觀測(cè)值主要是雙差觀測(cè)值。第二階段是將整周未知數(shù)固定成整數(shù) 。 65 (4)影響基線處理精度的因素 基線起始點(diǎn)坐標(biāo)的確定在一個(gè)同步基線網(wǎng)處理中 ,都需選擇一個(gè)測(cè)站作為基線處理的參考基準(zhǔn) ,其坐標(biāo)應(yīng)與所用星歷的基準(zhǔn)在一定準(zhǔn)確度內(nèi)一致。 我們?cè)谶M(jìn)行烏魯木齊地區(qū) GPS 網(wǎng)斷層監(jiān)測(cè)中 ,就選擇了烏魯木齊 GPS 跟蹤站 (烏魯木齊 GPS 跟蹤站已升格為國(guó)際IGS 站 )做為參考基準(zhǔn) ,通過轉(zhuǎn)換將其余各點(diǎn)全部轉(zhuǎn)換到觀測(cè)時(shí)刻的 ITRF39。 表 2 轉(zhuǎn)換到 ITRF39。 32′ 18″ 87176。 33′ 09″ 87176。 45′ 02″ 87176。 39′ 18″ 87176。 40′ 07″ 87176。 36′ 18″ 87176。 37′ 17″ 87176。 36′ 57″ 87176。 28′ 24″ 87176。起始點(diǎn)坐標(biāo)變化對(duì)所測(cè)基 線的影響主要與基線長(zhǎng)度密切相關(guān) ,近似估算公式為σ S=179。 D179。當(dāng)要求σ S≤ 時(shí) ,起始點(diǎn)坐標(biāo)分量的偏差 ,不應(yīng)超過表 3 所列數(shù)