GPS測量原理與應用復習資料

GPS測量原理與應用2010GIS螃蟹編PAGEPAGE8GPS測量原理及應用第一章緒論?GPS的含義：全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個空基全天候導航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時間信息的要求。?衛(wèi)星導航系統(tǒng)分類：按用戶接收機是否發(fā)射信號分類：無源系統(tǒng)、有源系統(tǒng)。按測量的參數(shù)分類：測距導航系統(tǒng)、測距離差導航系統(tǒng)、衛(wèi)星多普勒導航系統(tǒng)、測角導航系統(tǒng)、混合系統(tǒng)。按衛(wèi)星運行軌道高度分類：低軌道（近地軌道）、中高軌道、同步軌道。④按工作區(qū)域分類：全球覆蓋系統(tǒng)、區(qū)域覆蓋系統(tǒng)。–北斗一號衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)：北斗導航系統(tǒng)同時具備定位與雙向通信能力，可以獨立完成移動目標的定位與調度功能；GPS系統(tǒng)本身不具備通信能力，需要和其他通訊系統(tǒng)結合才能實現(xiàn)移動目標的遠程定位與監(jiān)控功能。北斗導航系統(tǒng)是區(qū)域性導航系統(tǒng)；GPS系統(tǒng)是全球性導航系統(tǒng)。北斗導航系統(tǒng)是由我國自主控制；GPS系統(tǒng)是由美國軍方控制。–歐盟伽利略系統(tǒng)：①空間段：由分布在三個軌道上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星（MEO）構成，每個軌道面上有10顆衛(wèi)星（9顆正常工作，1顆運行備用）；軌道面傾角56度。②地面段：包括全球地面控制段、全球地面任務段、全球域網(wǎng)、導航管理中心、地面支持設施地面管理機構。③用戶：用戶端主要就是用戶接收機及其同等產品，伽利略系統(tǒng)考慮將與GPS、GLONASS的導航信號一起組成復合型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，因此用戶接收機將是多用途、兼容型接收機。–前蘇聯(lián)GLONASS系統(tǒng)：星座軌道為3個等間距橢圓軌道，軌道面間夾角120°，軌道傾角64.8°，偏心率0.01，每個軌道上等間距地分布8顆衛(wèi)星。衛(wèi)星離地高度19100km，繞地運行周期為11時15分，地跡重復周期為8天，軌道同步周期17圈。其衛(wèi)星軌道傾角大于GPS衛(wèi)星軌道傾角，所以在高緯度地區(qū)的可視性好。面控制系統(tǒng)包括1個系統(tǒng)控制中心、1個指令跟蹤站，網(wǎng)絡分布于俄羅斯境內。–GNSS系統(tǒng)：27＋3顆衛(wèi)星組成，部署在3個中高度圓軌道面上，軌道高度23616km，傾角56°，設計思想是完全從民用出發(fā)，與GPS、GLONASS兼容，有2個控制中心。GPS系統(tǒng)組成：由空間部分、地面控制部分、用戶設備部分三部分組成。–GPS衛(wèi)星星座：21顆正式的工作衛(wèi)星＋3顆活動的備用衛(wèi)星。6個軌道面，平均高度20200km，軌道傾角55°，周期11h58min（顧及地球自轉，地球—衛(wèi)星的幾何關系每天提前4min重復一次）。保證在24小時，在高度角15°以上，能夠同時觀測到4—11顆衛(wèi)星。–地面監(jiān)控系統(tǒng)：包括1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站。?GPS系統(tǒng)各部分的作用–GPS衛(wèi)星：①向用戶發(fā)送導航定位信號。②接收注入站發(fā)送的導航電文和其他信息。③接收調度命令，改正運行偏差或啟用備用時鐘。–主控站：①采集數(shù)據(jù)：主控站采集各個監(jiān)測站所測得的偽距和積分多普勒觀測值、氣象要素、衛(wèi)星時鐘和工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，監(jiān)測站自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及海軍水面兵器中心發(fā)來的參考星歷。②編輯導航電文：根據(jù)采集到的全部數(shù)據(jù)計算出每一顆衛(wèi)星的星歷、時鐘改正數(shù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及大氣改正數(shù)，并按一定的格式編輯為導航電文，傳送到注入站。③診斷功能：對整個地面支撐系統(tǒng)的協(xié)調工作進行診斷；對衛(wèi)星的健康狀況進行診斷，并加以編碼向用戶指示。④調整衛(wèi)星：根據(jù)所測的衛(wèi)星軌道參數(shù)，及時將衛(wèi)星調整到預定軌道，使其發(fā)揮正常作用，而且還可以進行衛(wèi)星調度，用備份衛(wèi)星取代失效的工作衛(wèi)星。–監(jiān)測站：為主控站提供衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)。–注入站：將主控站發(fā)來的導航電文注入到相應的衛(wèi)星存儲器。–GPS信號接收機：①捕獲衛(wèi)星信號、跟蹤衛(wèi)星運行。②對接收的GPS信號進行變換、放大和處理。③測出信號傳播時間，解譯導航電文。④實時計算測站的三維坐標、三維速度和時間。?GPS系統(tǒng)的特點：定位精度高；觀測時間短；測站間無需通視；可同時提供三維坐標；操作簡便；全天候作業(yè)；功能多、應用廣。第二章坐標系和空間系?坐標系統(tǒng)的定義：坐標原點的位置、三個坐標軸的指向、坐標軸的長度單位。任一坐標系中，坐標值與空間點位一一對應。球面坐標系：以地球質心為坐標系的原點，以天極和春分點作為天球定向基準的坐標系?常用的坐標系統(tǒng)–球面坐標系：以地球質心為坐標系的原點，以天極和春分點作為天球定向基準的坐標系。–大地坐標系：以參考橢球中心為原點，起始子午面和赤道面為基準面的地球坐標系?？臻g直角坐標系：直角坐標系定義的三要素：坐標原點的位置、三個坐標軸的指向、坐標軸長度單位?常見的時間系統(tǒng)–恒星時：以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)。–平太陽時：以平太陽為參考點，由平太陽的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)。（假設一個平太陽以真太陽周年運動的平均速度在天球赤道上作周年視運動，其周期與真太陽一致。–世界時：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時。–原子時：以物質內部原子運動的特征為基礎的時間系統(tǒng)。–協(xié)調世界時：采用原子時秒長，采用跳秒的方法使協(xié)調時與世界時的時刻相接近，其差不超過1秒。–GPS時間系統(tǒng)：采用原子時ATI秒長作為時間基準，起算的原點定義在1980.1.6UTC0時。GPS時是用周數(shù)＋周內時間（秒）來表示，以1980年1月6日0時0分0秒為第0周第0秒，如2004年5月1日10時5分15秒為第1268周554715秒。時間尺度：運動連續(xù)、周期恒定、可觀測、可用試驗復現(xiàn)的周期運動。第三章GPS衛(wèi)星運動基礎及衛(wèi)星星歷?衛(wèi)星所受的作用力：地球對衛(wèi)星的引力（主要）、日月引力、大氣阻力、太陽光壓、地球潮汐力。–受力分類：中心引力（地球質心引力）、攝動力（地球對衛(wèi)星的非中心引力、日月引力、大氣阻力、太陽光壓、地球潮汐力）。衛(wèi)星的運動：①無攝運動：只考慮地球質心引力作用的衛(wèi)星運動。②受攝運動：考慮攝動力作用的衛(wèi)星運動。?衛(wèi)星運動軌道的描述：開普勒軌道六參數(shù)（軌道根數(shù)）：a、e、V、?、i、ω。軌道攝動九參數(shù)：△n、I、?、Cuc、Cus、Crc、Crs、Cic、Cis。?衛(wèi)星星歷：一組對應某一時刻的軌道根數(shù)及其變化率，用來描述衛(wèi)星運動軌道的信息（計算出任一時刻衛(wèi)星的速度和位置）。–廣播星歷（預報星歷）：通過GPS衛(wèi)星實時發(fā)送給各個用戶，它加載在衛(wèi)星的導航電文中，接收機在接收衛(wèi)星信號時就同時接收了預報星歷；相對于參考歷元的外推星歷，精度約為20m（精度較低），坐標系統(tǒng)為WGS-84；參數(shù)選擇采用了開普勒軌道參數(shù)加調和項修正方案，用于普通測量和導航。–后處理星歷（精密星歷）：由地面跟蹤站的觀測資料，應用與廣播星歷相似的方法而計算得到，不通過導航電文向用戶傳遞，而是利用磁帶、電視、衛(wèi)星通訊等方式有償?shù)貫樾枰挠脩舴?；精度分米—米，坐標系統(tǒng)為TRF，可從IGS網(wǎng)站上下載；其參數(shù)是通過地面觀測計算出的，無外推誤差，適于較高精度的測量、定位中使用。ＧＰＳ廣播星歷參數(shù)：1個參考時刻toe；6個對應toe的軌道參數(shù)（M0,e,a,Ω0,ω0,i0）；9個攝動改正項Δn、?、?、Cuc、Cus、Crc、Crs、Cic、Cis第四章衛(wèi)星導航電文與衛(wèi)星信號?導航電文的內容：GPS衛(wèi)星的導航電文是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎，包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改正、工作狀態(tài)信息、C/A碼轉換到捕獲P碼的Z計數(shù)。?導航電文的基本結構：電文的基本單位是長1500bit的一個主幀，一個主幀包括5個子幀。其中，第1、2、3子幀各有10個字碼，每個字碼有30bit；第4、5子幀各有25個頁面，共有37500bit。?GPS衛(wèi)星位置的計算思路與步驟：①計算衛(wèi)星運行的平均角速度n。②計算歸化時間tk。③觀測時刻衛(wèi)星平近點角Mk的計算。④計算偏近點角Ek。⑤真近點角Vk的計算。⑥升交距角Фk的計算。⑦攝動改正項δu、δr、δi的計算。⑧計算經過攝動改正的升交距角Uk、衛(wèi)星矢徑rk和軌道傾角ik。⑨計算衛(wèi)星在軌道平面坐標系的坐標。⑩觀測時刻升交點經度?k的計算。⑾計算衛(wèi)星在地心固定坐標系中的直角坐標?GPS接收機–GPS接收機的組成：天線單元：接收天線、前置放大器主機單元：變頻器、信號通道、微處理器、存儲器、顯示器電源：內電源、外接電源–GPS接收機的分類：①按接收機的用途分類：導航型接收機（車載型、航海型、航空型、星載型）、測地型接收機、授時接收機②按接收機的載波頻率分類：單頻接收機；雙頻接收機③按接收機通道數(shù)分類：多通道接收機、序貫通道接收機、多路多用通道接收機④按接收機工作原理分類：碼相關型接收機；平方型接收機混合型接收機；干涉型接收機第五章衛(wèi)星定位的基本原理?衛(wèi)星定位的基本原理：測距交匯：將無線電信號發(fā)射臺從地面點搬到衛(wèi)星上，組成一顆衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，應用無線電測距交會的原理，便可由三個以上地面已知點（控制站）交會出衛(wèi)星位置，反之利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點（用戶接收機）的位置。?衛(wèi)星定位要解決的基本問題：①衛(wèi)星的位置②衛(wèi)星到測站（用戶接收機）之間的距離。?偽距：由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得出的測量距離，即ρ′＝cτ′。–偽距測量由GPS接收機在某一時刻測出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會的方法求定接收機天線所在點的三維坐標，其觀測值為C/A碼偽距、P碼偽距，具有定位精度低、定位速度快（實時定位）的特點。?重建載波：將非連續(xù)的載波信號恢復成連續(xù)的載波信號。–重建載波問題的產生：①調制了測距碼和導航電文后，載波不再是連續(xù)的。②要測定載波相位，必須設法使不連續(xù)的載波信號恢復為連續(xù)的載波信號。?重建載波的方法–碼相關法：①方法：將所接收到的信號（衛(wèi)星信號）與接收機產生的復制碼相乘。②技術要點：衛(wèi)星信號（弱）與接收機信號（強）相乘。③特點：需要了解碼的結構（限制）；可獲得導航電文和全波長的載波，信號質量好（信噪比高）（優(yōu)點）。–平方法：①方法：將所接收到的調制信號（衛(wèi)星信號）自乘。②技術要點：衛(wèi)星信號自乘。③特點：無需了解碼的結構（優(yōu)點）；無法獲得導航電文，所獲載波波長為原來波長的一半，信號質量較差（信噪比低，降低了30dB）（缺點）。–互相關（交叉相關）技術：①方法：在不同頻率的調制信號（衛(wèi)星信號）進行相關處理，獲取兩個頻率間的偽距差和相位差。②技術要點：不同頻率的衛(wèi)星信號進行相關。③特點：無需了解Y碼的結構；可獲得導航電文；可獲得全波波長的載波；信號質量較平方法好（信噪比降低了27dB）。–Z跟蹤技術：①原理：AS碼；W碼；將相關間隔限定在一個W碼碼元內。②技術要點：在一個W碼碼元內進行衛(wèi)星信號（弱）與復制信號（強）的相關。③特點：無需了解Y碼的結構；可測定雙頻偽距觀測值；可獲得導航電文；可獲得全波波長的載波；信號質量較平方法好（信噪比降低了14dB）。?載波相位測量的基本原理：利用載波信號是周期正弦信號，通過載波測量衛(wèi)星與接收機間的距離，交會出接收機的空間位置。–載波相對測量的觀測值：GPS接收機所接收的衛(wèi)星載波信號與接收機本真參考信號的相位差，包括載波相位觀測值、t0時刻包含整周模糊度的觀測值、后續(xù)ti時刻觀測值。?載波相位測量需要解決的問題：整周未知數(shù)（整周模糊度）的確定–整周未知數(shù)（整周模糊度）：時刻載波在空間傳輸?shù)恼芷跀?shù)，是一個無法通過觀測獲得的未知數(shù)。確定方法：①偽距法是在進行載波相位測量的同時又進行偽距測量。②當作平差的待定參數(shù)③多普勒法④快速確定整周未知數(shù)法。–周跳：在衛(wèi)星跟蹤過程中，如衛(wèi)星信號被障礙物擋住而暫時中斷，或受無線電信號干擾造成失鎖，這樣計數(shù)器就無法連續(xù)計數(shù)。當信號被重新跟蹤后，整周計數(shù)就不正確，但是不到一個整周的相位觀測值仍是正確的。這種現(xiàn)象稱為周跳。產生原因：信號被遮擋；干擾；接收機運動速度過快；接收機暫時的故障。探測與修復方法：①屏幕掃描法。②高次差法或多項式擬合法。③簡單的高次差。④星間差分的高次差。⑤殘差法。?絕對定位（單點定位）–定義單獨利用一臺接收機確定待定點在地固坐標系中絕對位置的方法。?靜態(tài)相對定位–定義：兩臺或兩臺以上接收機分別安置在基線的兩端，同步觀測相同GPS衛(wèi)星，確定基線端點的相對位置或基線向量。差分GPS定位–定義：利用設置在坐標已知的點（基準站）上的GPS接收機測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內其它GPS接收機（流動站）測量定位精度的方法。–定位基本原理：將一臺GPS接收機安置在基準站上進行觀測。根據(jù)基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準站實時地將這一改正數(shù)發(fā)送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站的改正數(shù)，并對其定位結果進行改正，從而提高精度。?差分GPS的類型：①單站差分：a．位置差分特點：差分改正計算的數(shù)學模型簡單；差分數(shù)據(jù)量少；基準站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星。b．偽距差分特點：發(fā)送距離改正數(shù)；差分數(shù)據(jù)量較多；基準站觀測所有衛(wèi)星；流動站觀測任意4顆衛(wèi)星；精度隨距離增加而降低。c．載波相位差分方法：修正法；差分法。②局域差分&廣域差分a．局域差分基準站作用距離：數(shù)百公里。特點：根據(jù)多個基準站提供的改正信息，平差后得到自己的改正數(shù)——不區(qū)分誤差源。b．廣域差分基準站作用距離：數(shù)千公里特點：將各項誤差分離出來，建立誤差與位置的關系?；舅枷耄簩PS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并分別每一誤差源模型化，利用該模型計算出每一誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈將該改正數(shù)值傳遞給用戶，用戶利用該值進行改正。工作流程：在若干監(jiān)測站（基準站）上觀測數(shù)據(jù)（偽距、載波相位等）；將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼荆恢行恼緦?shù)據(jù)進行處理，得到誤差改正數(shù)；通過數(shù)據(jù)鏈將誤差改正數(shù)傳到用戶站；用戶根據(jù)這些誤差改正觀測數(shù)據(jù)，計算出高精度的GPS定位結果。（觀測站——中心站——處理得到改正數(shù)——用戶站——改正——計算高精度定位結果）③根據(jù)時效性：實時差分；b．后處理差分。第六章GPS衛(wèi)星導航動態(tài)定位–定義：GPS動態(tài)定位（測量）是利用GPS信號，測定相對于地球運動的用戶天線的狀態(tài)參數(shù)，這些狀態(tài)參數(shù)包括三維坐標、三維速度和時間等七個。第七章GPS測量誤差的來源及其影響?GPS測量誤差的分類及對距離測量的影響與衛(wèi)星有關的誤差–衛(wèi)星星歷（軌道）誤差：由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星在空間的位置與衛(wèi)星的實際位置之差，稱為衛(wèi)星星歷誤差。星歷誤差對單點定位的影響主要取決于衛(wèi)星到接收機的距離以及用于定位或導航的GPS衛(wèi)星與接收機構成的幾何圖形。由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星在空間的位置與實際位置之差，稱為衛(wèi)星星歷（軌道）解決方法：①建立自己的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨立定軌。②當作未知數(shù)求解——軌道松法。③同步觀測值求差。–衛(wèi)星鐘的誤差：衛(wèi)星鐘與GPS理想時間無法保持一致，存在偏差或漂移。解決方法：利用模型改正、鐘差改正多項式、相對定位或差分定位。–相對論效應：由于衛(wèi)星鐘和接收機所處的狀態(tài)不同而引起衛(wèi)星鐘和接收機鐘之間相對鐘誤差的現(xiàn)象。①狹義相對論（時間膨脹，鐘的頻率與其運動速度有關）：在狹義相對論效應作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變慢。②廣義相對論（鐘的頻率與其所處的重力位有關）：在廣義相對論效應作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變快。解決方法：在地面上調低將要搭載到衛(wèi)星上去的鐘的頻率。?與信號傳播有關的誤差–電離層的延遲誤差：解決方法：①經驗模型改正：根據(jù)以往觀測結果所建立的模型。改正效果差。②雙頻改正：利用雙頻觀測值直接計算出延遲改正或組成無電離層延遲的組合觀測量。改正效果最好。③實測模型改正：利用實際觀測所得到的離散的電離層延遲（或電子含量），建立模型（如內插）。改正效果較好。–對流層延遲：解決方法：①利用對流層模型加以修正：霍普菲爾德改正模型、薩斯塔莫寧改正模型、勃蘭克改正模型。②將對流層影響當作未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理時求解。③利用同步觀測值求差。④利用水汽輻射計直接測定信號傳播的影響。–多路徑誤差：在GPS測量中，被測站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號（反射波）被接收機天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號（直接波）產生干涉，從而使觀測值偏離真值產生所謂的“多路徑誤差”。多路徑誤差與測站環(huán)境、反射體性質、接收機結構和性能有關。解決方法：①觀測上：選擇合適的測站，避開易產生多路徑的環(huán)境（如水域、山坡、高大建筑物等）。②硬件上：采用抗多路徑誤差的儀器設備?？苟嗦窂降奶炀€：帶抑徑板或抑徑圈的天線，極化天線；抗多路徑的接收機：窄相關技術等。③適當延長觀測時間。?與接收機有關的誤差–接收機鐘差：GPS接收機一般采用石英鐘，接收機鐘與理想的GPS時之間存在的偏差和漂移。解決方法：①作為未知數(shù)與測站位置一并求解。②把接收機的鐘誤差表示為時間的多項式進行求解。③通過衛(wèi)星間求一次差。–接收機的位置誤差：接收機天線的相位中心相對測站標石中心位置的偏差。解決方法：①正確的對中整平。②采用強制對中裝置（變形監(jiān)測時）。–天線相位中心偏差：接收機天線接收到的GPS信號是來自四面八方，隨著GPS信號方位和高度角的變化，接收機天線的相位中心的位置也在發(fā)生變化。解決方法：①使用相同類型的天線并進行天線定向（限于相對定位）。②歸心改正法：主要用于進行高精度單點定位以及采用不同類型的接收機天線進行相對定位。?其他誤差：地球自轉的影響、氣球潮汐改正（固體潮、負荷潮）。?GPS測量誤差的性質：①偶然誤差：衛(wèi)星信號發(fā)生部分的隨機噪聲、接收機信號接收處理部分的隨機噪聲、其它外部某些具有隨機特征的影響。隨機；量級小（毫米級）。②系統(tǒng)誤差：其它具有某種系統(tǒng)性特征的誤差。具有某種系統(tǒng)性特征；量級大（最大可達數(shù)百米）。?消除或減弱各種誤差影響的方法–模型改正法：利用模型計算出誤差影響的大小，直接對觀測值進行修正。（改正后的觀測值＝原始觀測值＋模型改正）適用情況：對誤差的特性、機制及產生原因有較深刻了解，能建立理論或經驗公式。誤差源：相對論效應、電離層延遲、對流層延遲、衛(wèi)星鐘差。限制：有些誤差難以模型化。–求差法：通過觀測值間一定方式的相互求差，消去或消弱求差觀測值中所包含的相同或相似的誤差影響。適用情況：誤差具有較強的空間、時間或其它類型的相關性。誤差源：電離層延遲、對流層延遲、衛(wèi)星軌道誤差等。限制：空間相關性將隨著測站間距離的增加而減弱。–參數(shù)法：采用參數(shù)估計的方法，將系統(tǒng)性偏差求定出來。適用情況：幾乎適用于任何的情況。限制：不能同時將所有影響均作為參數(shù)來估計。–回避法：選擇合適的觀測地點，避開易產生誤差的環(huán)境；采用特殊的觀測方法；采用特殊的硬件設備，消除或減弱誤差的影響。適用情況：對誤差產生的條件及原因有所了解；具有特殊的設備。誤差源：電磁波干擾、多路徑效應。限制：無法完全避免誤差的影響，具有一定的盲目性。第八章GPS測量的設計與實施?GPS網(wǎng)基準：①方位基準：起算方位角或基線方位角。②尺度基準：測距邊或已知起算點的距離。③位置基準：由起算點坐標確定。?GPS網(wǎng)的基本概念：①觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段。②基線：由GPS接收機進行相對定位所得的線段或坐標差。③同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛(wèi)星進行的觀測。④同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構成的閉合環(huán)。⑤異步觀測環(huán)：在構成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，有非同步觀測基線向量的閉合環(huán)。⑥獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán)。⑦獨立基線：對于N臺GPS接收機構成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N－1。⑧非獨立基線：除獨立基線外的其他基線。在同步或異步觀測環(huán)中，獨立基線與非獨立基線是相對的。?ＧＰＳ網(wǎng)特征條件的計算觀測時段數(shù)：C=n·m/N總基線數(shù)：J總=C·N·(N-1)/2必要基線數(shù)：J必=n-1獨立基線數(shù)：J獨=C·（N-1）多余基線數(shù)：J多=C·（N-1）-（n-1）?ＧＰＳ網(wǎng)同步圖形構成及獨立邊的選擇由N臺GPS接收機構成的同步圖形中一個時段包含的GPS基線數(shù)為：J=N（N-1）/2當同步觀測的GPS接收機數(shù)≥3時，同步三角形閉合環(huán)的最少個數(shù)為：T=J-(N-1)?GPS網(wǎng)設計的網(wǎng)形–點連式：相鄰同步圖形之間僅有一個公共點的連接。特點：圖形幾何強度很弱；非同步圖形閉合條件少。–邊連式：同步圖形之間由一條公共基線連接。特點：圖形幾何強度較高；非同步圖形閉合條件較多；觀測時段增加。–網(wǎng)連式：形式：相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。特點：圖形強度最強；作業(yè)效率低?GPS測量的作業(yè)模式介紹–經典靜態(tài)定位：①作業(yè)方法：采用兩臺（或兩臺以上）接收設備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘至2個小時或更多。②應用范圍：建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€，進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。③注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度，并且可以通過平差，有助于進一步提高定位精度。④精度：基線的定位精度可達5mm+1×10-6·D（D為基線長度Km）。–快速靜態(tài)定位：①作業(yè)方法：在測區(qū)中部選擇一個基準站，并安置一臺接收設備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機依次到各點流動設站，每點觀測數(shù)分鐘。②應用范圍：控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量、大批相距百米左右的點位定位。③注意事項：在測量時段內應確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km；流動站上的接收機在轉移時，不必保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，可關閉電源以降低能耗。④特點：優(yōu)點是作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點是二臺接收機工作時，構不成閉合圖形，可靠性差。⑤精度：流動站相對于基準站的基線中誤差為5mm+1×10-6·D。–準動態(tài)定位：①作業(yè)方法：在測區(qū)選擇一個基準點，安置接收機，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；將另一臺流動接收機先置于1號站觀測；在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，將流動接收機分別在2、3?各點觀測數(shù)秒鐘。②應用范圍：開闊地區(qū)的加密控制測量、工程測量及碎部測量及線路測量等。③注意事項：應確保在觀測時斷上有5顆