GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用及精度分析

.緒論1.1引言GPS是全球定位系統(tǒng)（globalpositioningsystem）的英文縮寫，是跟隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展而建立的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它是利用在空間飛行的衛(wèi)星不斷向地面廣播發(fā)送某種頻率，并加載了一些特殊定位信息的無線電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)定位測(cè)量的定位系統(tǒng)。[1]全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是美國(guó)的國(guó)防部欲滿足軍事及民用部門對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航的需要求，始建于1973年的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，正在運(yùn)行的衛(wèi)星定位系統(tǒng)除了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）外，還有歐洲的Galileo系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和中國(guó)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)等。[2]1.2GPS在常規(guī)測(cè)量中的技術(shù)特點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)在測(cè)繪中得到廣泛的應(yīng)用，它有便攜性、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，深得廣大測(cè)繪工作者的喜愛。與經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)相比較，GPS定位技術(shù)有下面幾個(gè)特點(diǎn)：（1）定位精度高目前，在小于50km的基線上相對(duì)精度可以達(dá)1×10-6～2×10-6，100～500km的基線上精度可達(dá)10-6～10-7，大于1000km的基線精度可達(dá)10-8。隨著GPS技術(shù)的不斷完善，精度將進(jìn)一步提高。（2）觀測(cè)時(shí)間短根據(jù)精度的不同，測(cè)量一條基線所需的時(shí)間大約1～3h，在短基線的觀測(cè)時(shí)間會(huì)更短。（3）觀測(cè)站之間無需通視由于GPS測(cè)量不要求建立覘標(biāo)，所以測(cè)站之間不用相互通視，這就使點(diǎn)位的選擇更加靈活，并且提高了經(jīng)濟(jì)效益。雖然觀測(cè)站之間不需要通視，但為了接受的GPS衛(wèi)星信號(hào)不收干擾，需要保持觀測(cè)站的上空開闊。（4）操作簡(jiǎn)單現(xiàn)在的GPS測(cè)量自動(dòng)化程度很高，在測(cè)量中觀測(cè)員要做的也不多，只需安裝并開關(guān)一起、量取儀器高程、監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)、采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)和照看儀器不被外力侵?jǐn)_。儀器的重量和體積都很小，便于攜帶和搬運(yùn)，大大地減少了外業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。（5）提供三維坐標(biāo)在GPS測(cè)量中，不但精確測(cè)定測(cè)站的平面位置，還可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程，這為測(cè)繪工程提供了三維數(shù)據(jù)。[3]（6）全天候作業(yè)GPS測(cè)量工作可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)連續(xù)的進(jìn)行觀測(cè)，受天氣狀況影響小。2.GPS技術(shù)原理2.1GPS系統(tǒng)的組成GPS定位系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成（圖2-1）。圖2-1GPS系統(tǒng)的組成（1）空間星座部分GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的星座部分由24顆衛(wèi)星組成（圖2-2），其中3顆是備用衛(wèi)星，衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道平面，每個(gè)軌道4顆衛(wèi)星。[4]圖2-2GPS系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座（2）地面監(jiān)控部分地面控制部分主要起跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌和實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步及中心控制系統(tǒng)的重要作用，其在全球分布如圖2-3所示。圖2-3GPS地面監(jiān)控部分（3）用戶設(shè)備部分GPS系統(tǒng)的用戶設(shè)備部分主要起到接收并觀測(cè)衛(wèi)星信號(hào)、記錄和處理數(shù)據(jù)、提供導(dǎo)航定位信息等作用。2.2定位原理[5]GPS定位就是把衛(wèi)星看成是移動(dòng)的控制點(diǎn)，根據(jù)測(cè)量衛(wèi)星的星站距離進(jìn)行空間后方交會(huì)，確定地面接收機(jī)的位置[6]。（1）基本定位原理方程如圖2-4，圓心O為地球質(zhì)心，S為GPS衛(wèi)星，A為觀測(cè)站，rj是衛(wèi)星S在地球三維坐標(biāo)O-XYZ中的向量形式（由廣播星歷提供的軌道參數(shù)計(jì)算出），已知rj=(xjyjzj)，衛(wèi)星到觀測(cè)站的距離為AS（這由觀測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)得出），其向量形式是，e是ρ方向單位向量，待求量是向量Ri，其用三維坐標(biāo)表示為Ri=(XiYiZi)。圖2-4根據(jù)以上條件，列出向量方程為：（2-1）由（2-1）式，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)觀測(cè)量，而中有三個(gè)未知數(shù)，故至少在應(yīng)有3顆不同衛(wèi)星的才能解出式（2-1）的三個(gè)未知數(shù)。如圖2-5，圓心O為地球質(zhì)心，觀測(cè)站A，S1，S2,S3為三顆衛(wèi)星，即已知觀測(cè)值衛(wèi)星S1，S2，S3在地球三維坐標(biāo)系中的向量形式r1，r2，r3。求待求量。圖2-5由式（2-1）可立方程（2-2）║·║表示求向量的模，即長(zhǎng)度。亦即（2-3）由式（2-3）看出，只需知道3顆衛(wèi)星到測(cè)站的距離，就可以解出方程，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)定位。衛(wèi)星到測(cè)站的距離可由偽距觀測(cè)量（衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼）、載波相位觀測(cè)量（加載測(cè)距碼和導(dǎo)航信息的載波相位數(shù)測(cè)量）獲得。（2）偽距觀測(cè)值特性在實(shí)際測(cè)量工作中，我們不能直接觀測(cè)到衛(wèi)星幾何距離，而是觀測(cè)到包含了衛(wèi)星和接收機(jī)時(shí)鐘誤差和時(shí)間延遲誤差的偽距離，稱為偽距觀測(cè)值，它可表達(dá)為：（2-4）其中：c為光速；Ti為接收機(jī)收到信號(hào)時(shí)的鐘面讀數(shù)；Tj為衛(wèi)星在該信號(hào)發(fā)射時(shí)的鐘面讀數(shù)；TT為衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射時(shí)刻的GPS系統(tǒng)正確時(shí)間；為信號(hào)在真空中運(yùn)行時(shí)間=R/c，R為真空結(jié)合距離；為由于空氣中有電離層、對(duì)流層介質(zhì)而產(chǎn)生的延遲時(shí)間；為用戶接收機(jī)鐘與GPS系統(tǒng)確定時(shí)間的偏差；為衛(wèi)星鐘與GPS系統(tǒng)正確時(shí)間的偏差；對(duì)式（2-4）加以整理可得到下式（2-5）（2-6）由此可見，衛(wèi)星鐘差為已知的前提下，偽距為真空幾何距離加電離層延遲和對(duì)流層延遲，再加未知的衛(wèi)星接收機(jī)鐘差延遲，即（2-7）其中，通過信號(hào)傳播的電離層對(duì)流層的理論預(yù)先確定，可以由廣播星歷的計(jì)算確定，可以改寫成。由式（2-7）可以看出，共有四個(gè)未知數(shù)，X，Y，Z和△tu，觀測(cè)4顆衛(wèi)星的偽距可以唯一確定上述四個(gè)未知數(shù)。2.3工作原理GSP根據(jù)四顆衛(wèi)星解算出接收機(jī)的三維坐標(biāo)，其工作原理如圖2-4。圖2-4GPS工作原理3.GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例3.1項(xiàng)目概況為滿足廈門市集美區(qū)瓷窯路西段工程的需要，我院受廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)有限公司的委托，在設(shè)計(jì)線位周邊開展E級(jí)GPS點(diǎn)觀測(cè)，并在設(shè)計(jì)線位周邊開展四等水準(zhǔn)觀測(cè)。高程起算資料為三等“T10S3006”、“天馬南點(diǎn)”，高程成果為1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)成果。3.2作業(yè)依據(jù)（1）《城市測(cè)量規(guī)范》CJJ8-99（2）《公路勘測(cè)規(guī)范》JTGC10-2007（3）《城市測(cè)量規(guī)范》CJJ8-99（4）《測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》CH1002-95（5）《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》CH1003-953.3技術(shù)要求根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要，本工程平面控制網(wǎng)利用B級(jí)GPS點(diǎn)GB30、GB34作為起算數(shù)據(jù)，成果屬于92廈門坐標(biāo)系，中央子午線118°30′，1.5°帶高斯平面直角坐標(biāo)，城市高程投影面為0米，參考橢球體為克拉索夫斯基橢球體。數(shù)據(jù)外業(yè)采集是用6臺(tái)套Trimble4600LS型接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，每個(gè)同步環(huán)測(cè)量時(shí)間在50左右分鐘。基線預(yù)處理及基線向量網(wǎng)平差采用SpectraPrecisionSurveyOffice軟件進(jìn)行平差。水準(zhǔn)觀測(cè)以“T10S3006”、“天馬南點(diǎn)”為起算點(diǎn)，采用附和路線的形式布設(shè)，水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)、測(cè)站限差設(shè)置及成果取位等按《規(guī)范》及有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。3.4現(xiàn)場(chǎng)勘察選點(diǎn)、埋石及編號(hào)（1）實(shí)地選點(diǎn)首先，要在業(yè)內(nèi)利用現(xiàn)有資源對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)有個(gè)大致了解，比如谷歌地圖結(jié)合所提供的資料，了解測(cè)區(qū)的范圍。然后負(fù)責(zé)選點(diǎn)的人到達(dá)實(shí)地去進(jìn)行勘察，并結(jié)合設(shè)計(jì)路線做到對(duì)測(cè)區(qū)心里有底。根據(jù)實(shí)地情況及本工程的E級(jí)網(wǎng)精度要求，進(jìn)行選點(diǎn)。點(diǎn)位的選擇需要考慮的情況。選擇的地方易于安放儀器；視線開闊，點(diǎn)位明顯；兩點(diǎn)相互間隔需200米以上；視場(chǎng)周圍15°以上不要有障礙物，防止GPS信號(hào)被消減或吸收；點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源，以防磁場(chǎng)干擾；點(diǎn)位周圍不要有大面積水域等對(duì)衛(wèi)星信號(hào)接收有強(qiáng)烈干擾的物體。[7]點(diǎn)位周圍能較長(zhǎng)時(shí)間保存，遠(yuǎn)離施工地等動(dòng)工的地方；地面基礎(chǔ)要穩(wěn)固，以便于保存使用等。（2）埋石①控制點(diǎn)中心的要求埋石控制中心的要求：中心標(biāo)志均為Ф10cm×0.5cm的不銹鋼頂蓋，中間焊接著底部有螺絲帽Ф0.8cm的10cm實(shí)心不銹鋼螺絲。不銹鋼頂蓋中間有球面隆起，上面刻有“+”字架，不銹鋼標(biāo)志面上部刻有“福建省地質(zhì)測(cè)繪院測(cè)繪中心”字樣。其側(cè)面圖和俯視圖如圖3-1。圖3-1控制點(diǎn)中心標(biāo)志②常見的埋石點(diǎn)埋設(shè)規(guī)格如圖3-2。圖3-2常見埋石點(diǎn)埋設(shè)規(guī)格（3）編號(hào)根據(jù)本工程的實(shí)際情況和公司需求，點(diǎn)位編號(hào)是采用路段名及序號(hào)組成。實(shí)際編號(hào)情況是：字頭朝北標(biāo)注；相對(duì)北方向；上行在水泥面標(biāo)注埋設(shè)點(diǎn)的日期，下行標(biāo)注編號(hào)。編號(hào)由兩位字母和一個(gè)兩位數(shù)組成，字母部分是漢子“瓷窯”拼音首字母的大寫，數(shù)字部分是序號(hào)01～05。本次項(xiàng)目埋設(shè)的點(diǎn)編號(hào)分別是CY01、CY02、CY03、CY04、CY05。3.5GPS控制網(wǎng)的布設(shè)和分析GPS應(yīng)堅(jiān)持四原則：效率優(yōu)先原則、高精度原則、可靠性原則、低經(jīng)費(fèi)性原則。按照GPS精度的不同，把GPS測(cè)量精度分為AA、A、B、C、D、E六個(gè)等級(jí)，各個(gè)等級(jí)的固定誤差、比例誤差系數(shù)、相鄰點(diǎn)平均距離符合表3-1中的要求。相鄰點(diǎn)間的最小距離可以是平均距離的1/3～1/2，最大距離可以說平均距離的2～3倍。[8]相鄰點(diǎn)間基線長(zhǎng)度可按下公式表示：（3-1）式中：δ是GPS基線向量的弦長(zhǎng)中誤差(mm)，也就是等效距離誤差；a是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(diǎn)間的距離(km)。[9]表3-1GPS各種等級(jí)控制網(wǎng)精度要求級(jí)別固定誤差a(mm)比例誤差系數(shù)b(ppm)平均距離（km）AA≤3≤0.011000A≤5≤0.1300B≤8≤170C≤10≤510～15D≤10≤105～10E≤10≤200.2～5本次工程布設(shè)的是E級(jí)控制點(diǎn)，根據(jù)實(shí)地勘察和相關(guān)技術(shù)要求，布設(shè)時(shí)選擇了邊點(diǎn)混合連接式，布設(shè)時(shí)的基線長(zhǎng)度不能超過5km，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。具體如圖3-3所示。圖3-3GPS控制點(diǎn)網(wǎng)圖3.6GPS觀測(cè)的實(shí)施經(jīng)過一系列的準(zhǔn)備，選擇一晴朗天氣進(jìn)行靜態(tài)GPS控制測(cè)量，具體步驟大致如下：（1）前期準(zhǔn)備。把控制點(diǎn)周圍的遮擋物清除干凈，若測(cè)量過程中可能會(huì)碰到儀器等情況的要清理完全。檢查儀器是否正常，檢查電源是否正常。（2）安裝儀器。踩實(shí)腳架，使其大致水平，然后安裝基座，并對(duì)中、整平，用與儀器配套的鋼卷尺量天線高并記錄。（3）開機(jī)。儀器安裝好后給負(fù)責(zé)人報(bào)告，以便負(fù)責(zé)人根據(jù)團(tuán)隊(duì)情況安排開機(jī)事宜。負(fù)責(zé)人給出開機(jī)具體時(shí)間后到時(shí)間點(diǎn)就及時(shí)開機(jī)，開機(jī)后檢查接收機(jī)是否正常，然后把開機(jī)時(shí)間及接收機(jī)正常告知負(fù)責(zé)人。（4）記錄。開機(jī)后觀測(cè)者需要填寫外業(yè)觀測(cè)手薄，包括側(cè)站名、日期、時(shí)段號(hào)、天線高、觀測(cè)者、儀器號(hào)、開始時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間等等內(nèi)容，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理時(shí)有條不紊進(jìn)行。（5）接收機(jī)接受信號(hào)過程中，要時(shí)常查看，檢查接收機(jī)是否正常工作，電量是否充足，指示燈是否正常。觀測(cè)者不能遠(yuǎn)離儀器，要防止無關(guān)人員及牲畜在附近走動(dòng)破壞或碰撞儀器而導(dǎo)致重測(cè)等情況。觀測(cè)過程中有任何異常情況都要記錄在手薄中，并及時(shí)向負(fù)責(zé)人匯報(bào)。（6）關(guān)機(jī)。在約定好的時(shí)間或收到負(fù)責(zé)人的關(guān)機(jī)指示后關(guān)閉GPS接收機(jī)，并用配套鋼卷尺量天線高，然后把關(guān)機(jī)時(shí)間和量取的天線高記錄入手薄中并向負(fù)責(zé)人匯報(bào)。（7）收儀器。如果觀測(cè)前有通知過該站是不動(dòng)站則不收儀器等待下一次開機(jī)，如果不是則收起儀器，等待負(fù)責(zé)人安排交替去其他站。具體事宜就實(shí)地情況而安排。3.7觀測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理根據(jù)外業(yè)所得的數(shù)據(jù)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上使用SpectraPrecisionSurveyOffice軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并做一些相關(guān)的計(jì)算，所得成果如下所示：（1）無約束網(wǎng)平差平差統(tǒng)計(jì)成功平差的迭代數(shù)2網(wǎng)參考因子1.00卡方檢驗(yàn)(95%)合格精度置信水平95%自由度36后處理矢量統(tǒng)計(jì)參考因子1.00冗余號(hào)36.00先驗(yàn)標(biāo)量1.35控制坐標(biāo)比較點(diǎn)IDΔ東距Δ北距Δ高程Δ高度GB300.1650.004//GB34-0.0240.001//注：顯示的值是控制坐標(biāo)減去修整坐標(biāo)平差網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)ID東距（米）東距誤差（米）北距（米）北距誤差（米）高程（米）高程誤差（米）CY01460122.7570.0022723556.770.00218.730.005CY02460195.9250.0022723708.750.00320.1750.006CY03460853.5480.0032724126.8550.00428.0660.007CY04461023.5470.0012724200.2260.00231.7670.004CY05459984.3820.0022723353.0190.00216.0440.005GB30456397.9330.0042725566.8620.00419.8880.009GB34461840.4680.0022722801.1410.00224.0350.004TIOE0109461290.6540.0022722774.1530.00319.4570.006平差大地坐標(biāo)點(diǎn)ID緯度經(jīng)度高度（米）高度誤差（米）固定CY01北24°36'55.41285"東118°06'22.34270"-79.6970.005CY02北24°37'00.35888"東118°06'24.92836"-78.2510.006CY03北24°37'14.00757"東118°06'48.26526"-70.3380.007CY04北24°37'16.40755"東118°06'54.30168"-66.6300.004CY05北24°36'48.77819"東118°06'17.44428"-82.3850.005GB30北24°38'00.37619"東118°04'09.70222"-78.7270.009GB34北24°36'31.01178"東118°07'23.48075"-74.3060.004TIOE0109北24°36'30.08539"東118°07'03.93862"-78.9060.006誤差橢圓分量點(diǎn)ID半長(zhǎng)軸

(米)半短軸

(米)方位角\t"Frame1"CY010.0030.00245°\t"Frame1"CY020.0040.003154°\t"Frame1"CY030.0050.003156°\t"Frame1"CY040.0020.002169°\t"Frame1"CY050.0030.00361°\t"Frame1"GB300.0050.00445°\t"Frame1"GB340.0020.0022°\t"Frame1"TIOE01090.0040.003159°（2）網(wǎng)平差平差統(tǒng)計(jì)成功平差的迭代數(shù)2網(wǎng)參考因子1.00卡方檢驗(yàn)(95%)合格精度置信水平95%自由度36后處理矢量統(tǒng)計(jì)參考因子1.00冗余號(hào)36.00先驗(yàn)標(biāo)量1.35平差網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)ID東距(米)東距誤差(米)北距(米)北距誤差(米)高程(米)高程誤差(米)固定\t"Frame1"CY01460122.7910.0032723556.7750.00218.7300.005\t"Frame1"CY02460195.9590.0032723708.7500.00420.1750.006\t"Frame1"CY03460853.5700.0032724126.8340.00428.0660.007\t"Frame1"CY04461023.5660.0022724200.2000.00231.7670.004\t"Frame1"CY05459984.4170.0032723353.0320.00216.0440.005\t"Frame1"GB30456398.098?2725566.866?19.8880.009EN\t"Frame1"GB34461840.444?2722801.142?24.0340.004EN\t"Frame1"TIOE0109461290.6450.0032722774.1620.00419.4580.006平差大地坐標(biāo)點(diǎn)ID緯度經(jīng)度高度

(米)高度誤差

(米)固定\t"Frame1"CY01北24°36'55.41302"東118°06'22.34391"-79.6970.005\t"Frame1"CY02北24°37'00.35888"東118°06'24.92958"-78.2510.006\t"Frame1"CY03北24°37'14.00689"東118°06'48.26605"-70.3380.007\t"Frame1"CY04北24°37'16.40672"東118°06'54.30235"-66.6310.004\t"Frame1"CY05北24°36'48.77861"東118°06'17.44552"-82.3850.005\t"Frame1"GB30北24°38'00.37636"東118°04'09.70809"-78.7270.009EN\t"Frame1"GB34北24°36'31.01181"東118°07'23.47990"-74.3060.004EN\t"Frame1"TIOE0109北24°36'30.08570"東118°07'03.93829"-78.9060.006誤差橢圓分量點(diǎn)ID半長(zhǎng)軸

(米)半短軸

(米)方位角\t"Frame1"CY010.0030.00349°\t"Frame1"CY020.0050.004156°\t"Frame1"CY030.0060.004155°\t"Frame1"CY040.0030.00373°\t"Frame1"CY050.0030.00354°\t"Frame1"TIOE01090.0050.003159°平差GPS觀測(cè)變換參數(shù)方位角旋轉(zhuǎn)-3.003sec(95%)0.164sec比例因子0.99997264(95%)0.00000061（3）GNSS回路閉合結(jié)果摘要環(huán)的邊3環(huán)數(shù)20通過數(shù)20未通過次數(shù)0長(zhǎng)度

(米)Δ水平

(米)Δ垂直

(米)PPM通過/未通過標(biāo)準(zhǔn)0.0300.050最好0.0010.0000.202最壞0.016-0.03512.674平均環(huán)5916.3700.0060.0113.026標(biāo)準(zhǔn)誤差3500.3460.0170.0053.151（4）基線處理處理摘要觀測(cè)開始到解類型水平精度

(米)垂直精度

(米)X(米)Y(米)Z(米)大地方位角橢球距離(米)高度

(米)\t"Frame1"CY04→GB30(B8)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"GB30固定0.0090.0144354.5871673.2451224.921286°17'59"4823.090-12.147\t"Frame1"GB34→GB30(B7)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"GB30固定0.0110.0175349.6221552.7012497.744296°46'53"6104.723-4.477\t"Frame1"CY01→GB30(B19)\t"Frame1"CY01\t"Frame1"GB30固定0.0080.0133682.8531022.8731817.662298°11'23"4232.4210.929\t"Frame1"CY05→GB30(B14)\t"Frame1"CY05\t"Frame1"GB30固定0.0080.0133600.248885.0722004.347301°31'19"4214.5423.606\t"Frame1"GB34→TIOE0109(B3)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"TIOE0109固定0.0060.008481.449265.423-28.066267°02'00"550.455-4.609\t"Frame1"CY04→TIOE0109(B10)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"TIOE0109固定0.0060.011-513.580385.987-1300.883169°13'53"1450.817-12.262\t"Frame1"TIOE0109→CY03(B2)\t"Frame1"TIOE0109\t"Frame1"CY03固定0.0070.010650.452-281.8511232.194341°56'01"1421.5258.572\t"Frame1"TIOE0109→CY02(B4)\t"Frame1"TIOE0109\t"Frame1"CY02固定0.0090.0131150.359175.462847.149310°19'46"1439.3580.643\t"Frame1"GB34→CY05(B16)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"CY05固定0.0040.0081749.383667.611493.390286°24'08"1936.328-8.105\t"Frame1"GB34→CY01(B21)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"CY01固定0.0040.0071666.767529.819680.081293°35'18"1876.502-5.414\t"Frame1"GB34→CY02(B6)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"CY02固定0.0060.0091631.803440.890819.083298°44'14"1878.298-3.961\t"Frame1"GB34→CY03(B1)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"CY03固定0.0070.0101131.898-16.4281204.127323°10'40"1652.6773.964\t"Frame1"GB34→CY04(B12)\t"Frame1"GB34\t"Frame1"CY04固定0.0030.006995.029-120.5531272.824329°33'46"1620.0667.665\t"Frame1"CY04→CY05(B13)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"CY05固定0.0040.007754.348788.165-779.431230°39'01"1340.704-15.765\t"Frame1"CY05→CY01(B17)\t"Frame1"CY05\t"Frame1"CY01固定0.0040.007-82.615-137.793186.69134°01'04"246.2882.690\t"Frame1"CY04→CY01(B18)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"CY01固定0.0040.007671.734650.372-592.740234°18'03"1106.962-13.075\t"Frame1"CY04→CY02(B9)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"CY02固定0.0060.009636.787561.436-453.742239°08'12"962.520-11.637\t"Frame1"CY04→CY03(B11)\t"Frame1"CY04\t"Frame1"CY03固定0.0090.011136.877104.109-68.716246°29'34"185.152-3.726\t"Frame1"CY02→CY03(B5)\t"Frame1"CY02\t"Frame1"CY03固定0.0100.013-499.907-457.331385.02457°23'23"779.2537.906（5）成果驗(yàn)收檢驗(yàn)驗(yàn)收概要已處理合格標(biāo)志失敗1919003.8水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的外業(yè)采集和內(nèi)業(yè)處理（1）外業(yè)觀測(cè)觀測(cè)采用中絲讀數(shù)法進(jìn)行單程觀測(cè)。用經(jīng)檢驗(yàn)合格的DS3水準(zhǔn)儀及三米區(qū)格式雙面木質(zhì)標(biāo)尺進(jìn)行四等水準(zhǔn)觀測(cè)。每天觀測(cè)前儀器i角均按規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)。讀數(shù)采用中絲測(cè)高法，直接讀距離，觀測(cè)順序?yàn)楹?、后、前、前，觀測(cè)數(shù)據(jù)采用HP掌上電腦按elerce程序進(jìn)行記錄。前后視距不超過3米，視距累積差不超過10米，視距長(zhǎng)不超過100米，各測(cè)段均采用偶數(shù)站進(jìn)站。（2）水準(zhǔn)路線圖圖3-4水準(zhǔn)路線圖（3）內(nèi)業(yè)處理①電子手簿通訊至臺(tái)式機(jī)后輸出原始數(shù)據(jù)及測(cè)段匯總，經(jīng)檢驗(yàn)無誤后，轉(zhuǎn)入平差計(jì)算工作。②繪制水準(zhǔn)路線圖，手工計(jì)算整條路線段水準(zhǔn)高差及匯總高差。③因本測(cè)區(qū)地勢(shì)高差及相鄰點(diǎn)之間緯差較小，正常水準(zhǔn)面不平行改正均小于0.1mm，所以外業(yè)高差忽略正常水準(zhǔn)面不平行改正，只加入水準(zhǔn)標(biāo)尺名義長(zhǎng)度，計(jì)算路線外業(yè)高差。④平差計(jì)算前各項(xiàng)原始觀測(cè)記錄成果均進(jìn)行200%檢查后，轉(zhuǎn)入平差計(jì)算工作。⑤平差計(jì)算采用商業(yè)軟件“清華山維NASEW95平差系統(tǒng)”進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，以滿足設(shè)計(jì)施工的需要。成果取位按《規(guī)范》要求執(zhí)行。（4）處理結(jié)果把所測(cè)數(shù)據(jù)輸入平差軟件“清華山維NASEW95平差系統(tǒng)”，處理結(jié)果如下：**控制網(wǎng)概況**①本成果為按[高程]網(wǎng)處理的[平差]成果數(shù)據(jù)庫為:F:\瓷窯計(jì)算\20130123.MSM②控制網(wǎng)中:直高間高H點(diǎn)待定807固定002特類000③平差前后基本觀測(cè)量中誤差情況:觀測(cè)值平差前平差后直接高差0.0030000.008742④控制網(wǎng)中最大誤差情況:最大點(diǎn)位誤差=0.01425米最大點(diǎn)間誤差=0.01337米閉合差統(tǒng)計(jì)表序號(hào)閉合差權(quán)倒數(shù)限差10.0285010.630.06520觀測(cè)值中誤差=0.008742m閉合差信息如下：序號(hào)<1>是附合高程TS36TE109CY01CY05CY02CY04CY03MD1TMN[點(diǎn)名對(duì)照表]點(diǎn)名全名T10S3006TS36天馬南點(diǎn)TMNT10E0109TE109CY01CYO1CY02CY02CY03CY03CY04CY04CY05CYO5[水準(zhǔn)測(cè)量成果表]前視點(diǎn)后視點(diǎn)高差值改正數(shù)改正后值路線長(zhǎng)備注TS36TE10910.28-0.009310.2707TE109CY01-0.716-0.0046-0.7206CY01CY05-2.6855-0.0007-2.6862CY05CY024.128-0.00124.1268CY02CY0411.5985-0.007211.5913CY04CY03-3.7135-0.0006-3.7141CY03MD13.9585-0.00483.9537MD1TMN0.0475-0.00010.0474[和]=0段數(shù)=0[高差誤差表]點(diǎn)名點(diǎn)名高差中誤差高差備注TS36TE1090.013410.2707TE109CY010.0105-0.7206CY01CY050.0043-2.6862CY05CY020.00574.1268CY02CY040.012411.5913CY04CY030.0042-3.7141CY03MD10.01063.9537MD1TMN0.0020.0474[高程成果表]點(diǎn)名等級(jí)標(biāo)石HMH備注TS366.126固定點(diǎn)TMN28.995固定點(diǎn)TE10916.3970.013CY0115.6760.014CY0512.990.014CY0217.1170.014CY0428.7080.011CY0324.9940.011MD128.9480.0023.9GPS控制網(wǎng)平差與水準(zhǔn)觀測(cè)高程網(wǎng)平差的高程及有關(guān)數(shù)據(jù)比較把GPS控制網(wǎng)與水準(zhǔn)控制網(wǎng)所得的點(diǎn)CY01、CY02、CY03、CY04、CY05高程有關(guān)的數(shù)據(jù)做一些比較如下：表3-2高程有關(guān)數(shù)據(jù)比較點(diǎn)名高程高差中誤差GPS網(wǎng)水準(zhǔn)網(wǎng)△H路線及方向GPS網(wǎng)水準(zhǔn)網(wǎng)△hGPS網(wǎng)水準(zhǔn)網(wǎng)CY0118.7315.6763.054////0.0050.014CY0516.04412.993.054CY01→CY05-2.69-2.6862-0.0040.0050.014CY0220.17517.1173.058CY05→CY024.1654.12680.03820.0060.014CY0431.76728.7083.059CY02→CY0411.611.59130.00870.0040.011CYO328.06624.9943.072CY04→CY03-3.72-3.7141-0.0060.0070.011注：上表點(diǎn)名排序以水準(zhǔn)網(wǎng)的依據(jù)所排，△H、△h為GPS網(wǎng)減水準(zhǔn)網(wǎng)。從上表不難看出：GPS控制網(wǎng)與水準(zhǔn)網(wǎng)所得高程有一定的相差，但差值在一個(gè)常數(shù)3.05左右浮動(dòng)，且浮動(dòng)不大；GPS網(wǎng)與水準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理所得的高差相差不大；兩者中誤差計(jì)算原始數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系不大，不具有可比性。3.10成果表控制點(diǎn)成果表項(xiàng)目名稱:瓷窯路工程等級(jí):E級(jí)GPS坐標(biāo)系統(tǒng):92廈門坐標(biāo)系高程系統(tǒng):1985國(guó)家高程基準(zhǔn)施測(cè)單位:施測(cè)日期:點(diǎn)號(hào)標(biāo)志類型X(m)Y(m)H(m)備注CY01砼標(biāo)2723556.775460122.79115.676四等水準(zhǔn)高程CY02砼標(biāo)2723708.750460195.95917.117四等水準(zhǔn)高程CY03砼標(biāo)2724126.834460853.57024.994四等水準(zhǔn)高程CY04砼標(biāo)2724200.200461023.56628.708四等水準(zhǔn)高程CY05鉚釘2723353.032459984.41712.990四等水準(zhǔn)高程4GPS控制測(cè)量精度分析4.1GPS測(cè)量誤差來源全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS的測(cè)量，實(shí)際上就是通過地面設(shè)備接收天上衛(wèi)星傳送的信息來確定地面點(diǎn)位置的過程。從這當(dāng)中不難看出，GPS測(cè)量的誤差來源可以分作三個(gè)部分，分別是地面接收設(shè)備、GPS衛(wèi)星以及衛(wèi)星信號(hào)的傳播過程。當(dāng)然，在一些特殊的測(cè)量中還需要考慮其他的因素。根據(jù)誤差來源的幾大部分，表4-1給出了GPS測(cè)量的誤差分類及各項(xiàng)誤差對(duì)距離測(cè)量的影響[10]表4-1GPS測(cè)量誤差的分類及對(duì)距離測(cè)量的影響誤差來源對(duì)距離測(cè)量的影響（m）衛(wèi)星部分①星歷誤差；②鐘誤差；③相對(duì)論效應(yīng)1.5～15信號(hào)傳播①電離層；②對(duì)流層；③多路徑效應(yīng)1.5～15信號(hào)接收①鐘的誤差；②位置誤差；③天線相位中心變化1.5～5其他影響①地球潮汐；②負(fù)荷潮1.04.2消除或減弱常用手段GPS測(cè)量誤差安性質(zhì)可以分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差，其中系統(tǒng)誤差是主要的誤差源，對(duì)測(cè)量結(jié)果精度影響比偶然誤差大，但系統(tǒng)誤差有一定的規(guī)律，可以按一定的方法或技術(shù)手段消除或者減弱。[11]現(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況和理論知識(shí)的了解，對(duì)消除或減弱某些誤差的方法和技術(shù)手段做一些簡(jiǎn)單的介紹和分析。造成多路徑誤差的原因是因?yàn)闇y(cè)站周圍的地物反射衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)天線和直接來自衛(wèi)星的信號(hào)產(chǎn)生干涉而造成的，因此欲消弱多路徑誤差，測(cè)站點(diǎn)的選擇顯得相當(dāng)重要：選擇遠(yuǎn)離大