時間：2012年10月18日 分類：推薦論文 次數：
摘要：通過具體的靜態GPS控制網的實際應用，分析靜態GPS網的基線解算的精度評定及其質量控制。
關鍵詞：靜態GPS 基線解算 精度評定 質量控制
Abstract: through practical application of concrete static GPS control network, analysis of the static baseline GPS network for calculating accuracy assessment and its quality control.
Key Words: static GPS baseline for calculating precision evaluation of quality control
中圖分類號： P225.8 文獻標識碼：A 文章編號：
前言：全球定位系統(GPS)是美國在上個世紀70年代開始建立并發展起來的新一代衛星定位導航系統，因具有全天候、連續性、全球覆蓋的特點已在軍事、交通運輸、測繪、高精度時間比對及資源調查等領域中得到了廣泛的應用。GPS靜態測量方法與常規采用經緯儀、測距儀(全站儀)布設導線網、三角網等傳統的布設平面控制的方法相比，GPS技術因具有全天候、測站間無需保持通視、精度高、速度快、費用省等優點得到了越來越廣泛的應用，目前已基本取代了常規傳統控制測量方法。
1.控制測量任務概述
該測繪項目為某建制鎮城鎮地籍測量的前期控制測量部分，該城鎮空間范圍為4平方公里，位于松花江南岸，受地理環境限制，該建制鎮周圍國家三角點距離較遠且呈狹長狀態分布。如果采用統一布設E級GPS網，將會使成本，工期均增加較多，因而將其分為兩級控制，先在外圍布設首級D級GPS網，將坐標引入測區，然后在該鎮范圍進行E級GPS網加密。本文僅以D級GPS網的布設為例，說明靜態GPS在控制網布設過程中的應用。該項目具體要求：平面坐標系統為1980西安坐標系、高程為1985國家高程基準。
2.測量實施
GPS網布設前搜集測區附近國家三角點成果和測區范圍有關的1：5萬地形圖，在充分了解和研究測區實際情況后進行實地找點，根據找到的國家三角點進行圖上設計，以得到最優的布網方案，然后根據設計方案在實地埋設GPS點標石。點位選擇主要從以下幾點考慮：
(1)視野開闊，視場內障礙物的高度角不宜超過15度。
(2)遠離大功率無線電發射源，其距離不小于200米，遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不小于50米。
(3)交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯測。
(4)地面基礎穩定，易于標石的長期保存。
2.1 平面控制
該D級GPS網采用邊連接的全面網的布網形式，與附近4個國家二等三角點進行了聯測。接收機使用南方測繪公司生產的靈銳S86雙頻接收機(標稱精度：靜態平面精度 ±2.5mm+1ppm;靜態高程精度 ±5mm+1ppm )4臺進行同步觀測，各項觀測條件及機內設置如下：
(1)衛星高度角≥15°
(2)有效觀測衛星數≥4
(3)平均重復設站率≥1.6
(4)觀測時間長度≥60分鐘
(5)數據采樣間隔10秒
(6)接收機高度均開始、結束各量測一次，其差值不大于3mm，最終結果取平均值。
2.2 高程控制
因該項目為城鎮地籍項目對高程要求較低，故GPS點的高程采用擬合高程的方式獲得，以聯測的4個國家三角點的三角高程作為GPS網擬合高程的起算數據。未與國家高等級水準點進行聯測。
3.基線解算的質量控制
質量控制是一種用來確保生產出的產品保持合乎規定水平的系統，質量控制的內容包括質量評定與質量改善兩個方面內容。基線解算結果的質量通過一系列質量指標來評定，而基線解算結果的改善則通過基線的優化處理來實現。本項目基線向量解算采用南方測繪 Gps數據處理專用軟件進行，基線解算統一采用雙差固定解。質量評定主要從以下幾個方面進行。
3.1 同步環閉合差檢核
同步環閉合差反映的是一個同步環數據質量的好壞，因多臺接收機同步觀測時各邊是不獨立的，在理論上其閉合差應恒為零，但通常不為零，其大小可反映 GPS外業觀測質量和基線解算質量的可靠性為GPS網中相鄰點間的平均距離。
3.2 異步環閉合差檢核
異步環閉合差反映的是整個 GPS網的外業觀測質量和基線解算質量的可靠性。當獨立觀測的基線向量構成閉合圖形時，其閉合差理論上應為零，同樣，由于各種觀測誤差和數據處理的模型誤差等因素的影響，導致該閉合差通常不為零。相對于同步環閉合差，異步環閉合差對GPS成果質量更為重要。為獨立環中基線邊的個數。
3.3 復測基線較差檢核
一條基線，若觀測多個時段，則有多個向量結果。各時段解向量的重復性反映了基線解的內部精度，是衡量基線解質量的一個重要指標。
為基線測量中誤差。
基線的優化處理
基線解算質量的好壞直接影響到整個GPS測量的精度，GPS基線解算的優化處理，是解決基線解算中求解不出整周模糊度的若干方法，通過對基線的優化處理，采用一定的處理方法從而提高基線解算質量，最終提高整個GPS測量的成果質量。基線解算優化處理大致可以從下幾個方面進行。
(1)采用坐標準確度較高的點作為基線解算的起點。
(2)在基線解算時可通過觀測值殘差曲線確定哪顆衛星或哪段時間的觀測值有問題，從而對觀測時間進行裁剪或剔除一顆或多顆質量較差的衛星;刪除周跳嚴重的時間段;通過縮小編輯因子的方法來剔除殘差較大的觀測值或刪除多路徑效應嚴重的時間段或衛星;對于觀測時間太短的衛星，可以刪除該衛星的觀測數據，不讓它們參加基線解算。
(3)提高衛星高度截止角，調整歷元間隔。
(4)如果GPS觀測值是雙頻觀測值，可采用無電離層觀測值來進行基線解算。
4.GPS網平差
4.1 三維無約束平差
三維無約束平差目的主要包括兩方面：一是進行粗差分析，以發現觀測量中的粗差并消除其影響;二是對整體網的內部進行檢驗和評估。
(1)平差軟件與基準
三維無約束平差采用南方GPS數據處理軟件，其基準采用網中某點長時間觀測獲得的WGS-84坐標。
(2)平差采用的觀測量
GPS網采用南方GPS數據處理軟件進行觀測網基線解算，平差時采用各觀測網的基線向量及其協方差陣作為觀測量。
(3)平差結果精度分析
GPS三維無約束平差的結果，客觀的反映了整個GPS網的內部符合精度，平差后基線分量改正數的絕對值相應級別規定的基線的精度)
4.2 二維約束平差
通過二維約束平差實現GPS網成果由基線解算時所用WGS-84坐標系到西安80坐標系的轉換。在此過程中需對起算數據質量進行檢驗，在進行平差解算時，不是一次性地固定所有已知點，而是逐步加以固定。首先固定一個已知點進行平差，將平差所得到的其他已知點坐標進行比較，由于WGS-84與西安80坐標系間存在旋轉和縮放的原因，此時的坐標差異可能會達到分米級，但具有一定的系統性;然后，再增加一個固定點進行平差，同樣，進行平差所得的其他已知點坐標與已知值進行比較，當已知點坐標不存在問題時，它們之間的差異應在厘米級，否則就可以確定已知點的坐標存在問題。為了確定存在問題的起算點，可以采用輪換固定多個已知點的方法。
GPS二維約束平差的結果，能直觀的反映出起算數據的質量和GPS網的整體質量，基線分量改正數經過粗差剔除后的無約束平差的同一基線相應改正數較差的絕對值(5.精度統計
該D級網共有14個點組成(如圖所示)，平均邊長7.709公里，其中最大邊長12.291公里,最短邊長3.878公里。觀測基線共組成閉合環總數33個。其中同步環11個，異步環12個。
根據南方測繪靈銳S86 GPS接收機靜態平面標稱精度 ±2.5mm+1ppm可知：其固定誤差為±2.5mm，比例誤差為1ppm，據此計算的標準差
需特別指出的是對該項目聯測4個國家三角點進行已知點正確性校核時，如果將4個點全部作為已知點參與平差，則在二維約束平差中單位權中誤差為0.0875米，說明有個別已知點存在問題，為了確定哪個點存在問題，采用輪換固定多個已知點的方法。具體做法：首先輪流固定一個已知點進行平差，將平差所得到的其他三個已知點坐標進行比較，再增加一個固定點進行平差，然后將其余兩個已知點成果進行比較，然后固定三個點，依次類推。經多種組合，最終確定XZSD 點存在問題，將該點作為未知點，其余三點作為起算數據進行平差則最終求得二維約束平差單位權中誤差為0.02921米，達到精度要求。
6.工作意義
通過對該項目成果的分析，平差結果達到了規范規定的D級GPS控制網的精度要求，同時測區按照規定埋設了永久混凝土標石，必將為后續工作提供堅實的技術基礎。
參考資料：
[1]全球定位系統(GPS)測量規范[S].GB/T 18314-2009
[2] 李征航,黃勁松GPS.測量與數據處理(第2版)[M]. 武漢大學出版社.2010，09.
作者簡介：汪宇 1999年畢業于西南工學院測繪工程專業，現在黑龍江省區域地質調查所從事測繪生產及其管理工作。