GPS原理及應(yīng)用課件

GPS測量的誤差來源

§5.5觀測量的誤差來源及其影響1.誤差的分類GPS定位中，影響觀測量精度的主要誤差來源分為三類：?與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。?與信號傳播有關(guān)的誤差。?與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應(yīng)的距離誤差表示，稱為等效距離誤差。測碼偽距的等效距離誤差/m誤差來源P碼C/A碼衛(wèi)星星歷與模型誤差鐘差與穩(wěn)定度衛(wèi)星攝動相位不確定性其它合計4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信號傳播電離層折射對流層折射多路徑效應(yīng)其它合計2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收機(jī)接收機(jī)噪聲其它合計1.00.51.17.50.57.5總計6.410.8-13.6根據(jù)誤差的性質(zhì)可分為：（1）系統(tǒng)誤差：主要包括衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、以及大氣折射的誤差等。為了減弱和修正系統(tǒng)誤差對觀測量的影響，一般根據(jù)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因而采取不同的措施，包括：?引入相應(yīng)的未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中聯(lián)同其它未知參數(shù)一并求解。?建立系統(tǒng)誤差模型，對觀測量加以修正。?將不同觀測站，對相同衛(wèi)星的同步觀測值求差，以減弱和消除系統(tǒng)誤差的影響。?簡單地忽略某些系統(tǒng)誤差的影響。（2）偶然誤差：包括多路徑效應(yīng)誤差和觀測誤差等。2.與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）衛(wèi)星鐘差GPS觀測量均以精密測時為依據(jù)。GPS定位中，無論碼相位觀測還是載波相位觀測，都要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步。實際上，盡管衛(wèi)星上設(shè)有高精度的原子鐘，仍不可避免地存在鐘差和漂移，偏差總量約在1ms內(nèi)，引起的等效距離誤差可達(dá)300km。衛(wèi)星鐘的偏差一般可通過對衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測精確地確定，并用二階多項式表示：tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的參數(shù)由主控站測定，通過衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給用戶。經(jīng)鐘差模型改正后，各衛(wèi)星鐘之間的同步差保持在20ns以內(nèi)，引起的等效距離偏差不超過6m。衛(wèi)星鐘經(jīng)過改正的殘差，在相對定位中，可通過觀測量求差（差分）方法消除。（2）衛(wèi)星軌道偏差（星歷誤差）：由于衛(wèi)星在運(yùn)動中受多種攝動力的復(fù)雜影響，而通過地面監(jiān)測站又難以可靠地測定這些作用力并掌握其作用規(guī)律，因此，衛(wèi)星軌道誤差的估計和處理一般較困難。目前，通過導(dǎo)航電文所得的衛(wèi)星軌道信息，相應(yīng)的位置誤差約20-40m。隨著攝動力模型和定軌技術(shù)的不斷完善，衛(wèi)星的位置精度將可提高到5-10m。衛(wèi)星的軌道誤差是當(dāng)前GPS定位的重要誤差來源之一。衛(wèi)星軌道偏差對絕對定位的影響可達(dá)幾十米到一百米。而在相對定位中，由于相鄰測站星歷誤差具有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此對相對定位的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對絕對定位的影響，不過，隨著基線距離的增加，衛(wèi)星軌道偏差引起的基線誤差將不斷加大。GPS衛(wèi)星到地面觀測站的最大距離約為25000km，如果基線測量的允許誤差為1cm，則當(dāng)基線長度不同時，允許的軌道誤差大致如下表所示。從表中可見，在相對定位中，隨著基線長度的增加，衛(wèi)星軌道誤差將成為影響定位精度的主要因素?；€長度基線相對誤差容許軌道誤差1.0km1010-6250.0m10.km110-625.0m100.0km0.110-62.5m1000.0km0.0110-60.25m在GPS定位中，根據(jù)不同要求，處理軌道誤差的方法原則上有三種；?忽略軌道誤差：廣泛用于實時單點定位。?采用軌道改進(jìn)法處理觀測數(shù)據(jù)：衛(wèi)星軌道的偏差主要由各種攝動力綜合作用而產(chǎn)生，攝動力對衛(wèi)星6個軌道參數(shù)的影響不相同，而且在對衛(wèi)星軌道攝動進(jìn)行修正時，所采用的各攝動力模型精度也不一樣。因此在用軌道改進(jìn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，根據(jù)引入軌道偏差改正數(shù)的不同，分為短弧法和半短弧法。短弧法：引入全部6個軌道偏差改正，作為待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與其它待估參數(shù)一并求解?？擅黠@減弱軌道偏差影響，但計算工作量大。半短弧法：根據(jù)攝動力對軌道參數(shù)的不同影響，只對其中影響較大的參數(shù)，引入相應(yīng)的改正數(shù)作為待估參數(shù)。據(jù)分析，目前該法修正的軌道偏差不超過10m，而計算量明顯減小。?

同步觀測值求差：由于同一衛(wèi)星的位置誤差對不同觀測站同步觀測量的影響具有系統(tǒng)性。利用兩個或多個觀測站上對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可減弱軌道誤差影響。當(dāng)基線較短時，有效性尤其明顯，而對精密相對定位，也有極其重要意義。3.衛(wèi)星信號傳播誤差（1）電離層折射影響：主要取決于信號頻率和傳播路徑上的電子總量。通常采取的措施：?利用雙頻觀測：電離層影響是信號頻率的函數(shù)，利用不同頻率電磁波信號進(jìn)行觀測，可確定其影響大小，并對觀測量加以修正。其有效性不低于95%.?利用電離層模型加以修正：對單頻接收機(jī)，一般采用由導(dǎo)航電文提供的或其它適宜電離層模型對觀測量進(jìn)行改正。目前模型改正的有效性約為75%，至今仍在完善中。?利用同步觀測值求差：當(dāng)觀測站間的距離較近（小于20km）時，衛(wèi)星信號到達(dá)不同觀測站的路徑相近，通過同步求差，殘差不超過10-6。（2）對流層的影響如第四章所述，對流層折射對觀測量的影響可分為干分量和濕分量兩部分。干分量主要與大氣溫度和壓力有關(guān)，而濕分量主要與信號傳播路徑上的大氣濕度和高度有關(guān)。目前濕分量的影響尚無法準(zhǔn)確確定。對流層影響的處理方法：?定位精度要求不高時，忽略不計。?采用對流層模型加以改正。?引入描述對流層的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中求解。?觀測量求差。（3）多路徑效應(yīng)：也稱多路徑誤差，即接收機(jī)天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號外，還可能收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號。兩種信號迭加，將引起測量參考點位置變化，使觀測量產(chǎn)生誤差。在一般反射環(huán)境下，對測碼偽距的影響達(dá)米級，對測相偽距影響達(dá)厘米級。在高反射環(huán)境中，影響顯著增大，且常常導(dǎo)致衛(wèi)星失鎖和產(chǎn)生周跳。措施：?安置接收機(jī)天線的環(huán)境應(yīng)避開較強(qiáng)發(fā)射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。?選擇造型適宜且屏蔽良好的天線如扼流圈天線。?適當(dāng)延長觀測時間，削弱周期性影響。?改善接收機(jī)的電路設(shè)計。4.接收設(shè)備有關(guān)的誤差主要包括觀測誤差、接收機(jī)鐘差、天線相位中心誤差和載波相位觀測的整周不確定性影響。（1）觀測誤差：除分辨誤差外，還包括接收天線相對測站點的安置誤差。分辨誤差一般認(rèn)為約為信號波長的1%。安置誤差主要有天線的置平與對中誤差和量取天線相位中心高度（天線高）誤差。例如當(dāng)天線高1.6m,置平誤差0.10，則對中誤差為2.8mm。碼相位與載波相位的分辨誤差信號波長觀測誤差P碼29.3m0.3mC/A碼293m2.9m載波L119.05cm2.0mm載波L224.45cm2.5mm（2）接收機(jī)鐘差GPS接收機(jī)一般設(shè)有高精度的石英鐘，日頻率穩(wěn)定度約為10-11。如果接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步差為1s，則引起的等效距離誤差為300m。處理接收機(jī)鐘差的方法：?作為未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中求解。?利用觀測值求差方法，減弱接收機(jī)鐘差影響。?定位精度要求較高時，可采用外接頻標(biāo)，如銣、銫原子鐘，提高接收機(jī)時間標(biāo)準(zhǔn)精度。（3）載波相位觀測的整周未知數(shù)無法直接確定載波相位相應(yīng)起始?xì)v元在傳播路徑上變化的整周數(shù)。同時存在因衛(wèi)星信號被阻擋和受到干擾，而產(chǎn)生信號跟蹤中斷和整周變跳。（4）天線相位中心位置偏差GPS定位中，觀測值都是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)，在理論上，天線相位中心與儀器的幾何中心應(yīng)保持一致。實際上，隨著信號輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，同時與天線的質(zhì)量有關(guān)，可達(dá)數(shù)毫米至數(shù)厘米。如何減小相位中心的偏移，是天線設(shè)計的一個迫切問題。5.其它誤差來源（1）地球自轉(zhuǎn)影響：當(dāng)衛(wèi)星信號傳播到觀測站時，與地球相固聯(lián)的協(xié)議地球坐標(biāo)系相對衛(wèi)星的瞬時位置已產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)（繞Z軸）。若取

為地球的自轉(zhuǎn)速度，則旋轉(zhuǎn)的角度為=ij。

ij為衛(wèi)星信號傳播到觀測站的時間延遲。由此引起衛(wèi)星在上述坐標(biāo)系中坐標(biāo)的變化為：（2）相對論效應(yīng)根據(jù)狹義相對論，地面上一個頻率為f0的時鐘，安裝在運(yùn)行速度為Vs（已知）的衛(wèi)星上后，鐘頻將發(fā)生變化，改變量為：上式中，am為地球平均半徑，Rs為衛(wèi)星軌道平均半徑。在狹義相對論的影響下，時鐘變慢。根據(jù)廣義相對論，處于不同等位面的震蕩器，其頻率f0將由于引力位不同而產(chǎn)生變化，稱引力頻移。大小按下式估算：在狹義和廣義相對論的綜合影響下，衛(wèi)星頻率的變化為：因GPS衛(wèi)星鐘的標(biāo)準(zhǔn)頻率為10.23MHz，可得f=0.00455Hz。說明GPS衛(wèi)星鐘比其安設(shè)在地面上走的快，每秒約差0.45ms。一般將衛(wèi)星鐘的標(biāo)準(zhǔn)頻率減小約4.510-3Hz。由于地球運(yùn)動、衛(wèi)星軌道高度和地球重力場的變化，上述相對論效應(yīng)的影響并非常數(shù)，經(jīng)過改正后的殘差對衛(wèi)星鐘差、種速的影響約為：其中，es為軌道偏心率，as為衛(wèi)星軌道長半徑，Es為偏近點角?？紤]偏近角隨時間的變化，可得數(shù)字分析表明，上述殘差對GPS的影響最大可達(dá)70ns，對衛(wèi)星鐘速的影響可達(dá)0.01ns/s，顯然此影響對精密定位不能忽略。在GPS定位中，除了上述各種誤差外，衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘震蕩器的隨機(jī)誤差、大氣折射模型和衛(wèi)星軌道攝動模型誤差、地球潮汐以及信號傳播的相對論效應(yīng)等都會對觀測量產(chǎn)生影響。為提高長距離相對定位的精度，滿足地球動力學(xué)研究要求，研究這些誤差來源，并確定它們的影響規(guī)律和改正方法，有重要意義。

GPS測量定位誤差6.1誤差的分類6.1.1按性質(zhì)分類

系統(tǒng)誤差

偶然誤差

其它誤差系統(tǒng)誤差（影響）系統(tǒng)誤差（偏差-Bias）內(nèi)容具有某種系統(tǒng)性特征的誤差特點具有某種系統(tǒng)性特征量級大–最大可達(dá)數(shù)百米偶然誤差（影響）偶然誤差內(nèi)容衛(wèi)星信號發(fā)生部分的隨機(jī)噪聲接收機(jī)信號接收處理部分的隨機(jī)噪聲其它外部某些具有隨機(jī)特征的影響

特點隨機(jī)量級小–毫米級偶然誤差（觀測噪聲）-Noise一般優(yōu)于波長/碼元長度的1/100。C/A碼偽距：0.3m~3mP(Y)碼偽距：3cm~0.3m載波相位：0.2mm~2mmGPS定位中出現(xiàn)的各種誤差，按誤差性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差（偏差）和偶然誤差兩大類。其中系統(tǒng)誤差無論從誤差的大小還是對定位結(jié)果的危害性講都比偶然誤差要大得多，而且有規(guī)律可循，可以采取一定措施來加以消除，因而是本章的主要內(nèi)容其它誤差

其它軟件–模型誤差GPS控制系統(tǒng)6.1.2按來源分類與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對流層延遲多路徑效應(yīng)

與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對論效應(yīng)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏差和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲各類誤差對導(dǎo)航定位的影響單位：米6.1.3消除減弱上述系統(tǒng)誤差的措施和方法建立誤差改正模型求差法參數(shù)法回避法

上述各項誤差對測距的影響可達(dá)數(shù)十米，有時甚至可超過百米，比觀測噪聲大幾個數(shù)量級。因此必須加以消除和削弱。消除或削弱這些誤差所造成的影響的方法主要有：

建立誤差改正模型原理：采用模型對觀測值進(jìn)行修正適用情況：對誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗公式。如電離層延遲和對流層延遲改正模型等

誤差改正模型既可以是通過對誤差特性、機(jī)制以及產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究分析、推導(dǎo)而建立起來的理論公式（如利用電離層折射的大小與信號頻率有關(guān)這一特性（即所謂的“電離層色散效應(yīng)”）而建立起來的雙頻電離層折射改正模型基本上屬于理論公式）。

也可以是通過大量觀測數(shù)據(jù)的分析、擬合而建立起來的經(jīng)驗公式。在多數(shù)情況下是同時采用兩種方法建立的綜合模型（各種對流層折射模型則大體上屬于綜合模型）

由于改正模型本身的誤差以及所獲取的改正模型各參數(shù)的誤差，仍會有一部分偏差殘留在觀測值中。這些殘留的偏差通常仍比偶然誤差要大得多。

誤差模型的精度好壞不等。有的誤差改正模型效果較好，例如雙頻電離層折射改正模型的殘余偏差約為總量的1%左右或更??；有的效果一般，如多數(shù)對流層折射改正公式的殘余偏差約為總量的5~10%左右；有的改正模型則效果較差，如由廣播星歷所提供的單頻電離層折射改正模型，殘余誤差高達(dá)30~40%。

原理：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(qiáng)的空間、時間或其它類型的相關(guān)性。如對流層延遲、對流層延遲、衛(wèi)星軌道誤差的影響等具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，就可以通過相距不遠(yuǎn)的不同地點的同步觀測值相互求差，來消弱其影響求差法

仔細(xì)分析誤差對觀測值或平差結(jié)果的影響，安排適當(dāng)?shù)挠^測綱要和數(shù)據(jù)處理方法（如同步觀測，相對定位等），利用誤差在觀測值之間的相關(guān)性或在定位結(jié)果之間的相關(guān)性，通過求差來消除或削弱其影響的方法稱為求差法。

例如，當(dāng)兩站對同一衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測時，觀測值中都包含了共同的衛(wèi)星鐘誤差，將觀測值在接收機(jī)間求差即可消除此項誤差。同樣，一臺接收機(jī)對多顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測時，將觀測值在衛(wèi)星間求差即可消除接收機(jī)鐘誤差的影響。

又如，目前廣播星歷的誤差可達(dá)數(shù)十米，這種誤差屬于起算數(shù)據(jù)的誤差，并不影響觀測值，不能通過觀測值相減來消除。利用相距不太遠(yuǎn)的兩個測站上的同步觀測值進(jìn)行相對定位時，由于兩站至衛(wèi)星的幾何圖形十分相似，因而星歷誤差對兩站坐標(biāo)的影響也很相似。利用這種相關(guān)性在求坐標(biāo)差時就能把共同的坐標(biāo)誤差消除掉。其殘余誤差（即星歷誤差對相對定位的影響）一般可用下列經(jīng)驗公式估算：

b=b*

s/

。

當(dāng)基準(zhǔn)長度b=5km，測站至衛(wèi)星的距離P=25000km時，即使衛(wèi)星星歷誤差的絕對值較大(例如⊿s=50m)，但它對基線的影響⊿b很小，只有1cm。

參數(shù)法原理：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回避法原理：選擇合適的觀測地點，避開易產(chǎn)生誤差的環(huán)境；采用特殊的觀測方法；采用特殊的硬件設(shè)備，消除或減弱誤差的影響適用情況：對誤差產(chǎn)生的條件及原因有所了解；具有特殊的設(shè)備。如對于電磁波干擾、多路徑效應(yīng)等的應(yīng)對方法等。6.2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差

衛(wèi)星星歷（軌道）誤差定義廣播星歷（預(yù)報星歷）與精密星歷（后處理星歷）應(yīng)對方法精密定軌軌道松馳相對定位衛(wèi)星鐘差定義應(yīng)對方法鐘差多項式-△t=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2參數(shù)物理同步誤差與數(shù)學(xué)同步誤差相對論效應(yīng)狹義相對論效應(yīng)–與鐘的運(yùn)動速度有關(guān)，使星鐘變慢廣義相對論效應(yīng)–與鐘所處位置的重力位有關(guān)，使星鐘變快應(yīng)對方法–事先調(diào)整鐘速，根據(jù)衛(wèi)星軌道進(jìn)行修正6.2.1衛(wèi)星星歷（軌道）誤差

什么是衛(wèi)星星歷（軌道）誤差由廣播星歷或其它軌道信息所給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實際位置之差稱為星歷誤差。在一個觀測時間段中（1～3小時）它主要呈現(xiàn)系統(tǒng)誤差特性。

預(yù)報星歷（廣播星歷）與實測星歷（精密星歷）

預(yù)報星歷由全球定位系統(tǒng)的地面控制部分提供的經(jīng)GPS衛(wèi)星全球所有用戶播發(fā)的廣播星歷是一種最典型的、使用最為廣泛的預(yù)報星歷。由于對作用在衛(wèi)星上的各種攝動因素了解不夠充分，因而預(yù)報會產(chǎn)生較大的誤差。這種星歷對實時應(yīng)用的用戶有著極其重要的作用，是導(dǎo)航和實時定位中必不可少的數(shù)據(jù)。在精密定位的事后處理中也得到廣泛的應(yīng)用。

由廣播星歷提供的17個星歷參數(shù)計算出來的衛(wèi)星位置的精度約為20～40m，有時可達(dá)80m左右。全球定位系統(tǒng)正式投入工作后，廣播星歷的精度提高到5～10m。但是只有特定的用戶才能使用P碼（Y碼）和不經(jīng)人工干預(yù)的原始廣播星歷，從這種“精密定位服務(wù)”（PPS）中獲得精確的定位結(jié)果。向全球所有用戶開放的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）的精度被人為地大幅度降低。有意識地降低調(diào)制在C/A碼上的廣播星歷的精度就是其中的一個重要措施，非常時期可能變得根本不能用。

目前，許多國家和組織都在建立自己的GPS衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)開展獨(dú)立的定軌工作。如由國際大地測量協(xié)會（IAG）第八委員會領(lǐng)導(dǎo)的國際GPS協(xié)作網(wǎng)（CIGNET），AeroService的GPS跟蹤網(wǎng)等。實測星歷（精密星歷）實測星歷（精密星歷）是根據(jù)實測資料進(jìn)行事后處理而直接得出的星歷，精度較高。這種星歷用于進(jìn)行精密定位的事后處理，對于提高精密定位精度，減少觀測時間和作業(yè)費(fèi)用等具有重要作用，還可以使數(shù)據(jù)處理較為簡便。由于這種星歷要在觀測后一段時間（例如1～2個星期）才能得到，所以對導(dǎo)航和實時定位無任何意義。應(yīng)對方法精密定軌軌道松馳相對定位

星歷誤差的大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)的質(zhì)量（如跟蹤站的數(shù)量及空間分布；觀測值的數(shù)量及精度，軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等）。此外和星歷的預(yù)報間隔（實測星歷的預(yù)報間隔可視為零）也有直接關(guān)系。由于美國政府的SA技術(shù)，星歷誤差中還引入了大量人為原因而造成的誤差，它們主要也呈系統(tǒng)誤差特性。衛(wèi)星星歷誤差對相距不遠(yuǎn)的兩個測站的定位結(jié)果產(chǎn)生的影響大體相同，各個衛(wèi)星的星歷誤差一般看成是互相獨(dú)立的。然而由于SA技術(shù)的實施，這一特性很可能破壞。

6.2.2衛(wèi)星鐘差什么是衛(wèi)星鐘差物理同步誤差與數(shù)學(xué)同步誤差

衛(wèi)星上雖然使用了高精度的原子鐘，但它們?nèi)圆豢杀苊獾卮嬖谥`差。這種誤差既包含著系統(tǒng)性的誤差（由鐘差、頻偏、頻漂等產(chǎn)生的誤差），也包含著隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)比隨機(jī)誤差大，但前者可以通過模型加以改正，因而隨機(jī)誤差就成為衡量鐘的重要標(biāo)志。鐘誤差主要取決鐘的質(zhì)量。SA技術(shù)實施后，衛(wèi)星鐘誤差中又引入了由于人為原因而造成的信號的隨機(jī)抖動。兩個測站對衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測時，衛(wèi)星鐘的誤差對兩站觀測值的影響是相同的。各衛(wèi)星鐘的誤差一般也被看成是互相獨(dú)立的。

6.2.3相對論效應(yīng)

什么是相對論效應(yīng)

廣義相對論效應(yīng)與狹義相對論效應(yīng)

應(yīng)對方法

相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響?yīng)M義相對論和廣義相對論

狹義相對論1905運(yùn)動將使時間、空間和物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化

廣義相對論1915將相對論與引力論進(jìn)行了統(tǒng)一相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響(1/3)狹義相對論原理：時間膨脹。鐘的頻率與其運(yùn)動速度有關(guān)。對GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在狹義相對論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變慢相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響(2/3)廣義相對論原理：鐘的頻率與其所處的重力位有關(guān)對GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在廣義相對論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變快相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響(3/3)相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響?yīng)M義相對論＋廣義相對論令：

相對論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（運(yùn)動速度和重力位）不同而引起衛(wèi)星鐘和接收鐘之間產(chǎn)生相對鐘誤差的現(xiàn)象。嚴(yán)格地說，將其歸入與衛(wèi)星有關(guān)的誤差不完全準(zhǔn)確。但由于相對論效應(yīng)主要取決于衛(wèi)星的運(yùn)動速度和重力位，并且是以衛(wèi)星鐘誤差的形式出現(xiàn)的，因此將其歸入此類誤差。

解決相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘影響的方法方法（分兩步）：首先考慮假定衛(wèi)星軌道為圓軌道的情況；然后考慮衛(wèi)星軌道為橢圓軌道的情況。第一步：課本上為：因為：第二步：

與衛(wèi)星有關(guān)的誤差對偽距測量和載波相位測量所造成的影響相同。注意：6.3與傳播途徑有關(guān)的誤差

對流層延遲

電離層延遲

多路徑效應(yīng)

電離層延遲電離層–自由電子與信號的頻率有關(guān)–與信號頻率的平方成反比（色散效應(yīng)）與信號傳播途徑上的電子密度有關(guān)，而電子密度又與高度、時間、季節(jié)、地理位置、太陽活動等有關(guān)電離層對載波和測距碼的影響，大小相等，符號相反應(yīng)對方法模型改正–單層電離層模型雙頻改正相對定位

多路徑效應(yīng)多路徑效應(yīng)應(yīng)對方法–觀測地點的選擇、接收設(shè)備的性能、長時間觀測、數(shù)據(jù)處理方法

對流層延遲對流層對流層延遲的干分量與濕分量相對與GPS信號，與信號的頻率無關(guān)（非色散）應(yīng)對方法相對定位模型改正氣象元素-干溫、濕溫、氣壓Hopefield模型、Saastamoinen模型等。6.3.1預(yù)備知識

電磁波的傳播特性

基本特性電磁波的傳播特性（續(xù)）傳播速度與大氣折射光速：折射率n與折射系（指）數(shù)N：相速與群速：大氣的結(jié)構(gòu)

電離層（50）70km以上帶電粒子色（彌）散型介質(zhì)

對流層0km~40km各種氣體元素、水蒸氣和塵埃等非色（彌）散型介質(zhì)6.3.2對流層延遲

對流層是高度為40km以下的大氣層，大氣密度大，成分復(fù)雜，大氣的狀況隨著地面的氣候變化而變化。這就使得對流層折射比電離層折射更為復(fù)雜。電磁波通過對流層時傳播速度將發(fā)生變化，路徑也將產(chǎn)生彎曲（只有在高度角很小時才能表現(xiàn)出來，一般不需考慮）。天頂方向的對流層延遲數(shù)約為2.3m。天頂距z=80°時，對流層延遲將增加至約13m。目前采用的對流折射改正公式較多。霍普菲爾德（Hopfield）公式被廣泛采用。

對流層延遲和對流層延遲改正定義對流層延遲和對流層延遲改正（續(xù)）對流層的色散效應(yīng)折射率與信號波長的關(guān)系對流層對不同波長的波的折射效應(yīng)結(jié)論：對于GPS衛(wèi)星所發(fā)送的電磁波信號，對流層不具有色散效應(yīng)對流層延遲和對流層延遲改正（續(xù)）大氣折射率N與氣象元素（溫度、氣壓和濕度）的關(guān)系Smith和Weintranb，1954對流層延遲與大氣折射率N霍普菲爾德（Hopfield）改正模型出發(fā)點投影函數(shù)的修正霍普菲爾德（Hopfield）改正模型對流層折射模型薩斯塔莫寧（Saastamoinen）改正模型原始模型擬合后的公式勃蘭克（Black）改正模型對流層改正模型綜述不同模型所算出的高度角30以上方向的延遲差異不大Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式Saastamoinen模型與Hopfield模型的差異要大于Black模型與Hopfield模型的差異氣象元素的測定氣象元素干溫、濕溫、氣壓干溫、相對濕度、氣壓水氣壓es的計算方法由相對濕度RH計算由干溫、濕溫和氣壓計算誤差分析模型誤差氣象元素誤差量測誤差儀器誤差讀數(shù)誤差測站氣象元素的代表性誤差實際大氣狀態(tài)與大氣模型間的差異結(jié)論：

衛(wèi)星信號通過對流層時傳播速度要發(fā)生變化，從而使測量結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。對流層折射的大小取決于外界條件（氣溫、氣壓、溫度等）。對流層折射對偽距測量和載波相位測量的影響相同。6.3.3電離層延遲地球大氣層的結(jié)構(gòu)地球大氣層的結(jié)構(gòu)

電離層是高度位于50km至1000km之間的大氣層。由于太陽的強(qiáng)烈輻射，電離層中的部分氣體分子將被電離形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)電磁波信號穿過電離層時，信號的路徑會產(chǎn)生彎曲（但對測距的影響很微小，一般可不顧及），傳播速度會發(fā)生變化（其中自由電子起主要作用）。所以用信號的傳播時間乘上真空中的光速而得到的距離就會不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離。對于GPS信號來講，這種距離差在天頂方向最大可達(dá)50m（太陽黑子活動高峰年11月份的白天），在接近地平方向時（高度角為20°時）則可達(dá)150m。

GPS信號在電離層中的傳播特性相速與群速相速群速相速與群速的關(guān)系相折射率與群折射率的關(guān)系電離層折射電離層折射（續(xù)）影響電子密度和總電子含量的因素電子密度與總電子含量電子密度：單位體積中所包含的電子數(shù)。總電子含量（TEC–TotalElectronContent）：底面積為一個單位面積時沿信號傳播路徑貫穿整個電離層的一個柱體內(nèi)所含的電子總數(shù)。

電子密度與高度有關(guān)與地方時有關(guān)與太陽活動有關(guān)與季節(jié)有關(guān)與位置有關(guān)大氣高度與電子密度的關(guān)系地方時與電子含量的關(guān)系太陽活動情況與電子含量的關(guān)系與太陽活動密切相關(guān)太陽活動劇烈時，電子含量增加太陽的活動周期約為11年1700年－1995年太陽黑子數(shù)地理位置與電子含量的關(guān)系2002.5.151:00–23:002小時間隔全球TEC分布電離層延遲的改正方法概述經(jīng)驗?zāi)Ｐ透恼p頻改正實測模型改正國際參考電離層模型（IRI–InternationalReferenceIonosphere）由國際無線電科學(xué)聯(lián)盟（URSI–InternationalUnionofRadioScience）和空間研究委員會（COSPAR-CommitteeonSpaceResearch）提出描述高度為50km-2000km的區(qū)間內(nèi)電子密度、電子溫度、電離層溫度、電離層的成分等以地點、時間、日期等為參數(shù)電離層改正的經(jīng)驗?zāi)Ｐ虰ent模型由美國的R.B.Bent提出描述電子密度是經(jīng)緯度、時間、季節(jié)和太陽輻射流量的函數(shù)Klobuchar模型特點由美國的J.A.Klobuchar提出描述電離層的時延廣泛地用于GPS導(dǎo)航定位中GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文中播發(fā)其模型參數(shù)供用戶使用Klobuchar模型（續(xù)）中心電離層中心電離層Klobuchar模型（續(xù)）模型算法Klobuchar模型（續(xù)）模型算法改正效果：可改正60％左右電離層延遲的雙頻改正電離層延遲的雙頻改正（續(xù)）電離層延遲的實測模型改正基本思想利用基準(zhǔn)站的雙頻觀測數(shù)據(jù)計算電離層延遲利用所得到的電離層延遲量建立局部或全球的的TEC實測模型局部（區(qū)域性）的實測模型改正方法適用范圍：用于局部地區(qū)的電離層延遲改正電離層延遲的實測模型改正全球（大范圍）的實測模型改正方法適用范圍：用于大范圍和全球的電離層延遲改正格網(wǎng)化的電離層延遲改正模型

電磁波信號通過電離層時傳播速度會產(chǎn)生變化，致使量測結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)性的偏離，這種現(xiàn)象稱為電離層折射。電離層折射的大小取決于外界條件（時間、太陽黑子數(shù)、地點等）和信號頻率。在偽距測量和載波相位測量中，電離層折射的大小相同，符號相反。

結(jié)論：6.3.4多路徑效應(yīng)多路徑（Multipath）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(jī)天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號（直接波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。多路徑效應(yīng)由于多路徑的信號傳播所引起的干涉時延效應(yīng)稱為多路徑效應(yīng)。

經(jīng)某些物體表面反射后到達(dá)接收機(jī)的信號，將和直接來自衛(wèi)星的信號疊加進(jìn)入接收機(jī)，使測量值產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。多路徑誤差對偽距測量的影響比載波相位測量的影響嚴(yán)重。該項誤差取決于測站周圍的環(huán)境和接收天線的性能。

反射波反射波的幾何特性反射波的物理特性反射系數(shù)a極化特性GPS信號為右旋極化反射信號為左旋極化多路徑誤差受多路徑效應(yīng)影響的情況下的接收信號多路徑的數(shù)值特性受多個反射信號影響的情況應(yīng)對多路徑誤差的方法觀測上選擇合適的測站：避開易發(fā)生多路徑的環(huán)境，如建構(gòu)筑物、山坡、成片水域等。硬件上采用抗多路徑誤差的儀器設(shè)備抗多路徑的天線：帶抑徑板或抑徑圈的天線，極化天線抗多路徑的接收機(jī)：窄相關(guān)技術(shù)等數(shù)據(jù)處理上加權(quán)參數(shù)法濾波法信號分析法

載波相位測量中殘留在觀測值中的整周跳變（未被發(fā)現(xiàn)或錯誤地進(jìn)行修復(fù)所造成的）以及整周未知數(shù)確定的不正確，都會使載波測量值中產(chǎn)生系統(tǒng)的偏差，它們通常也被歸入與傳播有關(guān)的誤差中。注意：6.4與接收設(shè)備有關(guān)的誤差

天線相位中心偏差和變化

接收機(jī)鐘差

不同信號通道間的信號延遲偏差6.4.1接收機(jī)鐘差什么是接收機(jī)鐘差

接收機(jī)中一般使用精度較低的石英鐘，因而鐘誤差更為嚴(yán)重。該項誤差的大小主要取決于鐘的質(zhì)量，和使用環(huán)境也有一定關(guān)系。它對偽距測量和載波相位測量的影響是相同的。同一臺接收機(jī)對多顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測時，接收機(jī)鐘差對各相應(yīng)觀測值的影響是相同的，且各接收機(jī)的鐘差之間可視為相互獨(dú)立。

應(yīng)對方法模型法模型的有效性受限于接收機(jī)鐘的穩(wěn)定度參數(shù)法差分法–星間差分6.4.2天線相位中心偏差和變化天線相位中心偏差和變化天線相位中心偏差主要隨信號的高度角的變化而變化與信號的方位角關(guān)系角小天線相位中心的變化6.4.3不同信號通道間的信號延遲偏差信號通道間的信號延遲偏差如果通道間的信號延遲偏差都相同時，可被鐘差吸收。如果通道間的信號延遲偏差都不相同時，將影響定位精度，以及電離層折射影響的確定。應(yīng)對方法參數(shù)法6.5其它誤差（因素）地球潮汐固體潮負(fù)荷潮海洋負(fù)荷潮大氣負(fù)荷潮軟件

地球并非是一個剛體，在太陽和月球的萬有引力作用下，固體地球要產(chǎn)生周期性的彈性形變，這種現(xiàn)象稱為固體潮。此外在日月引力的作用下，作用于地球上的負(fù)荷也將發(fā)生周期性的變動（如海潮），從而使地球產(chǎn)生周期性的形變，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷潮汐。固體潮和負(fù)荷潮引起的測站位移可達(dá)80cm，從而使不同時間的測量結(jié)果互不一致，因而在高精度相對定位中必須考慮。

地球潮汐思考題1、GPS測量主要誤差有哪幾類？2、如何減弱電離層、對流層的折射誤差？3、什么叫多路徑誤差？如何減弱多路徑誤差？4、天線相位中心位置的偏差。5、求差法能消除哪些誤差？

GPS測量技術(shù)設(shè)計與外業(yè)觀測一GPS測量的技術(shù)設(shè)計GPS測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(jù)GPS測量規(guī)范及測量任務(wù)書1GPS測量規(guī)范2測量任務(wù)書GPS控制網(wǎng)的精度、密度設(shè)計在國標(biāo)中GPS測量按精度共分為AA、A、B、C、D、E六個等級，常用的是B、C、D、E。

式中，為GPS基線向量的等效距離誤差，a為GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度中的固定誤差（mm）；b為GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度中的比例誤差；d為GPS網(wǎng)中相鄰點間的距離（mm）。GPS控制網(wǎng)的精度、密度設(shè)計根據(jù)國標(biāo)，各級GPS相鄰點間平均距離應(yīng)符合下表的要求，而且相鄰點最小距離可為平均距離的1/3—1/2倍；最大距離可為平均距離的2－3倍。

GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。方位基準(zhǔn)：一般由給定的起算方位角值確定。尺度基準(zhǔn)：一般由地面的電磁波測距確定。位置基準(zhǔn)；（1）為求定GPS點在國家或地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，應(yīng)聯(lián)測地方控制地方點，用以坐標(biāo)變換。當(dāng)測區(qū)有舊的地面控制點成果時，應(yīng)既考慮充分利用舊資料，又要使新建的高精度GPS控制網(wǎng)不受舊資料精度較低的影響。為此，應(yīng)將新的GPS網(wǎng)與舊控制點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點一般不應(yīng)少于3個。（2）GPS網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)盡量應(yīng)與測區(qū)過去采用的坐標(biāo)系統(tǒng)一致，一般應(yīng)了解以下幾個參數(shù)：

l：所采用的參考橢球體，一般是以國家坐標(biāo)系的參考橢球為基礎(chǔ)；

2：坐標(biāo)系的中央子午線的經(jīng)度值；

3：縱、橫坐標(biāo)的加常數(shù)；

4：坐標(biāo)系的投影面高程及測區(qū)平均高程異常值；

5：起算點的坐標(biāo)。實際工作中，有時難以找到說明以上參數(shù)的資料，此時，也可以通過分析計算的方祛處理。（3）GPS網(wǎng)平差后得到的是大地高，為了得到GPS點的正常高，應(yīng)使一定數(shù)量的GPS點與水準(zhǔn)點重合，或者對部分GPS點聯(lián)測水準(zhǔn)。聯(lián)測的高程點需均勻的分布于網(wǎng)中，對丘陵或山區(qū)高程點應(yīng)按照高程擬合曲面的要求進(jìn)行布設(shè)。GPS控制網(wǎng)圖形設(shè)計觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時問段簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。獨(dú)立基線：對干N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為N一1。獨(dú)立基線之間沒有相關(guān)性。獨(dú)立觀測環(huán)：由獨(dú)立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨(dú)立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀側(cè)環(huán)，簡稱異步環(huán)。非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其他叫非獨(dú)立基線，總基線數(shù)與獨(dú)立基線之差為非獨(dú)立基線數(shù)。GPS網(wǎng)特征條件的計算對于由N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個時段包含的基線（或簡稱GPS邊）數(shù)為：J＝N*(N－1)/2；但其中僅有N－1條是獨(dú)立邊，其余為非獨(dú)立邊。當(dāng)同步觀測的GPS接收機(jī)數(shù)N＞3時，同步閉合環(huán)T的最少個數(shù)應(yīng)為

T＝J－(N－1)＝(N－1)(N－2)／2觀測時段數(shù)計算公式：

C＝n·m/N

式中．C為觀測時段數(shù)；n為網(wǎng)點數(shù)；m為每點平均設(shè)站次數(shù)；N為接收機(jī)數(shù)。故在GPS網(wǎng)中總基線數(shù)：J總＝C·N·（N一1）/2必要基線數(shù)：J必＝n－1獨(dú)立基線數(shù)：J獨(dú)＝C·(N－1）多余基線數(shù)：J多＝C·（N－1）－（n—1）依據(jù)以上公式，就可以確定出一個具體GPS網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)的主要特征。對于同步環(huán)和異步環(huán)的幾點說明：（1）理論上，同步閉合環(huán)中各GPS的坐標(biāo)差之和即閉合差應(yīng)為零，但實際上并非如此，一般規(guī)范都規(guī)定了同步閉合差的限差。但當(dāng)由于某種原因，同步不是很好的，應(yīng)適當(dāng)放寬此項限差。（2）同步閉合環(huán)的閉合差較小只能說明基線向量的計算合格，并不能說明GPS邊的觀測精廈高，也不能發(fā)現(xiàn)接收的信號受到干擾而產(chǎn)生的某些粗差。為了確保GPS觀測效果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測成果中的粗差，必須使GPS網(wǎng)中的獨(dú)立邊構(gòu)成一定的幾何圖形。這種幾何圖形可以是由數(shù)條獨(dú)立邊構(gòu)成的非同步多邊形（亦稱非同步閉合環(huán)）當(dāng)GPS網(wǎng)中有若干個起算點時，也可以是由兩個起算點之間的數(shù)條GPS獨(dú)立邊構(gòu)成的附合路線。GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計，也就是根據(jù)所布設(shè)的網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設(shè)計出由獨(dú)立邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng)（3）對于異步環(huán)的構(gòu)成，一般應(yīng)按所設(shè)計的網(wǎng)圖選定，必要時在經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人審定后，也可根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)接收機(jī)多于3臺時，也可按軟件功能自動挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計

GPS控制網(wǎng)布設(shè)的問題就是怎樣將各同步環(huán)有機(jī)地連成一個整體，構(gòu)成一定數(shù)量的同步觀測環(huán)和異步觀測環(huán)，也可采用線路形式，以較好地滿足精度、可靠性、經(jīng)費(fèi)和后勤等限制條件。根據(jù)以上布網(wǎng)原則，GPS網(wǎng)的布設(shè)通常有四種方式：星形，點連式、邊連式和混合式。1：星形網(wǎng)特點：幾何圖形簡單，只需兩臺GPS接收機(jī)，是一種快速定位作業(yè)方式，但是，由于基線間不構(gòu)成任何同步閉合圖形因此抗粗差的能力差，一般適用于精度較低的工程測量。2：點連式相鄰?fù)綀D形之間只有一個公共點連接。這種布網(wǎng)方式幾何強(qiáng)度較弱，抗粗差能力較差，一般可以加測幾個時段以增強(qiáng)網(wǎng)的異步圖形閉合條件的個數(shù)。2：邊連式相鄰?fù)綀D形由一條公共基線連接。這種布網(wǎng)方式幾何強(qiáng)度較高，抗粗差能力較強(qiáng)，有較多的復(fù)測邊和非同步圖形閉合條件，在相同的儀器個數(shù)的條件下，觀測時段將比點連接方式大大增加。3：混連式該方式是把點連式和邊連式有機(jī)地結(jié)合在一起，這種方式既可以提高網(wǎng)的幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)，有減少了外業(yè)工作量，式一種較為理想的布網(wǎng)方法。三種連接方式主要特征統(tǒng)計項目點連接邊連接混合連接總點數(shù)666同步圖形個數(shù)354總基線向量數(shù)91512獨(dú)立基線向量數(shù)6108必要基線向量數(shù)555多余基線向量數(shù)153項目點連接邊連接混合連接重復(fù)基線向量數(shù)042非同步圖形個數(shù)111一次設(shè)站數(shù)300二次設(shè)站數(shù)336三次設(shè)站數(shù)030總體可靠性指標(biāo)0.170.500.38注：總體可靠性指標(biāo)＝多余基線數(shù)/獨(dú)立基線數(shù)GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計應(yīng)著眼于控制網(wǎng)的精度、可靠性以及經(jīng)費(fèi)等要求。也應(yīng)遵循以下原則1：在GPS網(wǎng)中不應(yīng)存在自由基線。2：GPS網(wǎng)的閉合環(huán)的基線個數(shù)不應(yīng)過多。3：GPS網(wǎng)至少應(yīng)與地面網(wǎng)有3－5個分布均勻的重合點，同時也應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量的地面水準(zhǔn)點與GPS網(wǎng)重合。4：GPS點應(yīng)選在交通便利。視野開闊的地方，同時應(yīng)考慮點與點之間的通視問題，以便使用經(jīng)典方法擴(kuò)展。

GPS測量數(shù)據(jù)處理8.1基線解算及質(zhì)量評定8.1.1基線解算的類型單基線解定義：當(dāng)有臺GPS接收機(jī)進(jìn)行了一個時段的同步觀測后，每兩臺接收機(jī)之間就可以形成一條基線向量，共有條同步觀測基線，其中最多可以選出相互獨(dú)立的條同步觀測基線，至于這條獨(dú)立基線如何選取，只要保證所選的條獨(dú)立基線不構(gòu)成閉和環(huán)就可以了。這也是說，凡是構(gòu)成了閉和環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的，同步觀測所獲得的獨(dú)立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性，但它們卻是誤差相關(guān)的，實際上所有的同步觀測基線間都是誤差相關(guān)的。所謂單基線解算，就是在基線解算時不顧及同步觀測基線間誤差相關(guān)性，對每條基線單獨(dú)進(jìn)行解算。

特點：單基線解算的算法簡單，但由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性，不利于后面的網(wǎng)平差處理，一般只用在普通等級GPS網(wǎng)的測設(shè)中。多基線解定義：與單基線解算不同的是，多基線解算顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性，在基線解算時對所有同步觀測的獨(dú)立基線一并解算。特點：多基線解由于在基線解算時顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)特性，因此，在理論上是嚴(yán)密的。8.1.2基線解算結(jié)果的質(zhì)量評定指標(biāo)實質(zhì)：反映觀測值的質(zhì)量，又稱為參考方差因子。越小越好。單位權(quán)方差因子定義：RMS-均方根誤差定義：

實質(zhì)：表明了觀測值的質(zhì)量，觀測值質(zhì)量越好，越小，反之，觀測值質(zhì)量越差，則越大，它不受觀測條件（觀測期間衛(wèi)星分布圖形）的好壞的影響。數(shù)據(jù)刪除率定義：在基線解算時，如果觀測值的改正數(shù)大于某一個閾值時，則認(rèn)為該觀測值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值，就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率。實質(zhì)：數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，說明觀測值的質(zhì)量越差。RATIO

定義：RATIO值為在采用搜索算法確定整周未知數(shù)參數(shù)的整數(shù)值時，產(chǎn)生次最小的單位權(quán)方差與最小的單位權(quán)方差的比值。實質(zhì)：反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性，這一指標(biāo)取決于多種因素，既與觀測值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測條件的好壞有關(guān)。RDOP

定義：所謂RDOP值指的是在基線解算時待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡（）的平方根，即：

RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空間中的幾何分布及運(yùn)行軌跡（即觀測條件）有關(guān)，當(dāng)基線位置確定后，RDOP值就只與觀測條件有關(guān)了，而觀測條件又是時間的函數(shù)，因此，實際上對與某條基線向量來講，其RDOP值的大小與觀測時間段有關(guān)。實質(zhì)：表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響，即取決于觀測條件的好壞，它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響。同步環(huán)閉合差定義：同步環(huán)閉合差是由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。實質(zhì)：由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從而使得同步環(huán)閉合差在理論上應(yīng)總是為0的，如果同步環(huán)閉合差超限，則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯誤的，但反過來，如果同步環(huán)閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。限值：異步環(huán)閉合差定義：由獨(dú)立基線所組成的閉合環(huán)稱為異步閉合環(huán)，簡稱異步環(huán)異步環(huán)的閉合差稱為異步環(huán)閉合差。實質(zhì)：當(dāng)異步環(huán)閉合差滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的；當(dāng)異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格，要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多個相鄰的異步環(huán)或重復(fù)基線來進(jìn)行。限值：重復(fù)基線較（互）差定義：不同觀測時段，對同一條基線的觀測結(jié)果，就是所謂重復(fù)基線。這些觀測結(jié)果之間的差異，就是重復(fù)基線較（互）差。實質(zhì)：當(dāng)重復(fù)基線較（互）差滿足限差要求時，則表明這些基線向量的質(zhì)量是合格的；否則，則表明這些基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格，要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多重條件進(jìn)行。限值：8.1.3影響基線解算結(jié)果的主要因素及應(yīng)對方法

基線解算時所設(shè)定的起點坐標(biāo)不準(zhǔn)確（設(shè)定較準(zhǔn)確的起點坐標(biāo)，采用同一點或同一點的衍生點起算）

少數(shù)衛(wèi)星的觀測時間太短，導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定（剔除觀測時間太短的衛(wèi)星）

在整個觀測時段里，有個別時間段或個別衛(wèi)星周跳太多，致使周跳無法完全修復(fù) （剔除周跳多的衛(wèi)星，截去周跳多的時間段）在觀測時段內(nèi)，多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重，觀測值的改正數(shù)普遍較大 （剔除受多路徑影響嚴(yán)重的觀測值）對流層折射或電離層折射影響太大 （模型改正、采用Iono-Free觀測值）判別及應(yīng)對方法：判別:通過衛(wèi)星的可見性圖和殘差圖來判別。應(yīng)對方法：提供較準(zhǔn)確的起點坐標(biāo)、刪衛(wèi)星和截取時間段?；€解算時常需修改的參數(shù)：參與數(shù)據(jù)處理的特定時間段的觀測值截止高度角觀測值類型星歷類型Ratio值限值觀測值編輯因子電離層折射改正對流層折射改正8.1.4幾種典型的殘差圖SV12存在周跳的殘差圖SV25受不明影響的殘差圖8.2網(wǎng)平差8.2.1網(wǎng)平差的類型無約束平差定義：GPS網(wǎng)的無約束平差指的是在平差時不引入會造成GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常見的GPS網(wǎng)的無約束平差，一般是在平差時沒有起算數(shù)據(jù)或沒有多余的起算數(shù)據(jù)。約束平差定義：GPS網(wǎng)的約束平差指的是平差時所采用的觀測值完全是GPS觀測值（即GPS基線向量），而且，在平差時引入了使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。

聯(lián)合平差定義：GPS網(wǎng)的聯(lián)合平差指的是平差時所采用的觀測值除了GPS觀測值以外，還采用了地面常規(guī)觀測值，這些地面常規(guī)觀測值包括邊長、方向、角度等觀測值等。

無約束平差的作用評定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除GPS觀測值中可能存在的粗差,得到GPS網(wǎng)中各個點在WGS-84系下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標(biāo),為將來可能進(jìn)行的高程擬合，提供經(jīng)過了平差處理的大地高數(shù)據(jù)平差結(jié)果的質(zhì)量評定指標(biāo)：相鄰點距離中誤差

1. 單位權(quán)方差的檢驗

2. 基線改正數(shù)的檢驗

3. 已知坐標(biāo)的檢驗8.3GPS高程8.3.1高程系統(tǒng)

大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點的大地高是該點到通過該點的參考橢球的法線與參考橢球面的交點間的距離。大地高也稱為橢球高，大地高一般用符號H表示。大地高是一個純幾何量，不具有物理意義，同一個點，在不同的基準(zhǔn)下，具有不同的大地高。大地高系統(tǒng)正高系統(tǒng)

正高系統(tǒng)是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點的正高是該點到通過該點的鉛垂線與大地水準(zhǔn)面的交點之間的距離，正高用符號Hg表示。正常高系統(tǒng)

正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。某點的正常高是該點到通過該點的鉛垂線與似大地水準(zhǔn)面的交點之間的距離，正常高用H

表示。高程系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

方法等值線圖法大地水準(zhǔn)面模型法擬合法8.3.2GPS測高方法

從高程異常圖或大地水準(zhǔn)面差距圖分別查出各點的高程異?；虼蟮厮疁?zhǔn)面差距，然后分別采用下面兩式可計算出正常高和正高。

采用等值線圖法確定點的正常高和正高時要注意以下幾個問題：

注意等值線圖所適用的坐標(biāo)系統(tǒng)，在求解正常高或正高時，要采用相應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)的大地高數(shù)據(jù)。

采用等值線圖法確定正常高或正高，其結(jié)果的精度在很大程度上取決于等值線圖的精度。

地球模型法本質(zhì)上是一種數(shù)字化的等值線圖，目前國際上較常采用的地球模型有OSU91A等。不過可惜的是這些模型均不適合于我國。擬合法—基本原理

所謂高程擬合法就是利用在范圍不大的區(qū)域中，高程異常具有一定的幾何相關(guān)性這一原理，采用數(shù)學(xué)方法，求解正高、正常高或高程異常

擬合法—注意事項

上面介紹的高程擬合的方法，是一種純幾何的方法，因此，一般僅適用于高程異常變化較為平緩的地區(qū)（如平原地區(qū)），其擬合的準(zhǔn)確度可達(dá)到一個分米以內(nèi)。對于高程異常變化劇烈的地區(qū)（如山區(qū)），這種方法的準(zhǔn)確度有限，這主要是因為在這些地區(qū)，高程異常的已知點很難將高程異常的特征表示出來。

適用范圍

所謂高程異常的已知點的高程異常值一般是通過水準(zhǔn)測量測定正常高、通過GPS測量測定大地高后獲得的。在實際工作中，一般采用在水準(zhǔn)點上布設(shè)GPS點或?qū)PS點進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測的方法來實現(xiàn)，為了獲得好的擬合結(jié)果要求采用數(shù)量盡量多的已知點，它們應(yīng)均勻分布，并且最好能夠?qū)⒄麄€GPS網(wǎng)包圍起來。

選擇合適的高程異常已知點

若要用零次多項式進(jìn)行高程擬合時，要確定1個參數(shù)，因此，需要1個以上的已知點；若要采用一次多項式進(jìn)行高程擬合，要確定3個參數(shù)，需要3個以上的已知點；若要采用二次多項式進(jìn)行高程擬合，要確定6個參數(shù)，則需要6個以上的已知點。

高程異常已知點的數(shù)量

若擬合區(qū)域較大，可采用分區(qū)擬合的方法，即將整個GPS網(wǎng)劃分為若干區(qū)域，利用位于各個區(qū)域中的已知點分別擬合出該區(qū)域中的各點的高程異常值，從而確定出它們的正常高。下圖是一個分區(qū)擬合的示意圖，擬合分兩個區(qū)域進(jìn)行，以虛線為界，位于虛線上的已知點兩個區(qū)域都采用。

分區(qū)擬合法

GPS測前準(zhǔn)備、外業(yè)實施及技術(shù)設(shè)計書的編寫

問題：如何利用GPS建立鄭東新區(qū)的控制網(wǎng)？一、明確任務(wù)二、測區(qū)踏勘及收集資料主要了解測區(qū)以下情況（1）交通情況（2）水系分布情況（3）植被情況（4）控制點分布情況（5）居民點分布情況（6）當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗民情收集以下資料（1）各類圖件（2）各類控制點成果以及各種參數(shù)。（3）測區(qū)有關(guān)的地質(zhì)、氣象、交通、通訊（4）城市及鄉(xiāng)、村行政區(qū)劃表三、技術(shù)設(shè)計（1）GPS控制網(wǎng)的精度和密度的設(shè)計（2）控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計（3）控制網(wǎng)的圖形設(shè)計（4）控制網(wǎng)的精度預(yù)計四、器材準(zhǔn)備及人員組織（1）籌備儀器、計算機(jī)及配套設(shè)備。（2）籌備機(jī)動設(shè)什及通訊設(shè)備（3）籌備施工器材，計劃油料、材料的消耗。（4）組建施工隊伍．?dāng)M定施工人員名單及崗位。（5）進(jìn)行詳細(xì)的投資預(yù)算

五、選點及埋標(biāo)（1）點位應(yīng)選易于安置接收設(shè)備、視野開闊的位置。視場周國15度以上不應(yīng)有障礙物，以避兔GPS信號被吸收或遮擋。（2）點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源如電視臺、微波站等）．其距離不小于200m遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPP信號的干擾。（3）點位附近不應(yīng)有大面積水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體．以減弱多路徑效應(yīng)的影響。（4）點位應(yīng)選交通方便，有利于其他觀測手段擴(kuò)晨與聯(lián)測的地方。（5）點位應(yīng)選在地面基礎(chǔ)穩(wěn)定．易于點保存的地點。

（6）選點入員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計進(jìn)行踏勘，在實地按要求選定點位。（7）網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測及邊、點聯(lián)結(jié)。（8）當(dāng)所選點位需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測時．選點人員應(yīng)實地踏勘水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。標(biāo)志埋設(shè)點的標(biāo)石必須堅固、穩(wěn)定以利長久保存和使用。也可直接在基巖上嵌入金屬標(biāo)志。埋設(shè)完成后，應(yīng)提交以下資料：點的記錄GPS網(wǎng)的選點網(wǎng)圖土地占用的批準(zhǔn)文件與測量標(biāo)志委托保管書選點與埋石技術(shù)總結(jié)六、外業(yè)觀測計劃的擬定觀測工作是GPS測量的主耍外業(yè)工作。觀測開始之前，外業(yè)觀測計劃的擬定對于順利完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，保證測量精度度．提高工作效益都是極為重要的。依據(jù)（1）GPS網(wǎng)規(guī)模的大小。（2）點位精度及密度的要求。（3）GPS衛(wèi)星星座分布的幾何圖形強(qiáng)度。（4）參加作業(yè)的GPS接收機(jī)類型數(shù)量。（5）測區(qū)交通、通訊及后勤保障。觀測計劃的主要內(nèi)容(1)編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報圖；在高度角＞15度的限制下，輸入測區(qū)中心某一測站的概略坐標(biāo)，輸入日期和時間．應(yīng)使用不超過20天的星歷文件，即可編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報圖。（2）衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度；在GPS定位中，所測衛(wèi)星與觀測站所組成的幾何圖形，其強(qiáng)度因子可用空問位置因子（PDOP）來代表，無論是絕對定位還是相對定位，PDOP值不應(yīng)大于6。（3）選擇最佳的觀測時段：衛(wèi)星＞4顆且分布均勻，PDOP值小于6的時段就是最佳時段。（4）觀測區(qū)域設(shè)計與劃分：當(dāng)GPS網(wǎng)的點數(shù)較多，網(wǎng)的規(guī)模較大．而參加觀測的接收機(jī)數(shù)量有限，交通和通訊不便時，可實行分區(qū)觀測。為了增強(qiáng)網(wǎng)的整體性提高網(wǎng)的精度．相鄰分區(qū)應(yīng)設(shè)置公共觀測點，且公共點數(shù)量不得少干3個。

5）編排作業(yè)調(diào)度表：作業(yè)組在觀測前應(yīng)根據(jù)測區(qū)的地形、交通狀況、網(wǎng)的大小、精度的高低、儀器的數(shù)量、GPS網(wǎng)設(shè)計、衛(wèi)星預(yù)報表和測區(qū)的天時、地理環(huán)境等編制作業(yè)調(diào)度表，以提高工作效益。作業(yè)調(diào)度表包括觀測時段、測站號、測站名稱及接收機(jī)號等。七、外業(yè)觀測主要包括以下內(nèi)容：天線安置開機(jī)觀測氣象參數(shù)測定觀測記錄1.天線安置（1）在正常點位．天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，并安置在標(biāo)志中心的上方直接對中，天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡必須整平。（2）在特殊點位，當(dāng)天線需要在三角點覘標(biāo)的觀測臺或回光臺上時，可先將覘標(biāo)頂部拆除，以防上對GPS信號的遮擋。如果覘標(biāo)頂部無祛拆除，接收天線若安置在標(biāo)架內(nèi)觀測就會造成衛(wèi)星信號中斷。影響GPS測量精度、在這種情況下，可進(jìn)行偏心觀測。（3）天線的定向標(biāo)志應(yīng)指向正北，以減弱相位中心偏差的影響。天線定向誤差因定位精度不同而異，一般不應(yīng)超過正負(fù)3－5度。

(4）刮鳳天氣安置天線時，應(yīng)將天線進(jìn)行三方向固定，以防倒地碰壞。雷雨天氣安置天線時，應(yīng)注意將其底盤接地，以防雷擊天線。而且架設(shè)天線不宜過低，一般應(yīng)距地面1m以上。天線架設(shè)好后在圓盤間隔120度的三個方向分別量取天線高，三次測量結(jié)果之差不應(yīng)超過3mm，取其三次結(jié)果的平均值記入測量手薄中，天線高記錄取值到0.001m。

(5）測量氣象參數(shù)；在高精度GPS測量中，要求測定氣象元素。每時段氣象觀測應(yīng)不少于3次（時段開始、中間、結(jié)柬）氣壓讀至0.1mbar，氣溫讀至0.1℃．對一般城市及工程測量只記錄天氣狀況。

(6）復(fù)查點名并記入測量手薄中。將天線電纜與儀器進(jìn)行連接．經(jīng)檢查無誤后方能通電啟動儀器。2.開機(jī)觀測（1）當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等備項連接完全無誤后．方可接通電源，啟動接收機(jī)。開機(jī)后接收機(jī)有關(guān)指示顯示正常并通過自檢后，方能榆入有關(guān)測站和時段控制信息。（2）接收機(jī)在開始記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、信噪比、相位觀測量殘差，實時定位結(jié)果及其變化、存儲介質(zhì)記錄等情況。（3）一個時段觀測過程中，不允許進(jìn)行以下操作：關(guān)閉又重新啟動；進(jìn)行自測試（發(fā)現(xiàn)故障除外）改變衛(wèi)星高度角；改變天線位置；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。

（4）每一觀測時段中，氣象元素一般應(yīng)在始、中、末各觀測記錄一次，當(dāng)時段較長時可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。（5）在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認(rèn)真檢查電池容量是否充足外，作業(yè)中觀測人員不要遠(yuǎn)離按收機(jī)，聽到儀器的低電壓報警應(yīng)及時予以處理，否則可能會造成儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞或丟失。（6）儀器高一定要按規(guī)定始、末各量測一次，并及時輸入儀器及記入測量手薄中。（7）接收機(jī)在觀測過程中，不要靠近接收機(jī)使用對講機(jī)；雷雨季節(jié)．架設(shè)天線要防止雷擊，雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線。（8）觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項目經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成，且記錄與資料完整無誤后可遷站。（9）觀測過程申要隨時查看儀器內(nèi)存或硬盤容量，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。3.觀測記錄

l）觀測記錄觀測記錄由GPS接收機(jī)自動進(jìn)行，均記錄在存儲介質(zhì)（如硬盤、硬卡記憶卡等）上，其主要內(nèi)容有：載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元；同一歷元的測碼偽距觀測值；

GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)；實時絕對定位結(jié)果；測站控制信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息。2）觀測手薄觀測手薄是在GPS接收機(jī)啟動前和觀測過程中由觀測者實時填寫的。其記錄格式可參照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。觀測記錄和測量手薄都是GPS精密定位的依據(jù)．必須認(rèn)真、及時填寫．堅決杜絕事后補(bǔ)記或追記。外業(yè)觀測中存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)文件應(yīng)及時拷貝一式兩份，分別保存在專人保管的防水、防靜電的資料箱內(nèi)。存儲介質(zhì)的外面，應(yīng)當(dāng)貼制標(biāo)簽，注明文件名、網(wǎng)區(qū)名、點名、時段名、采集日期、測量手薄編號等。八、數(shù)據(jù)預(yù)處理對于兩臺及兩臺以上接收機(jī)同步觀測值進(jìn)行獨(dú)立基線向量（坐標(biāo)差）的平差計算叫基線解算，有的也叫觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理。預(yù)處理的主耍目的是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、加工整理、分流并產(chǎn)生各種專用信息文件，為進(jìn)一步平差計算做準(zhǔn)備。它的基本內(nèi)容是：（1）數(shù)據(jù)傳輸；將GPS接收機(jī)記錄的觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱疟P或其他介質(zhì)上。（2）數(shù)據(jù)分流：從原始記錄中，通過解碼將各種數(shù)據(jù)分類整理，剔除無效觀測值和冗余信息，形成各種數(shù)據(jù)文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等。

（3）統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式，將不同類型接收機(jī)的數(shù)據(jù)記錄格式、項目和采樣間隔，統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)化的丈件格式，以便統(tǒng)一處理。（4）衛(wèi)星軌道的標(biāo)準(zhǔn)化，采用多項式擬合法，平滑GPS衛(wèi)星每小時發(fā)送的軌道參數(shù)，使觀測時段的衛(wèi)星軌道標(biāo)準(zhǔn)化。（5）探測周跳、修復(fù)載波相位觀測值。（6）對觀測值迸行必要改正，在GPS觀測值中加入對流層改正，單頻接收的觀測值中加入電離層改正。

基線向量的解算一般采用多站、多時段自動處理的方法進(jìn)行，具體處理中應(yīng)注意以下幾個問題：（1）基線解算一般采用雙差相位觀測值，對于邊長超過30km的基線，解算時則可采用三差相位觀測值。（2）衛(wèi)星廣播星歷坐標(biāo)值可作為基線解的起算數(shù)據(jù)。對于特大城市的首級控制網(wǎng)，也可采用其他精密星歷作為基線解算的起算值。（3）基線解算中所需的起算點坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用；國家GPSA、B級網(wǎng)控制點或其他高級GPS網(wǎng)控制點已有的WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)。國家或城市較高等級控制點轉(zhuǎn)到WGS-84坐標(biāo)系后的坐標(biāo)值。不少于觀測30分鐘的單點定位結(jié)果的平差值提供的WGS-84系坐標(biāo)。

（4）在采用多臺接收機(jī)同步觀測的一同步時段中，可采用單基線模式解算，也可以只選獨(dú)立基線按多基線處理模式統(tǒng)一解算。（5）同一等級的GPS網(wǎng)．根據(jù)基線長度的不同．可采用不同的數(shù)據(jù)處理模型。若基線長小于0.8km，需采用雙差固定解；小于30km，可在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優(yōu)結(jié)果；大于30km時．則可采用三差解作為基線解算結(jié)果。（6）在同步觀測時間小于30分鐘時的快速定位基線．應(yīng)采用合格的雙差固定解作為基線解算的最終結(jié)果。九、觀測成果的外業(yè)檢核觀測成果的外業(yè)檢核是確保外業(yè)觀測質(zhì)量，實現(xiàn)預(yù)期定位精度的重要環(huán)節(jié)，所以當(dāng)觀測結(jié)束后，必須在測區(qū)及時對外業(yè)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢核何評價，以便及時發(fā)現(xiàn)不合格的成果，并根據(jù)情況采取淘汰或重測、補(bǔ)測措施。外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的評價標(biāo)準(zhǔn)良好（1）測站環(huán)境好，無信號干擾因素（2）觀測過程中大氣狀況穩(wěn)定（3）觀測到所有預(yù)報的衛(wèi)星（4）接收機(jī)工作正常，沒有或偶爾發(fā)生短暫的失鎖或故障報警，但很快就能排除。（5）測站上全部操作過程都符合規(guī)定，資料齊全（6）實時絕對定位解收斂平穩(wěn)合格（1）測站有明顯干擾因素（2）觀測過程中大氣狀況有明顯的波動（3）接收機(jī)運(yùn)行不太正常，多次出現(xiàn)失鎖或故障報警，且由于不能及時排除或多次積累致使10％的觀測數(shù)據(jù)無效（4）測站上全部操作過程基本符合規(guī)定（6）實時絕對定位解收斂過程有波動存疑（1）測站上信號干擾因素比較嚴(yán)重（2）觀測過程中失鎖或故障報警情況頻繁，約有20％的觀測數(shù)據(jù)無效（3）實時絕對定位解收斂過程波動較大不合格（2）由于多種因素影響，致使無效觀測數(shù)據(jù)多于30％（2）觀測衛(wèi)星少于4顆（3）實時絕對定位解收斂過程很困難1.重復(fù)觀測邊的檢核同一條基線邊若觀測了多個時段，則可得到多個邊長結(jié)果。這種具有多個獨(dú)立觀測結(jié)果的邊就是重復(fù)觀測邊。重復(fù)觀測邊的檢核內(nèi)容包括：1：計算不同時段觀測結(jié)果的互差，應(yīng)小于相應(yīng)類別規(guī)定精度的倍。2：同一條邊若有三個以上的觀測結(jié)果，則應(yīng)計算各時段結(jié)果的平均值。其中任一時段的結(jié)果與其平均值之差不應(yīng)超過相應(yīng)類別的規(guī)定精度。2環(huán)線閉合差的檢核當(dāng)觀測的基線邊構(gòu)成某種閉合圖形時，圖形的閉合差理論上應(yīng)為零，但是，由于各種觀測量誤差以及數(shù)據(jù)處理模型誤差等因素的綜合影響，致使閉合差一般不為零，通過對環(huán)線閉合差的檢核，可以有效地評定精度。假設(shè)閉合環(huán)中各基線邊的坐標(biāo)差之和為式中，為第I條基線邊的坐標(biāo)分量差，n為環(huán)中的基線邊數(shù)，則環(huán)線閉合差和全長相對閉合差為3同步閉合環(huán)的檢核當(dāng)環(huán)中各邊為多臺接收機(jī)同步觀測時，由于各邊是不獨(dú)立的；所以其閉合差應(yīng)恒為零但是由于模型誤差和處理軟伴的內(nèi)在缺陷，使得這種同步環(huán)的閑合差實際上仍可能不為零。這種閉合差一般數(shù)值根小，不至于對定位結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，所以也可把它作為成果質(zhì)量的一種檢核標(biāo)準(zhǔn)。對于三邊同步環(huán)，其坐標(biāo)分量閉合差應(yīng)小于下列數(shù)值為相應(yīng)級別規(guī)定的精度（按平均邊長計算）。

對于四站以上的多邊同步環(huán)?？梢援a(chǎn)生大量同步閉合環(huán)，在處理完各邊觀測值后，應(yīng)檢查一切可能的環(huán)閉合差。以右圖為例．A、B、C、D四站應(yīng)檢核（1）AB－BC－CA（2）AC－CD－DA

（3）AB－BD－DA（4）BC－CD－DB

（5）AB－BC－CD－DA

（6）AB－BD－DC－CA

（7）AD－DB－BC－CA

所有閉合環(huán)的分量閉合差不應(yīng)大于其中，n為閉合環(huán)中的邊數(shù)。4異步環(huán)閉合差的檢核無論采用單基線模式或多基線模式佰算基線都應(yīng)在整個GPS網(wǎng)選取一組完全的獨(dú)立基線構(gòu)成獨(dú)立環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉臺差和全長閉合差應(yīng)符合下式當(dāng)發(fā)現(xiàn)邊閉合數(shù)據(jù)或環(huán)閉合數(shù)據(jù)超出上述規(guī)定時，應(yīng)分析原因并對其中部分或全部成果重測。需要重測的邊，應(yīng)盡量安排在一起進(jìn)行同步觀惻。

在對經(jīng)過檢核超限的基線進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行野外返工觀測，基線返工應(yīng)注意如下幾個問題：（1）無論何種原因造成一個拄制點不能與兩條合格獨(dú)立基線相連結(jié)．在該點上都應(yīng)補(bǔ)測或重測不少于一條獨(dú)立基線。（2）可以舍棄在復(fù)測基線邊長較差、同步環(huán)閉合差、獨(dú)立環(huán)閉合差檢驗中超限的基線，但必須保證舍棄基線后的獨(dú)立環(huán)所含基線數(shù)不得超過有關(guān)規(guī)定，否則，應(yīng)重測該基線或者有關(guān)的同步圖形。（3）當(dāng)由于點位不符合GPS測量要求而造成一個測站重復(fù)觀測仍不能滿足限差的耍求時，則應(yīng)按技術(shù)設(shè)計要求重新選擇點位進(jìn)行觀測。十、技術(shù)設(shè)計書編寫1任務(wù)來源及工作量2測區(qū)概況3布網(wǎng)方案4選點與埋標(biāo)5觀測6數(shù)據(jù)處理7完成任務(wù)的措施十一、技術(shù)總結(jié)在GPS測量成果完成后，應(yīng)按要求編寫技術(shù)總結(jié)，內(nèi)容包括外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩部分1外業(yè)技術(shù)總結(jié)（1）測區(qū)及其位置，自然地理條件，交通，通訊及供電情況（2）任務(wù)來源，項目名稱，測區(qū)已有測量成果情況，本次施測的目的及基本精度要求（3）施工單位，施測時間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員的數(shù)量及技術(shù)狀況等。（4）作業(yè)儀器類型、精度、檢驗及使用狀況（5）點位觀測質(zhì)量的評價，埋石與重合點情況（6）聯(lián)測方法，完成各級點數(shù)量，補(bǔ)測與重測情況以及作業(yè)中存在問題的說明。（7）外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與野外數(shù)據(jù)檢核情況2內(nèi)業(yè)技術(shù)總結(jié)（1）數(shù)據(jù)處理方案，所采用的軟件，所采用的星歷，起算數(shù)據(jù)，坐標(biāo)系統(tǒng)以及無約束，約束平差情況（2）誤差檢驗及相關(guān)參數(shù)與平差結(jié)果的精度估計等（3）上交成果中存在的問題和需要說明的其他問題，建議或改進(jìn)意見（4）綜合附表與附圖上交資料（1）測量任務(wù)及技術(shù)設(shè)計書（2）點之記，環(huán)視圖，測量標(biāo)志委托保管書，選點資料與增石資料（3）接受設(shè)備，氣象及其他儀器的檢驗資料（4）外業(yè)觀測記錄，測量手薄及其他記錄（5）數(shù)據(jù)處理中生成的文件，資料和成果表以及GPS網(wǎng)及點圖（6）技術(shù)總結(jié)和成果驗收報告

GPS定位的觀測量、觀測方程和誤差分析§5.1GPS定位的方法與觀測量1.定位方法分類按參考點的不同位置劃分為：（1）絕對定位（單點定位）：在地球協(xié)議坐標(biāo)系中，確定觀測站相對地球質(zhì)心的位置。（2）相對定位：在地球協(xié)議坐標(biāo)系中，確定觀測站與地面某一參考點之間的相對位置。按用戶接收機(jī)作業(yè)時所處的狀態(tài)劃分：（1）靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)位置靜止不動，是固定的。靜止?fàn)顟B(tài)只是相對的，在衛(wèi)星大地測量中的靜止?fàn)顟B(tài)通常是指待定點的位置相對其周圍點位沒有發(fā)生變化，或變化極其緩慢，以致在觀測期內(nèi)可以忽略。（2）動態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)天線處于運(yùn)動狀態(tài)。在絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)和動態(tài)兩種形式。2.GPS動態(tài)定位發(fā)展特點（1）用戶多樣性：概括為地面行駛的車輛、水中航行的艦船和空中飛行的航空航天