GPS控制網(wǎng)基線解算的原則

劉振霞

（河北省制圖院，河北 石家莊 050031）

1 引言

GPS基線解算就是利用GPS觀測值，通過數(shù)據(jù)處理，得到測站的坐標或測站間的基線向量值?；€向量是GPS最基本的觀測量，基線向量的質(zhì)量是提高GPS控制網(wǎng)整體質(zhì)量水平的關(guān)鍵。本文圍繞著如何提高基線觀測質(zhì)量，如何選取基線，如何剔除壞基線以及質(zhì)量分析等問題進行應(yīng)用性的分析討論。

2 GPS控制基本作業(yè)流程

在大地測量和工程控制測量應(yīng)用中，一般采用多臺接收機進行組網(wǎng)觀測。每天觀測完成后，對當天的觀測結(jié)果，用廠商提供的后處理軟件和接收機采集的廣播星歷進行基線處理，并進行初步平差；全網(wǎng)觀測完畢后，再進行網(wǎng)平差，以提高全網(wǎng)的成果精度并使網(wǎng)中各點的精度盡可能均勻；最后用已知坐標進行約束平差，求出各待定點的最終成果。

3 通過基線解算結(jié)果來分析GPS野外數(shù)據(jù)的觀測質(zhì)量

GPS野外數(shù)據(jù)的觀測質(zhì)量直接影響到定位的精度，及時有效地對野外觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢測，及早發(fā)現(xiàn)異常情況，不僅可以保證觀測數(shù)據(jù)的可靠性，同時，一旦發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)存在問題，可以進一步分析產(chǎn)生問題的原因是接收機出了問題，還是觀測環(huán)境不夠理想，還是人為的原因，以便迅速準確做出判斷，調(diào)整作業(yè)計劃，采取措施，避免漏測和不必要的重復(fù)，節(jié)約時間，提高效率。

基線解算時所設(shè)定的起點坐標不準確，會導致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差。在實際工作中，只有盡量提高起點坐標的準確度，以避免這種情況的發(fā)生。要解決基線起點坐標不準確的問題，可以在進行基線解算時，使用坐標準確度較高的點作為基線解算的起點，較為準確的起點坐標可以通過進行較長時間的單點定位或通過與WGS-84坐標較準確的點聯(lián)測得到；也可以采用在進行整網(wǎng)的基線解算時，所有基線起點的坐標均由一個點坐標衍生而來，使得基線結(jié)果均具有某一系統(tǒng)偏差，然后，再在GPS網(wǎng)平差處理時，引入系統(tǒng)參數(shù)的方法加以解決。

少數(shù)衛(wèi)星的觀測時間太短，導致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準確確定，從而影響該衛(wèi)星參與的基線解算精度。關(guān)于衛(wèi)星觀測時間太短這類問題的判斷比較簡單，只要查看觀測數(shù)據(jù)的記錄文件中有關(guān)對與每個衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量就可以了，有些數(shù)據(jù)處理軟件還輸出衛(wèi)星的可見性圖，這就更直觀了。若某顆衛(wèi)星的觀測時間太短，則可以刪除該衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，不讓它們參加基線解算，這樣可以保證基線解算結(jié)果的質(zhì)量。

周跳太多的判別，在整個觀測時段里，有個別時間段里周跳太多，致使周跳修復(fù)不完善。對于衛(wèi)星觀測值中周跳太多的情況，可以從基線解算后所獲得的觀測值殘差上來分析。目前，大部分的基線處理軟件一般采用的雙差觀測值，當在某測站對某顆衛(wèi)星的觀測值中含有未修復(fù)的周跳時，與此相關(guān)的所有雙差觀測值的殘差都會出現(xiàn)顯著的整數(shù)倍的增大。

多路徑效應(yīng)、對流層或電離層折射影響的判別

我們也是通過觀測值殘差進行的。不過與整周跳變不同的是，當路徑效應(yīng)嚴重、對流層或電離層折射影響過大時，觀測值殘差不是象周跳未修復(fù)那樣出現(xiàn)整數(shù)倍的增大，而只是出現(xiàn)非整數(shù)倍的增大，一般不超過1周，但卻又明顯地大于正常觀測值的殘差。通過提高截止高度角，剔除易受對流層或電離層影響的低高度角觀測數(shù)據(jù)。但這種方法，具有一定的盲目性，因為，高度角低的信號，不一定受對流層或電離層的影響就大。

4 基線解算的一般原則

要進行GPS網(wǎng)平差，首先必須提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)。提取基線向量時需要遵循以下幾項原則：必須選取相互獨立的基線，若選取了不相互獨立的基線，則平差結(jié)果會與真實的情況不相符合；選取的基線應(yīng)構(gòu)成閉合的幾何圖形；選取質(zhì)量好的基線向量，基線質(zhì)量的好壞，可以依據(jù) RMS、RDOP、RATIO、同步環(huán)閉和差、異步環(huán)閉和差和重復(fù)基線較差來判定；取能構(gòu)成邊數(shù)較少的異步環(huán)的基線向量；選取邊長較短的基線向量。

5 GPS網(wǎng)的三維無約束平差的主要作用

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 由于三維無約束平差的結(jié)果完全取決于GPS網(wǎng)的布設(shè)方法和GPS觀測值的質(zhì)量，因此，三維無約束平差的結(jié)果就完全反映了GPS網(wǎng)本身的質(zhì)量好壞，如果平差結(jié)果質(zhì)量不好，則說明GPS網(wǎng)的布設(shè)或GPS觀測值的質(zhì)量有問題；反之，則說明GPS網(wǎng)的布設(shè)或GPS觀測值的質(zhì)量沒有問題。

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 在進行GPS網(wǎng)的三維無約束平差時，如果指定網(wǎng)中某點準確的WGS-84坐標作為起算點，則最后可得到的GPS網(wǎng)中各個點經(jīng)過了平差處理的在WGS-84系下的坐標。

為將來可能進行的高程擬合，提供經(jīng)過了平差處理的大地高數(shù)據(jù) 用GPS水準替代常規(guī)水準測量獲取各點的正高或正常高是目前GPS應(yīng)用中一個較新的領(lǐng)域，現(xiàn)在一般采用的是利用公共點進行高程擬合的方法。在進行高程擬合之前，必須獲得經(jīng)過平差的大地高數(shù)據(jù)，三維無約束平差可以提供這些數(shù)據(jù)。

6 結(jié)束語

GPS控制網(wǎng)外業(yè)設(shè)站時間一般為30-60分鐘，相對較長。如何通過內(nèi)業(yè)嚴謹細致的基線處理工作，盡可能地找出基線不合格的原因。無疑會提高GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量和工作效率。

[1]徐紹銓,等.GPS 測量原理及應(yīng)用[M].武漢:武漢大學出版社,2003.

[2]李征航,黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學出版社,2005.