測(cè)繪畢業(yè)設(shè)計(jì)--rtk技術(shù)在施工測(cè)量中的控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p><b>　　土木工程系</b></p><p>　　2010年6月18日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目RTK技術(shù)在施工測(cè)量中的控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。</

2、p><p>　　近年來(lái)由于GPS系統(tǒng)進(jìn)一步穩(wěn)定和完善,計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他相應(yīng)學(xué)科的迅猛發(fā)展,GPS技術(shù)也隨之愈來(lái)愈穩(wěn)定成熟,該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)日益凸現(xiàn),其在測(cè)繪精度、速度和經(jīng)濟(jì)效益方面都大大優(yōu)于目前的常規(guī)測(cè)量技術(shù)手段,已成為工程測(cè)量的主要方法。對(duì)于級(jí)別高的控制測(cè)量由相對(duì)靜態(tài)定位技術(shù)完成，應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可達(dá)到厘米級(jí)的精度,很多生產(chǎn)單位已把RTK技術(shù)作為低等級(jí)測(cè)量的主要手段。在具體的實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中,由于受傳統(tǒng)控制思路

3、,以及現(xiàn)行規(guī)范不匹配的影響,相應(yīng)資料較少,導(dǎo)致基于RTK的GPS控制網(wǎng)效益還沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)化?？刂凭W(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)施測(cè)量的基礎(chǔ)性工作，它是在網(wǎng)的精確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面,尋求控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的最佳方案。以實(shí)際設(shè)計(jì)效率高而且耗費(fèi)少為原則。在能保證實(shí)測(cè)網(wǎng)質(zhì)量要求的前提下以最經(jīng)濟(jì)為原則，這就要合理地確定重復(fù)設(shè)站率以及具體地分配網(wǎng)點(diǎn)上的重復(fù)設(shè)站次數(shù)，找出針對(duì)不同工程提出最適合工程的控制網(wǎng)優(yōu)化方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

4、RTK;控制網(wǎng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)處理；控制測(cè)量；</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of the subject construction technology in the measurement of the gps-rtk control network optimization design.<

5、/p><p>　　In recent years, due to stabilize and improve the GPS system, computer technology and other related disciplines, GPS technology rapid development of more mature, stable and the technical advantages, th

6、e protruding in surveying and mapping accuracy, speed and economic benefit are much better than the conventional measure current technology, has become a major method of engineering surveying. For high level of control m

7、easure relative static positioning technology, application of RTK technology re</p><p>　　Key words： RTK;Control net；Optimization design；The data processing；Control measure；</p><p><b>　　目

8、 錄</b></p><p>　　第 1 章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1前言- 1 -</p><p>　　1.1.1GPS與控制網(wǎng)概述- 1 -</p><p>　　1.1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀- 2 -</p><p>　　1.1.3課題研究的目標(biāo)和意義- 4 -</p>

9、;<p>　　1.2課題研究的主要內(nèi)容- 5 -</p><p>　　第 2 章 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述- 6 -</p><p>　　2.1控制網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化基本概念- 6 -</p><p>　　2.2 RTK的控制網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化- 7 -</p><p>　　第 3 章 全球定位系統(tǒng)與控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)- 10 -<

10、/p><p>　　3.1全球定位系統(tǒng)- 10 -</p><p>　　3.1.1GPS組成與定位原理- 10 -</p><p>　　3.1.2基本觀測(cè)量及其誤差分析- 13 -</p><p>　　3.1.3GPS定位分類- 16 -</p><p>　　3.1.4 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理- 17 -</p&

11、gt;<p>　　3.1.5 GPS的應(yīng)用- 19 -</p><p>　　3.2 工程控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)- 21 -</p><p>　　3.2.1工程控制網(wǎng)的分類與作用- 21 -</p><p>　　3.2.2 控制網(wǎng)布設(shè)形式- 21 -</p><p>　　3.2.3工程控制網(wǎng)的基準(zhǔn)與建立方法- 25 -</p

12、><p>　　3.2.4平面坐標(biāo)系的選擇與確定- 26 -</p><p>　　3.2.5工程控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)與埋石- 29 -</p><p>　　3.3工程控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理- 31 -</p><p>　　3.3.1GPS野外數(shù)據(jù)采集- 31 -</p><p>　　3.3.2GPS工程控制網(wǎng)的平差與轉(zhuǎn)換

13、- 32 -</p><p>　　3.4工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)- 38 -</p><p>　　3.4.1控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容- 38 -</p><p>　　3.4.2 具體案例分析- 40 -</p><p>　　3.4.3控制網(wǎng)優(yōu)化方案- 54 -</p><p>　　第 4 章 設(shè)計(jì)方案在工程實(shí)例中的

14、應(yīng)用- 57 -</p><p>　　4.1 任務(wù)來(lái)源及工作量- 57 -</p><p>　　4.2 測(cè)區(qū)概況- 58 -</p><p>　　4.3 布網(wǎng)方案- 59 -</p><p>　　4.3.1 技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)與基準(zhǔn)設(shè)計(jì)- 59 -</p><p>　　4.3.2 方案設(shè)計(jì)的技術(shù)分析- 60 -

15、</p><p>　　4.3.3 GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)及施測(cè)方法- 60 -</p><p>　　4.3.4 方案比較- 64 -</p><p>　　4.3.5 所選方案的精度分析- 66 -</p><p>　　4.4 選點(diǎn)與埋標(biāo)- 68 -</p><p>　　4.4.1 選點(diǎn)- 68 -</p>

16、<p>　　4.4.2 標(biāo)志埋設(shè)- 69 -</p><p>　　4.5 外業(yè)觀測(cè)- 70 -</p><p>　　4.5.1 外業(yè)作業(yè)原則- 70 -</p><p>　　4.5.2 觀測(cè)時(shí)段的選擇- 70 -</p><p>　　4.5.3 外業(yè)作業(yè)方案- 72 -</p><p>　　4

17、.5.4 觀測(cè)工作的主要技術(shù)指標(biāo)- 74 -</p><p>　　4.6 數(shù)據(jù)處理- 74 -</p><p>　　4.6.1 粗加工- 74 -</p><p>　　4.6.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理- 75 -</p><p>　　4.7 結(jié)束語(yǔ)- 77 -</p><p>　　第 5 章 結(jié)論與展望- 78 -

18、</p><p>　　5.1 總結(jié)- 78 -</p><p>　　5.2 進(jìn)一步需要研究的工作- 78 -</p><p>　　致 謝- 80 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 81 -</p><p>　　附 錄- 83 -</p><p>　　外文資料及譯文- 8

19、6 -</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書- 102 -</p><p>　　設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)劃表- 105 -</p><p><b>　　第 1 章 緒論</b></p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>　　1.1.1GPS與控

20、制網(wǎng)概述</p><p>　　全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS），又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的需要。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星；地面上的1個(gè)主控站、

21、3個(gè)數(shù)據(jù)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。最少只需其中3顆衛(wèi)星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯(lián)接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼出來(lái)的位置就越精確。</p><p>　　該系統(tǒng)由美國(guó)政府于20世紀(jì)70年代開(kāi)始進(jìn)行研制并于1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機(jī)即可使用該服務(wù)，無(wú)需另外付費(fèi)。GPS信號(hào)分為民用的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS，Standard Positioning Servi

22、ce）和軍規(guī)的精確定位服務(wù)（PPS，Precise Positioning Service）兩類。由于SPS無(wú)須任何授權(quán)即可任意使用，原本美國(guó)因?yàn)閾?dān)心敵對(duì)國(guó)家或組織會(huì)利用SPS對(duì)美國(guó)發(fā)動(dòng)攻擊，故在民用訊號(hào)中人為地加入誤差(即SA政策，Selective Availability)以降低其精確度，使其最終定位精確度大概在100米左右；軍規(guī)的精度在十米以下。2000年以后，克林頓政府決定取消對(duì)民用訊號(hào)的干擾。因此，現(xiàn)在民用GPS也可以達(dá)到十

23、米左右的定位精度。</p><p>　　GPS定位技術(shù)的高度自動(dòng)化及其所達(dá)到的高精度，也引起了廣大測(cè)量工作者的極大興趣。全球定位系統(tǒng)（GPS）在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)拓、軟件和硬件的開(kāi)發(fā)等方面都取得了迅速發(fā)展。當(dāng)初，設(shè)計(jì)GPS系統(tǒng)的主要目的是應(yīng)用于導(dǎo)航、收集情報(bào)等軍事目的。但是，后來(lái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)表明，GPS系統(tǒng)不僅可以到達(dá)上述的目的，而且用GPS衛(wèi)星發(fā)來(lái)的導(dǎo)航定位信號(hào)能夠進(jìn)行厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的精度的靜待相對(duì)

24、定位，米級(jí)至亞米級(jí)精度的動(dòng)態(tài)定位，亞米級(jí)至厘米級(jí)精度的速度測(cè)量和毫米級(jí)的時(shí)間測(cè)量。因此，GPS系統(tǒng)展現(xiàn)了及其廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　大地控制網(wǎng)簡(jiǎn)稱“大地網(wǎng)”，是水平控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)的總稱。水平控制圖用三角測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量建立，配合天文測(cè)量、重力測(cè)量、高程測(cè)量，并歸算到參考橢球面上，以推算出各大地點(diǎn)的大地坐標(biāo)，作為平面位置的基本控制。高程控制網(wǎng)用水準(zhǔn)測(cè)量建立，結(jié)合天文測(cè)量、重力測(cè)量，推算出各水準(zhǔn)點(diǎn)的高

25、程，作為高程的基本控制，簡(jiǎn)稱為“水準(zhǔn)網(wǎng)”。GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中 。時(shí)至今日，可以說(shuō)GPS定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段建立大地控制網(wǎng)。 我們一般將應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。歸納起來(lái)大致可以將GPS網(wǎng)分為兩大類：</p><p>　　一類是全球或全國(guó)性的高精度GPS網(wǎng)，這類GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里至上萬(wàn)公里， 其

26、主要任務(wù)是做為全球高精度坐標(biāo)框架或全國(guó)高精度坐標(biāo)框架，為全球性地球動(dòng)力學(xué)和空間科學(xué)方面的科學(xué)研究工作服務(wù)，或用以研究地區(qū)性的板塊運(yùn)動(dòng)或地殼形變規(guī)律等問(wèn)題。</p><p>　　另一類是區(qū)域性的 GPS網(wǎng)，包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng)，GPS工程網(wǎng)等，這類網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間的距離為幾公里至 幾十公里，其主要任務(wù)是直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。</p><p>　　1.1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p>

27、<p>　　GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，發(fā)展全球定位系統(tǒng)（GPS）已經(jīng)成為各國(guó)導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的標(biāo)志。全球定位系統(tǒng)（GPS）的迅速發(fā)展，引起了各國(guó)軍事部門和廣大民用部門的普遍關(guān)注。</p><p>　　全球四大衛(wèi)星定位系統(tǒng):</p><p>　　美國(guó)GPS：由美國(guó)國(guó)防部于20世紀(jì)7

28、0年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研制，于1993年全部建成。1994年，美國(guó)宣布在10年內(nèi)向全世界免費(fèi)提供GPS使用權(quán)，但美國(guó)只向外國(guó)提供低精度的衛(wèi)星信號(hào)。據(jù)信該系統(tǒng)有美國(guó)設(shè)置的“后門”，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)可以關(guān)閉對(duì)某地區(qū)的信息服務(wù)。歐盟“伽利略”：1999年，歐洲提出計(jì)劃，準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星，組成“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。今年該計(jì)劃正式啟動(dòng)。俄羅斯“格洛納斯”：尚未部署完畢。始于上世紀(jì)70年代，需要至少18顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全境；如要提供全球定

29、位服務(wù)，則需要24顆衛(wèi)星。中國(guó)“北斗”：2003年我國(guó)北斗一號(hào)建成并開(kāi)通運(yùn)行，不同于GPS，“北斗”的指揮機(jī)和終端之間可以雙向交流。去年5月12日四川大地震發(fā)生后，北京武警指揮中心和四川武警部隊(duì)運(yùn)用“北斗”進(jìn)行了上百次交流。北斗二號(hào)系列衛(wèi)星今年起將進(jìn)入組網(wǎng)高峰期，預(yù)計(jì)在2015年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。</p><p>　　在衛(wèi)星與地面站之間信號(hào)的傳送方式上，美國(guó)GPS的衛(wèi)星信號(hào)上傳和控制部分均

30、處于同一個(gè)波段，而伽利略全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)則有3個(gè)波段分別傳送，因此可使地面系統(tǒng)在任何時(shí)候都可以同任何一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行信號(hào)傳遞。此外，美國(guó)GPS只有28顆衛(wèi)星，而伽利略全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)由30顆衛(wèi)星組成，因此全球覆蓋面更廣，并且衛(wèi)星定位的精度也比GPS提高了10倍以上，可以達(dá)到1至3米左右。 現(xiàn)在大家所熟悉的美國(guó)GPS由于在建立之初是應(yīng)用于軍事，因此對(duì)民用領(lǐng)域有許多限制。例如目前GPS的精度雖然可以達(dá)到10米以內(nèi)，但美國(guó)考慮到本國(guó)的利益

31、，對(duì)國(guó)際上開(kāi)放的民用精度只有30米，而且可在任何時(shí)間以任何借口中斷服務(wù)。伽利略計(jì)劃的實(shí)施，將結(jié)束美國(guó)GPS在世界上的壟斷局面。據(jù)了解，從現(xiàn)在到2005年，伽利略計(jì)劃將完成衛(wèi)星和地面組成設(shè)備的研發(fā)和仿真測(cè)試工作；在2006年至2008年，將發(fā)射衛(wèi)星，并進(jìn)行地面臺(tái)站的安裝調(diào)試。2008年，伽利略全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)將正式投入商業(yè)運(yùn)行。伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特許經(jīng)營(yíng)說(shuō)明會(huì),日前在北京舉行。本次會(huì)議的主要目的是向中國(guó)各界全面推介伽利略系統(tǒng)特許運(yùn)營(yíng)的

32、概念,為伽利略系統(tǒng)在中國(guó)的運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)備條件。包括歐洲</p><p>　　作為大地測(cè)量的科研任務(wù)是研究地球 的形狀及其隨時(shí)間的變化，因此建立全球覆蓋的坐標(biāo)系統(tǒng)一的高精度大地 控制網(wǎng)是大地測(cè)量工作者多年來(lái)一直夢(mèng)寐以求的。直到空 間技術(shù)和射電天文技術(shù)高度發(fā)達(dá)，才得以建立跨洲際的全球大地網(wǎng)，但由于VLBI、SLR 技術(shù)的設(shè)備昂貴且非常笨重，因此在全球也只有少數(shù)高精度大地點(diǎn)，直到GPS技術(shù)逐步 完善的今天才使全球覆蓋的高精度

33、GPS網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，從而建立起了高精度的（在1-2CM） 全球統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)框架，為大地測(cè)量的科學(xué)研究及相關(guān)地學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1991年國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)（LAG）決定在全球范圍內(nèi)建立一個(gè)IGS（國(guó)際GPS地球動(dòng)力學(xué)服務(wù)） 觀測(cè)網(wǎng)，并于1992年6-9月間實(shí)施了第一期會(huì)戰(zhàn)聯(lián)測(cè)，我國(guó)借此機(jī)會(huì)由多家單位合作，在全國(guó)范圍內(nèi) 組織了一次盛況空前的“中國(guó)‘92 GPS會(huì)戰(zhàn)”，目的是在全國(guó)范圍內(nèi)確定

34、精確的地心 坐標(biāo)，建立起我國(guó)新一代的地心參考框架及其與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；以優(yōu)于10-8量 級(jí)的相對(duì)精度確定站間基線向量，布設(shè)成國(guó)家高精度衛(wèi)星大地網(wǎng)的骨架，并奠定地殼運(yùn)動(dòng)及地球動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)。</p><p>　　作為我國(guó)高精度坐標(biāo)框架的補(bǔ)充以及為滿足國(guó)家建設(shè)的需要，在國(guó)家A級(jí)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立了國(guó)家 B級(jí)網(wǎng)（又稱國(guó)家高精度GPS網(wǎng)）。布測(cè)工作從1991年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)5年 努力完成外業(yè)工作，內(nèi)業(yè)計(jì)算已基本完成，不日

35、將公布使用。全網(wǎng)基本均勻布點(diǎn)，覆蓋 全國(guó)，共布測(cè)730個(gè)點(diǎn)左右，總獨(dú)立基線數(shù)2200多條，平均邊長(zhǎng)在我國(guó)東部地區(qū)為50km，中部地區(qū)為 100km，西部地區(qū)為150km，經(jīng)整體平差后，點(diǎn)位地心坐標(biāo)精度達(dá)±0.1m，GPS基線邊長(zhǎng) 相對(duì)中誤差可達(dá) 2.0*10e-8，高程分量相對(duì)中誤差為3.0*10e-8。</p><p>　　新布成的國(guó)家A、B級(jí)網(wǎng)已成為我國(guó)現(xiàn)代大地測(cè)量和基礎(chǔ)測(cè)繪的基本框架，將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)

36、建設(shè)中 發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。國(guó)家A、B級(jí)網(wǎng)以其特有的高精度把我國(guó)傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)進(jìn)行了 全面改善和加強(qiáng)，從而克服了傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)的精度不均勻 ，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測(cè)量手段 不可避免的缺點(diǎn)。通過(guò)求定A、B級(jí)GPS網(wǎng)與天文大地網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立起了地心 參考框架和我國(guó)國(guó)家坐標(biāo)的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而使國(guó)家大地點(diǎn)的服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域更寬廣。 利用A、B級(jí)GPS網(wǎng)的高精度三維大地坐標(biāo)，并結(jié)合高精度水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，從而大大提高了確定我國(guó)大地水準(zhǔn)面的精度，特別

37、是克服我國(guó)西部大地水準(zhǔn)面存在較大系統(tǒng)誤差的缺陷。 </p><p>　　區(qū)域GPS網(wǎng)是指國(guó)家C、D、E級(jí)GPS網(wǎng)或?qū)楣こ添?xiàng)目布測(cè)的工程GPS網(wǎng)。這類網(wǎng)的特點(diǎn) 是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20KM），觀測(cè)時(shí)間短 （從快速靜態(tài)定位的幾分鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。由于GPS定位的高精度、快速度、省費(fèi)用 等優(yōu)點(diǎn)，建立區(qū)域大地控制網(wǎng)的手段我國(guó)已基本被GPS技術(shù)所取代。就其作用而言分為建立新的地面控

38、制網(wǎng)；檢核和改善已有地面網(wǎng)；對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。</p><p>　　1.1.3課題研究的目標(biāo)和意義</p><p>　　本課題研究的目標(biāo)：以實(shí)際設(shè)計(jì)效率高而且耗費(fèi)少為原則。在能保證實(shí)測(cè)網(wǎng)質(zhì)量要求的前提下以最經(jīng)濟(jì)為原則，這就要合理地確定重復(fù)設(shè)站率以及具體地分配網(wǎng)點(diǎn)上的重復(fù)設(shè)站次數(shù)，找出針對(duì)不同工程提出最適合工程的控制網(wǎng)優(yōu)化方案。</p><p&g

39、t;　　GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)施GPS測(cè)量的基礎(chǔ)性工作，它是在網(wǎng)的精確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面,尋求GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的最佳方案。 所謂優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在復(fù)雜的科研和工程問(wèn)題中，從所存在的許多可能決策中選擇最好決策的一門科學(xué)。在現(xiàn)代特種精密工程測(cè)量中，反負(fù)有重大責(zé)任的測(cè)量工作，都需要首先進(jìn)行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的即質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，一般體現(xiàn)在以下幾方面：</p><p>　　滿足控制網(wǎng)的必要精度標(biāo)準(zhǔn)；&

40、lt;/p><p>　　滿足控制網(wǎng)有多的多余觀測(cè)，以控制觀測(cè)值中粗差影響的可靠性標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　滿足控制網(wǎng)有充分控制觀測(cè)值中系統(tǒng)誤差影響的可測(cè)定性標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)滿足監(jiān)測(cè)出微小位移的靈敏度標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　造標(biāo)及觀測(cè)等應(yīng)滿足一定的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　總之，控制網(wǎng)的優(yōu)

41、化設(shè)計(jì)必須有以定量形式表達(dá)的關(guān)于精度、可靠性、可測(cè)定性、靈敏度以及費(fèi)用等各類數(shù)學(xué)模型。</p><p>　　1.2課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要是研究討論了RTK技術(shù)在施工測(cè)量中控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。 近年來(lái)由于GPS系統(tǒng)進(jìn)一步穩(wěn)定和完善,計(jì)算機(jī)技術(shù)和其

42、他相應(yīng)學(xué)科的迅猛發(fā)展,GPS技術(shù)也隨之愈來(lái)愈穩(wěn)定成熟,該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)日益凸現(xiàn),其在測(cè)繪精度、速度和經(jīng)濟(jì)效益方面都大大優(yōu)于目前的常規(guī)測(cè)量技術(shù)手段,已成為工程測(cè)量的主要方法。對(duì)于級(jí)別高的控制測(cè)量由相對(duì)靜態(tài)定位技術(shù)完成,而隨著RTK接收機(jī)價(jià)格的合理性,應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可達(dá)到厘米級(jí)的精度,很多生產(chǎn)單位已把RTK技術(shù)作為低等級(jí)測(cè)量的主要手段。在具體的實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中,由于受傳統(tǒng)控制思路,以及現(xiàn)行規(guī)范不匹配的影響,相應(yīng)資料較少,導(dǎo)致基于RTK

43、的GPS控制網(wǎng)效益還沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)化。還存在如網(wǎng)形的布設(shè)形式、提高精度的方法、衡量精度指標(biāo)等問(wèn)題尚需要研究。在論文第1章，主要是介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)課題的研究現(xiàn)狀；在論文第2章，提出本課題的研究目標(biāo)；在論文第3章，主要是介紹控制網(wǎng)的布設(shè)并提出自己的控制網(wǎng)優(yōu)化方案；在論文第4章，根據(jù)本人在論文中提出的優(yōu)化方案應(yīng)用于具體的工程實(shí)例，</p><p>　　第 2 章 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述</p><p>

44、;　　2.1控制網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化基本概念</p><p>　　工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用,是使所求解的控制網(wǎng)的圖形和觀測(cè)綱要在高精度、高可靠性及低成本意義上為最優(yōu)。控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)包括精度、可靠性和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用指標(biāo)。精度指標(biāo)一般通過(guò)精度約束函數(shù)來(lái)滿足。可靠性分為內(nèi)部可靠性和外部可靠性,常用的指標(biāo)有:觀測(cè)量的多余觀測(cè)分量、可發(fā)現(xiàn)粗差的能力等。這些指標(biāo)均對(duì)某些特定的條件有顯著作用。根據(jù)工程控制網(wǎng)的特點(diǎn),其可靠性指標(biāo)可用平均可

45、靠率來(lái)表示:</p><p><b>　　（2-1-1）</b></p><p>　　式中,r為多余觀測(cè)數(shù),n為總觀測(cè)數(shù)。控制網(wǎng)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)一般可用下式表示</p><p>　　S=∑CP （2-1-2）</p><p>　　式中C稱為費(fèi)用系數(shù),它是目前優(yōu)化設(shè)計(jì)中最難確

46、定的參數(shù),也是數(shù)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中有待進(jìn)一步研究的課題。P為觀測(cè)值的權(quán)。通常,用觀測(cè)次數(shù)的多寡來(lái)表征同一量綱觀測(cè)量精的費(fèi)用,可用線性函數(shù)表示,而補(bǔ)充或刪除一個(gè)觀測(cè)量與增減重復(fù)觀測(cè)次數(shù)的費(fèi)用之間的函數(shù)關(guān)系則較難確定.?？刂凭W(wǎng)最終的優(yōu)化結(jié)果,是各個(gè)階段優(yōu)化設(shè)計(jì)的總和。因此,在各個(gè)階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)上不必強(qiáng)求同時(shí)滿足精度、可靠性和費(fèi)用指標(biāo),而最后的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果中達(dá)到這三指標(biāo)便可。因此,首先利用控制網(wǎng)的完全觀測(cè)圖形,在一定的平均可靠率和精度約束下,解

47、算最佳的觀測(cè)圖形,然后在此圖形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上求解滿足精度約束條件、費(fèi)用最省的觀測(cè)方案,這樣,分兩步將控制網(wǎng)圖形與觀測(cè)綱要優(yōu)化設(shè)計(jì)用解析法直接求解。 </p><p>　　網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優(yōu)化設(shè)計(jì)理論構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)和約束條件，解求目標(biāo)函數(shù)的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件。網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)主要有精度、可靠性和建網(wǎng)費(fèi)用，對(duì)于變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)還包括網(wǎng)的靈敏度或可區(qū)分性。對(duì)

48、于網(wǎng)的平差模型而言，按固定參數(shù)和待定參數(shù)的不同，網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)又分為零類、一類、二類和三類優(yōu)化設(shè)計(jì)，涉及到網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，網(wǎng)形、觀測(cè)值精度以及觀測(cè)方案的設(shè)計(jì)。</p><p>　　零類設(shè)計(jì)是控制網(wǎng)參考系或基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題,它包括數(shù)據(jù)處理的方法和坐標(biāo)系的選擇,不同用途的控制網(wǎng)選擇不同的數(shù)據(jù)處理方法。 </p><p>　　一類設(shè)計(jì)是控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)問(wèn)題,是在預(yù)定測(cè)量精度的前提下,確定最佳的點(diǎn)

49、位概略坐標(biāo)和聯(lián)系方式?？刂泣c(diǎn)的設(shè)計(jì)位置,主要受工程的需要及地形和設(shè)備條件的制約,有些因素目前還很難用數(shù)學(xué)的方式表示。而控制網(wǎng)的圖形(即控制點(diǎn)之間的聯(lián)系方式)對(duì)網(wǎng)的圖形強(qiáng)度影響較大,它是一類設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容。</p><p>　　二類設(shè)計(jì)是控制網(wǎng)在圖形固定的前提下,尋求最佳的精度配置,它是控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)問(wèn)題。</p><p>　　三類設(shè)計(jì)則是對(duì)已有控制網(wǎng)的改善,它一般要包含零類、一類

50、和二類設(shè)計(jì)。</p><p>　　在工程測(cè)量中,施工控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)都需要作優(yōu)化設(shè)計(jì)。除特別的精密控制網(wǎng)可考慮用專門編寫的解析法優(yōu)化設(shè)計(jì)程序作網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)外，其他的網(wǎng)都可用模擬法進(jìn)行設(shè)計(jì)。模擬法優(yōu)化設(shè)計(jì)的 軟件功能和進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟主要是：根據(jù)設(shè)計(jì)資料和地圖資料在圖上選點(diǎn)布網(wǎng)，獲取網(wǎng)點(diǎn)近似坐標(biāo)(最好將資料作數(shù)字化掃描并在微機(jī)上進(jìn)行)。模擬觀測(cè)方案，根據(jù)儀器確定觀測(cè)值精度，可進(jìn)一步模擬觀測(cè)值。計(jì)算網(wǎng)

51、的各種質(zhì)量指標(biāo)如精度、可靠性、靈敏度。精度應(yīng)包括點(diǎn)位精度、相鄰點(diǎn)位精度、任意兩點(diǎn)間的相對(duì)精度、最弱點(diǎn)和最弱邊精度、邊長(zhǎng)和方位角精度。進(jìn)一步可計(jì)算坐標(biāo)未知數(shù)的協(xié)方差陣或部分點(diǎn)坐標(biāo)的協(xié)方差陣，協(xié)方差陣的主成份計(jì)算，特征值計(jì)算，點(diǎn)位誤差橢圓、置信橢圓的計(jì)算等。可靠性包括每個(gè)觀測(cè)值的多余觀測(cè)分量(內(nèi)部可靠性)和某一觀測(cè)值的粗差界限值對(duì)平差坐標(biāo)的影響(外部可靠性)。靈敏度包括靈敏度橢圓、在給定變形向量下的靈敏度指標(biāo)以及觀測(cè)值的靈敏度影響系數(shù)。將計(jì)

52、算出的各質(zhì)量指標(biāo)與設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)比較，使之既滿足設(shè)計(jì)要求，又不致于有太大的富余。通過(guò)改變觀測(cè)值的精度或改變觀測(cè)方案(增加或減少觀測(cè)值)或局部改變網(wǎng)形(增加或減少網(wǎng)點(diǎn))等方法重新作</p><p>　　2.2 RTK的控制網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化</p><p>　　近年來(lái)由于GPS系統(tǒng)進(jìn)一步穩(wěn)定和完善,計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他相應(yīng)學(xué)科的迅猛發(fā)展,GPS技術(shù)也隨之愈來(lái)愈穩(wěn)定成熟,該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)日益凸現(xiàn),其在測(cè)繪精度

53、、速度和經(jīng)濟(jì)效益方面都大大優(yōu)于目前的常規(guī)測(cè)量技術(shù)手段,已成為工程測(cè)量的主要方法。對(duì)于級(jí)別高的控制測(cè)量由相對(duì)靜態(tài)定位技術(shù)完成,而隨著RTK接收機(jī)價(jià)格的合理性,應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可達(dá)到厘米級(jí)的精度,很多生產(chǎn)單位已把RTK技術(shù)作為低等級(jí)測(cè)量的主要手段。在具體的實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中,由于受傳統(tǒng)控制思路,以及現(xiàn)行規(guī)范不匹配的影響,相應(yīng)資料較少,導(dǎo)致基于RTK的GPS控制網(wǎng)效益還沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)化。還存在如網(wǎng)形的布設(shè)形式、提高精度的方法、衡量精度指標(biāo)

54、等問(wèn)題尚需要研究。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類社會(huì)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)愈來(lái)愈復(fù)雜，其施工建設(shè)對(duì)測(cè)量的精度要求亦越來(lái)越高。對(duì)于建筑施工而言，普通工程測(cè)量的測(cè)量精度多在厘米級(jí)水平，采用常規(guī)測(cè)量手段和方法就可滿足工程施工要求；而精密工程測(cè)量則要求在毫米乃至毫米以下，若采用常規(guī)測(cè)量手段和方法則難以達(dá)到精度要求。事實(shí)上，精密工程測(cè)量一直是工程測(cè)量界關(guān)注的對(duì)象，因?yàn)榫芄こ虦y(cè)量代表著工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展方向，是促進(jìn)

55、工程測(cè)量學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力。精密工程測(cè)量是指絕對(duì)測(cè)量精度達(dá)到毫米量級(jí)，相對(duì)測(cè)量精度達(dá)到10um，在特殊條件下，采用先進(jìn)的儀器設(shè)備和技術(shù)手段進(jìn)行的一種特殊的工程測(cè)量工作。精密工程控制網(wǎng)的作用是在工程施工前（設(shè)計(jì)階段）、施工中（施工階段）以及施工后（竣工運(yùn)營(yíng)階段）的各個(gè)不同的階段對(duì)被測(cè)量（放樣）點(diǎn)、線和面提供可靠的測(cè)量基準(zhǔn)。</p><p><b>　　1）控制網(wǎng)的布設(shè)</b></p>

56、<p>　　精密工程測(cè)量控制網(wǎng)在許多方面有別于國(guó)家大地測(cè)量和常規(guī)工程測(cè)量控制網(wǎng)。首先表現(xiàn)在控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)上，必須先進(jìn)行網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]到后期變形測(cè)量的需要，控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)通常要同時(shí)涉及到精度、可靠性和靈敏度指標(biāo)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，要求盡可能地進(jìn)行多余觀測(cè)，以增強(qiáng)網(wǎng)的內(nèi)部可靠性（增加觀測(cè)值多余觀測(cè)分量），有利于觀測(cè)值粗差定位和方差分量估計(jì)。對(duì)于采用GPS布網(wǎng)，就要求對(duì)網(wǎng)作精心布設(shè)，注意地面觀測(cè)條件，并且采用精密星歷解算基線。對(duì)于精

57、密工程來(lái)說(shuō)，盡量不采用單純的GPS網(wǎng)，將GPS網(wǎng)與邊角網(wǎng)同時(shí)聯(lián)合解算是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但要注意GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)邊之間的精度匹配以及地面邊角測(cè)量精度匹配的影響，當(dāng)然成本會(huì)相應(yīng)增大，這還有待實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)。</p><p>　　在實(shí)踐中工作中，按以下步驟進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：先固定觀測(cè)值的精度，對(duì)選取的網(wǎng)點(diǎn)，觀測(cè)所有可能的邊和方向，計(jì)算網(wǎng)的質(zhì)量的指標(biāo)，若質(zhì)量偏低，則必須提高觀測(cè)值的精度。在某一組先驗(yàn)精度下，若網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)偏

58、高了，這時(shí)可按觀測(cè)值的內(nèi)部可靠性指標(biāo)刪減觀測(cè)值，若某個(gè)觀測(cè)的多余觀分量太大，說(shuō)明該觀測(cè)值顯得多余，應(yīng)刪去；若很小，則該觀測(cè)值的精度不宜增加。根據(jù)這種方案很容易得到一個(gè)最優(yōu)方案。</p><p>　　2）測(cè)量?jī)x器和控制網(wǎng)的實(shí)施</p><p>　　目前幾乎所有精密工程測(cè)量都采用高精度的全站儀（1-2mm+1-2ppm）和各種高精度GPS接收機(jī)，以及高精度水準(zhǔn)儀（0.5-1.0mm/km），為

59、控制網(wǎng)的實(shí)施提供技術(shù)保障。值得重視的是，所有的儀器設(shè)備和設(shè)施，在測(cè)量前均應(yīng)進(jìn)行所有項(xiàng)目的鑒定檢核，以便于在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行各項(xiàng)必要的改正。如全站儀的測(cè)角內(nèi)外符合精度，邊長(zhǎng)的加乘常數(shù)和周期誤差，水準(zhǔn)儀的i角誤差和透鏡運(yùn)行誤差，GPS的相位偏心誤差等。</p><p>　　原則上所有的測(cè)量控制點(diǎn)均應(yīng)不受變形因素影響,通常埋設(shè)至基巖層，以確保點(diǎn)位穩(wěn)固，用鋼筋混泥土現(xiàn)場(chǎng)澆鑄，并采用強(qiáng)制歸心裝置，以消除對(duì)中誤差。作業(yè)要

60、求至少按工程測(cè)量規(guī)范二等要求施測(cè)。長(zhǎng)度和水準(zhǔn)需進(jìn)行必要的往返觀測(cè)，借以減弱其綜合觀測(cè)誤差。此外，照準(zhǔn)誤差不能忽視，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)粗差的產(chǎn)生往往是照準(zhǔn)上出現(xiàn)問(wèn)題。與常規(guī)控制不同的另一方面，需要定期對(duì)網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，以考察所埋設(shè)的有可能發(fā)生變動(dòng)的控制點(diǎn)是否穩(wěn)定。</p><p><b>　　內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　精密工程控制網(wǎng)涉及的數(shù)據(jù)處理內(nèi)容較多，

61、相對(duì)其它較復(fù)雜一些，概括起來(lái)分三個(gè)部分。一是坐標(biāo)系和投影面的選擇。多數(shù)情況一般采用地方獨(dú)立坐標(biāo)系，若考慮到今后的需要，還應(yīng)和國(guó)家控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。選擇地方獨(dú)立坐標(biāo)系主要是有利于施工放樣的方便，為了反映網(wǎng)的內(nèi)部實(shí)際精度而不受起始點(diǎn)誤差的影響，也經(jīng)常選擇一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知方向來(lái)作為網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。二是數(shù)據(jù)的預(yù)處理，邊角網(wǎng)涉及的數(shù)據(jù)預(yù)處理項(xiàng)目有：數(shù)據(jù)整理，方向投影改化，邊長(zhǎng)常數(shù)及周期誤差改正、傾斜改正和投影改化，閉合差驗(yàn)算等。水準(zhǔn)測(cè)量包括數(shù)據(jù)整

62、理，尺長(zhǎng)改正、水準(zhǔn)面不平行改正，閉合差驗(yàn)算等。三是網(wǎng)的平差，由于觀測(cè)值涉及到多個(gè)不同類型和來(lái)源，通常采用按方差分量估計(jì)進(jìn)行定權(quán)平差。</p><p>　　方差和協(xié)方差分量估計(jì)實(shí)質(zhì)上是精化平差的隨機(jī)模型，或者說(shuō)更為準(zhǔn)確地知道模型參數(shù)的隨機(jī)性質(zhì)，這是平差理論上的要求。過(guò)去我們經(jīng)常忽略它，取代的是我們的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)精度要求不高的控制網(wǎng)來(lái)說(shuō)是允許的。但對(duì)精密工程控制網(wǎng)來(lái)說(shuō)必須對(duì)多種觀測(cè)量進(jìn)行綜合處理，這可從后面的實(shí)例和參考

63、文獻(xiàn)得到應(yīng)證。因此，方差分量估計(jì)已成為精密工程測(cè)量平差的必備內(nèi)容。</p><p>　　計(jì)算過(guò)程中，我們還應(yīng)密切注意觀測(cè)值改正數(shù)的變化。對(duì)于較大的改正數(shù)要采取措施，較好的辦法是用巴爾達(dá)的數(shù)據(jù)探測(cè)法對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行處理，其作法是每次只對(duì)一個(gè)較大的改正數(shù)（如大于3.5倍的中誤差）所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)值進(jìn)行處理，直到所有的改正數(shù)均小于某一個(gè)閥值。穩(wěn)健估計(jì)法雖具有抵抗多個(gè)粗差影響的優(yōu)點(diǎn)，但不易對(duì)多個(gè)粗差同時(shí)進(jìn)行定位和定值。</

64、p><p>　　第 3 章 全球定位系統(tǒng)與控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1全球定位系統(tǒng)</b></p><p>　　3.1.1GPS組成與定位原理</p><p><b>　　組成</b></p><p>　　GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成:空間部分—G

65、PS星座(GPS星座是由24顆衛(wèi)星組成的星座，其中21顆是工作衛(wèi)星，3顆是備份衛(wèi)星);地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng); 用戶設(shè)備部分—GPS 信號(hào)接收機(jī)。1）空間部分</p><p>　　GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間

66、都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼 ;一組稱為P 碼 ,P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國(guó)軍方管制,并設(shè)有密碼,一般民間無(wú)法解讀,主要為美國(guó)軍方服務(wù)。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開(kāi)放給民間使用。2）地面控制部分</p><p>　　地面控制部分由一個(gè)主控站,5

67、個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3 個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3 個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí),把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開(kāi)注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故

68、障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間,但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的 的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常 工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng) 另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè) 各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求

69、出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。 GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控</p><p>　　用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星,并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后,即可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算,計(jì)算出用戶所在地理

70、位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后,機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電,以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機(jī)體積越來(lái)越小,重量越來(lái)越輕,便于野外觀測(cè)使用。</p><p&

71、gt;<b>　　定位原理</b></p><p><b>　　1)GPS信號(hào)介紹</b></p><p>　　GPS衛(wèi)星使用L波段的兩種載波:來(lái)發(fā)射衛(wèi)星信號(hào)。</p><p>　　L1載波：f1=154×10.23=1575.42MHz，波長(zhǎng)為λ1=19.032cm</p><p>　　

72、L2載波：f2=120×10.23=1227.6MHz,波長(zhǎng)為λ2=24.42cm（式中：10.23MHz為時(shí)鐘基本頻率）</p><p>　　在載波L1和L2上分別調(diào)制著測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼及其他導(dǎo)航定位信息，主要有：</p><p>　　(a) 粗碼C/A碼</p><p>　　C/A碼的碼長(zhǎng)為1023位，周期為1ms，是用于粗測(cè)距和捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)的偽隨

73、機(jī)碼。它被調(diào)制在L1載波上，是由兩個(gè)10級(jí)反饋移位寄存器構(gòu)成的G碼產(chǎn)生的。由于每顆衛(wèi)星的C/A碼都不相同，因此，可用它們的PRN號(hào)來(lái)區(qū)分。由于C/A碼的碼長(zhǎng)很短，易于捕獲，所以C/A碼除了作為粗測(cè)碼外，還作為GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲碼，并由此過(guò)渡到捕獲P碼，它是普通用戶來(lái)測(cè)定測(cè)站點(diǎn)到衛(wèi)星間距離的一種主要信號(hào)，其測(cè)距精度最高達(dá)0.1m。</p><p>　　(b) 精碼P(y)碼</p><p>

74、;　　P碼是GPS衛(wèi)星的精測(cè)碼，碼率為10.23MHz。它同時(shí)被調(diào)制在L1和L2載波上，是由兩個(gè)偽隨機(jī)碼的乘積得到的，其周期為7天。因美國(guó)實(shí)施限制政策，在P碼上增加了一個(gè)極度保密的W碼，形成新的Y碼，絕對(duì)禁止一般用戶使用。</p><p><b>　　(c) 廣播星歷</b></p><p>　　廣播星歷被調(diào)制在L1載波上，信號(hào)頻率為50Hz。其主要包括：相對(duì)某一參考

75、歷元的開(kāi)普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動(dòng)改正項(xiàng)參數(shù)，這些參數(shù)共有16個(gè)，其中包括：1個(gè)參考時(shí)刻，6個(gè)對(duì)應(yīng)參考時(shí)刻的開(kāi)普勒軌道參數(shù)和9個(gè)反映攝動(dòng)力影響的參數(shù)。這些參數(shù)由GPS衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶，用戶可以利用所接收到的導(dǎo)航電文來(lái)計(jì)算出某一時(shí)刻GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置。</p><p>　　2) GPS定位測(cè)量原理及方程</p><p>　　GPS衛(wèi)星定位測(cè)量的基本原理是

76、：利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收3顆</p><p>　　?圖3-1 對(duì)4顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)</p><p>　?。ɑ?顆以上）的GPS衛(wèi)星信號(hào)，用戶利用這些信息測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)至3顆（或3顆以上）GPS衛(wèi)星的距離，并計(jì)算出該時(shí)刻GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)，根據(jù)距離交會(huì)原理解算出測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。然而，由于衛(wèi)星和接收機(jī)的時(shí)鐘誤差，因此，GPS衛(wèi)星定位測(cè)量應(yīng)至少對(duì)4顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)來(lái)進(jìn)行定位計(jì)算。如圖(

77、3-1)所示可確定四個(gè)距離觀測(cè)方程。</p><p>　　[(Xi-X)2+(Yi-Y)2+(Zi-Z)2]+c×(t-ti)= （3-1-1）</p><p>　　式中：i=1、2、3、4；</p><p>　　C為GPS信號(hào)的傳播速度；</p><p>　?。╔i,Yi,Z

78、i）為衛(wèi)星的軌道坐標(biāo);</p><p>　　ti為各個(gè)衛(wèi)星的時(shí)鐘差；</p><p>　　ρi為各個(gè)衛(wèi)星到測(cè)站點(diǎn)接收機(jī)天線的距離；</p><p>　　待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)（X,Y,Z）和接收機(jī)時(shí)鐘差t為未知數(shù)。</p><p>　　通過(guò)解算方程式求出測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而確定測(cè)站點(diǎn)的位置。</p><p>　　根據(jù)多普勒效應(yīng),

79、由于衛(wèi)星在不停運(yùn)動(dòng),用戶接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)將有一個(gè)頻移,并且頻移和距離的變化率成正比,因此如果對(duì)此頻移進(jìn)行積分,就能得到在積分時(shí)間內(nèi)距離的變化量.如圖2,某顆“子午儀”衛(wèi)星從t1時(shí)刻的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到t2時(shí)刻的B點(diǎn),接收機(jī)根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)頻移,就能夠計(jì)算出A點(diǎn)和B點(diǎn)到接收機(jī)的距離之差.而根據(jù)幾何知識(shí),到任意兩點(diǎn)距離之差為一定值的點(diǎn)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)雙曲面上,這兩個(gè)定點(diǎn)就是該雙曲面的焦點(diǎn).而子午儀衛(wèi)星在t1和t2時(shí)刻之間從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),接收機(jī)

80、從衛(wèi)星接收到的星歷信息中得到A和B點(diǎn)的空間位置,而A點(diǎn)和B點(diǎn)到接收機(jī)的距離之差已被測(cè)出,則接收機(jī)位于以A點(diǎn)和B點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲面上.同理,當(dāng)衛(wèi)星從t2時(shí)刻的B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到t3時(shí)刻的C點(diǎn)時(shí),接收機(jī)測(cè)出B點(diǎn)和C點(diǎn)到接收機(jī)的距離差,則接收機(jī)也應(yīng)位于B點(diǎn)和C點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲面上.衛(wèi)星從t3時(shí)刻的C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到t4時(shí)刻的D點(diǎn),接收機(jī)也應(yīng)位于C點(diǎn)和D點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲面上.兩個(gè)雙曲面相交可得一條相交的曲線,多個(gè)雙曲面則可交會(huì)出接收機(jī)的空間座標(biāo),接收機(jī)的位置則被確定

81、。</p><p>　　圖3-2 “子午儀”衛(wèi)星定位原理</p><p>　　多普勒定位原理的優(yōu)點(diǎn)是:精度均勻、不受天氣和時(shí)間的限制,只要接收機(jī)能夠收到單顆子午衛(wèi)星上發(fā)來(lái)的無(wú)線電信號(hào),便可在地球表面的任何地方進(jìn)行單點(diǎn)定位或聯(lián)測(cè)定位.缺點(diǎn)是:由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少,運(yùn)行高度較低,從地面站觀測(cè)到衛(wèi)星的時(shí)間間隔較長(zhǎng),只能提供二維斷續(xù)定位,而且精度較低,定位時(shí)間較長(zhǎng)。</p>&l

82、t;p>　　3.1.2基本觀測(cè)量及其誤差分析</p><p><b>　　基本觀測(cè)量</b></p><p>　　GPS基本觀測(cè)量包括碼偽距觀測(cè)量、載波相位觀測(cè)量和積分多普勒觀測(cè)量。</p><p><b>　　碼偽距觀測(cè)量</b></p><p>　　GPS衛(wèi)星依據(jù)自己的時(shí)鐘發(fā)出某一結(jié)構(gòu)的測(cè)

83、距碼，該測(cè)距碼經(jīng)過(guò)t時(shí)間的傳播后到達(dá)接收機(jī)。接收機(jī)在自己的時(shí)鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測(cè)距碼——復(fù)制碼，并通過(guò)時(shí)延器使其延遲時(shí)間t，將這兩組測(cè)距碼進(jìn)行相關(guān)處理，若自相關(guān)系數(shù)R(t，)1,則繼續(xù)調(diào)整延遲時(shí)間t，直至自相關(guān)系數(shù)R(t，)=1為止。是接收機(jī)所產(chǎn)生的復(fù)制碼與接收到的GPS衛(wèi)星測(cè)距碼完全對(duì)齊，那么其延遲時(shí)間t，即為GPS衛(wèi)星信號(hào)從衛(wèi)星傳播到接收機(jī)所用的時(shí)間t。GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播是一種無(wú)線電信號(hào)的傳播，其速度等于光速c，衛(wèi)星至

84、接收機(jī)的距離即為t，與c的乘積。</p><p><b>　　載波相位觀測(cè)量</b></p><p>　　利用測(cè)距碼進(jìn)行偽距測(cè)量是全球定位系統(tǒng)的基本測(cè)距方法。然而由于測(cè)距碼的碼元長(zhǎng)度較大，對(duì)于一些高精度應(yīng)用來(lái)講其測(cè)距精度還顯得過(guò)低無(wú)法滿足需要。如果觀測(cè)精度均取至測(cè)距碼波長(zhǎng)的百分之一，則偽距測(cè)量對(duì)P碼而言量測(cè)精度為30cm，對(duì)C/A碼而言為3cm左右。而如果把載波作為量

85、測(cè)信號(hào)，由于載波的波長(zhǎng)短，=19cm，=24cm，所以就可達(dá)到很高的精度。目前的大地型接收機(jī)的載波相位測(cè)量精度一般為1~2mm，有的精度更高。但載波信號(hào)是一種周期性的正弦信號(hào)，而相位測(cè)量又只能測(cè)定其不足一個(gè)波長(zhǎng)的部分，因而存在著整周數(shù)不確定性的問(wèn)題，使解算過(guò)程變得比較復(fù)雜。</p><p>　　在GPS信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位

86、測(cè)量以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。重建載波一般可采用兩種方法，一種是碼相關(guān)法，另一種是平方法。采用前者，用戶可同時(shí)提取測(cè)距信號(hào)和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)；采用后者，用戶無(wú)須掌握測(cè)踉碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號(hào)而無(wú)法獲得測(cè)距碼和衛(wèi)星電文。</p><p><b>　　誤差分析</b></p>&

87、lt;p>　　GPS測(cè)量是通過(guò)地面接收設(shè)備接收衛(wèi)星傳送來(lái)的信息，計(jì)算同一時(shí)刻地面接收設(shè)備到多顆衛(wèi)星之間的偽距離，采用空間距離后方交會(huì)方法，來(lái)確定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。因此，對(duì)于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)傳播過(guò)程和地面接收設(shè)備都會(huì)對(duì)GPS測(cè)量產(chǎn)生誤差。主要誤差來(lái)源可分為：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差；與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差；與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。</p><p>　　在GPS衛(wèi)星定位測(cè)量中，影響觀測(cè)量精度的主要誤差來(lái)源一般可分

88、為三類：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。</p><p>　　1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差</p><p><b>　　a） 衛(wèi)星星歷誤差</b></p><p>　　衛(wèi)星星歷誤差是指衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星空間位置與衛(wèi)星實(shí)際位置間的偏差，由于衛(wèi)星空間位置是由地面監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星測(cè)軌結(jié)果計(jì)算求得的，所以又稱為衛(wèi)星軌道誤差。它是一種起始數(shù)據(jù)

89、誤差，其大小取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測(cè)值的數(shù)量及精度、軌道計(jì)算時(shí)所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。星歷誤差是GPS 測(cè)量的重要誤差來(lái)源。</p><p><b>　　b） 衛(wèi)星鐘差</b></p><p>　　衛(wèi)星鐘差是指GPS衛(wèi)星時(shí)鐘與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的差別。為了保證時(shí)鐘的精度，GPS衛(wèi)星均采用高精度的原子鐘，但它們與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的偏差和漂移和漂移

90、總量仍在1ms～0.1ms以內(nèi)，由此引起的等效誤差將達(dá)到300km～30km。這是一個(gè)系統(tǒng)誤差必須加于修正。</p><p>　　c) SA干擾誤差</p><p>　　SA誤差是美國(guó)軍方為了限制非特許用戶利用GPS進(jìn)行高精度點(diǎn)定位而采用的降低系統(tǒng)精度的政策，簡(jiǎn)稱SA政策，它包括降低廣播星歷精度的ε技術(shù)和在衛(wèi)星基本頻率上附加一隨機(jī)抖動(dòng)的δ技術(shù)。實(shí)施SA技術(shù)后，SA誤差已經(jīng)成為影響GPS定

91、位誤差的最主要因素。雖然美國(guó)在2000年5月1日取消了SA，但是戰(zhàn)時(shí)或必要時(shí)，美國(guó)可能恢復(fù)或采用類似的干擾技術(shù)。</p><p>　　SA技術(shù)主要內(nèi)容是：</p><p>　　在廣播星歷中有意地加入誤差，使定位中的已知點(diǎn)(衛(wèi)星)的位置精度大為降低；</p><p>　?。?）有意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號(hào)中加入誤差，使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化，導(dǎo)致測(cè)距精度大衛(wèi)降低。</

92、p><p>　　2) 與傳播途徑有關(guān)的誤差</p><p><b>　　a) 電離層折射</b></p><p>　　在地球上空距地面50～100 km 之間的電離層中，氣體分子受到太陽(yáng)等天體各種射線輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈電離，形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)GPS 信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，與其他電磁波一樣，信號(hào)的路徑要發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，從而使測(cè)量的距

93、離發(fā)生偏差，這種影響稱為電離層折射。對(duì)于電離層折射可用3 種方法來(lái)減弱它的影響：</p><p>　　利用雙頻觀測(cè)值，利用不同頻率的觀測(cè)值組合來(lái)對(duì)電離層的延尺進(jìn)行改正；</p><p>　?。?）利用電離層模型加以改正；</p><p>　?。?）利用同步觀測(cè)值求差，這種方法對(duì)于短基線的效果尤為明顯。</p><p><b>　　b

94、) 對(duì)流層折射</b></p><p>　　對(duì)流層的高度為40km 以下的大氣底層，其大氣密度比電離層更大，大氣狀態(tài)也更復(fù)雜。對(duì)流層與地面接觸并從地面得到輻射熱能，其溫度隨高度的增加而降低。GPS 信號(hào)通過(guò)對(duì)流層時(shí)，也使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測(cè)量距離產(chǎn)生偏差，這種現(xiàn)象稱為對(duì)流層折射。減弱對(duì)流層折射的影響主要有3 種措施：</p><p>　　采用對(duì)流層模型加以改正，其氣象參

95、數(shù)在測(cè)站直接測(cè)定；</p><p>　?。?）引入描述對(duì)流層影響的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中一并求得;</p><p>　?。?）利用同步觀測(cè)量求差。</p><p><b>　　c) 多路徑效應(yīng)</b></p><p>　　測(cè)站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號(hào)（反射波）進(jìn)入接收機(jī)天線，將和直接來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)（直接波） 產(chǎn)生

96、干涉，從而使觀測(cè)值偏離，產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。這種由于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干涉時(shí)延效應(yīng)被稱作多路徑效應(yīng)。減弱多路徑誤差的方法主要有：</p><p>　　選擇合適的站址。測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中，應(yīng)離開(kāi)高層建筑物；</p><p>　?。?）選擇較好的接收機(jī)天線，在天線中設(shè)置徑板，抑制極化特性不同的反射信號(hào)</p><p>　　3) 與GPS 接收機(jī)

97、有關(guān)的誤差</p><p><b>　　a) 接收機(jī)鐘差</b></p><p>　　GPS 接收機(jī)一般采用高精度的石英鐘，接收機(jī)的鐘面時(shí)與GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的差異稱為接收機(jī)鐘差。把每個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的未知數(shù)，并認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，在數(shù)據(jù)處理中與觀測(cè)站的位置參數(shù)一并求解，可減弱接收機(jī)鐘差的影響。</p><p&g

98、t;　　b) 接收機(jī)的位置誤差</p><p>　　接收機(jī)天線相位中心相對(duì)測(cè)站標(biāo)石中心位置的誤差，叫接收機(jī)位置誤差。其中包括天線置平和對(duì)中誤差，量取天線高誤差。在精密定位時(shí)，要仔細(xì)操作，來(lái)盡量減少這種誤差影響。在變形監(jiān)測(cè)中，應(yīng)采用有強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩。相位中心隨著信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，這種差別叫天線相位中心的位置偏差。這種偏差的影響可達(dá)數(shù)毫米至厘米。而如何減少相位中心的偏移是天線設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)

99、題。在實(shí)際工作中若使用同一類天線，在相距不遠(yuǎn)的兩個(gè)或多個(gè)測(cè)站同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，可通過(guò)觀測(cè)值求差來(lái)減弱相位偏移的影響。但這時(shí)各測(cè)站的天線均應(yīng)按天線附有的方位標(biāo)進(jìn)行定向，使之根據(jù)羅盤指向磁北極。</p><p>　　c) 接收機(jī)天線相位中心偏差</p><p>　　在GPS 測(cè)量時(shí)，觀測(cè)值都是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的，而天線的相位中心與其幾何中心，在理論上應(yīng)保持一致。但是觀測(cè)時(shí)天線的

100、相位中心隨著信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，這種差別叫天線相位中心的位置偏差。這種偏差的影響可達(dá)數(shù)毫米至厘米。而如何減少相位中心的偏移是天線設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。 </p><p>　　3.1.3GPS定位分類</p><p>　　GPS 定位的方法是多種多樣的用戶可以根據(jù)不同的用途采用不同的定位方法GPS 定位方法可依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)作如下劃分:</p><p&g

101、t;　　1)根據(jù)定位所采用的觀測(cè)值</p><p><b>　　a)偽距定位</b></p><p>　　偽距定位所采用的觀測(cè)值為 GPS 偽距觀測(cè)值所采用的偽距觀測(cè)值，既可以是C/A 碼偽距也可以是P 碼偽距，偽距定位的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單對(duì)定位條件的要求低不存在整周模糊度的問(wèn)題可以非常容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，其缺點(diǎn)是觀測(cè)值精度低C/A 碼偽距觀測(cè)值的精度一般為3 米而P

102、 碼偽距觀測(cè)值的精度一般也在30 個(gè)厘米左右從而導(dǎo)致定位成果精度低另外若采用精度較高的P 碼偽距觀測(cè)值還存在AS的問(wèn)題。</p><p><b>　　b）載波相位定位</b></p><p>　　載波相位定位所采用的觀測(cè)值為 GPS 的載波相位觀測(cè)值即L1 L2 或它們的某種線性組合。載波相位定位的優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)值的精度高一般優(yōu)于2 個(gè)毫米其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理過(guò)程復(fù)雜存在整周

103、模糊度的問(wèn)題。</p><p><b>　　2）根據(jù)定位的模式</b></p><p><b>　　a)絕對(duì)定位</b></p><p>　　絕對(duì)定位又稱為單點(diǎn)定位，這是一種采用一臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行定位的模式它所確定的是接收機(jī)天線的絕對(duì)坐標(biāo)，這種定位模式的特點(diǎn)是作業(yè)方式簡(jiǎn)單可以單機(jī)作業(yè)絕對(duì)定位一般用于導(dǎo)航和精度要求不高的應(yīng)用中。

104、</p><p><b>　　b）相對(duì)定位</b></p><p>　　相對(duì)定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩臺(tái)以上的接收機(jī)同時(shí)對(duì)一組相同的衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)以確定接收機(jī)天線間的相互位置關(guān)系。</p><p>　　3）根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間</p><p><b>　　a)實(shí)時(shí)定位</b></p

105、><p>　　實(shí)時(shí)定位是根據(jù)接收機(jī)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地解算出接收機(jī)天線所在的位置。</p><p><b>　　b）非實(shí)時(shí)定位</b></p><p>　　非實(shí)時(shí)定位又稱后處理定位，它是通過(guò)對(duì)接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理以進(jìn)行定位得方法。</p><p>　　4）根據(jù)定位時(shí)接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)</p><p&

106、gt;<b>　　a)動(dòng)態(tài)定位</b></p><p>　　所謂動(dòng)態(tài)定位，就是在進(jìn)行GPS 定位時(shí)認(rèn)為接收機(jī)的天線在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中的位置是變化的，也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)處理時(shí)將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)隨時(shí)間的改變而改變的量動(dòng)態(tài)定位又分為Kinematic 和Dynamic 兩類。</p><p><b>　　b）靜態(tài)定位</b></p>&

107、lt;p>　　所謂靜態(tài)定位，就是在進(jìn)行GPS 定位時(shí)認(rèn)為接收機(jī)的天線在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中的位置是保持不變的，也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)處理時(shí)將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間的改變而改變的量，在測(cè)量中靜態(tài)定位一般用于高精度的測(cè)量定位，其具體觀測(cè)模式多臺(tái)接收機(jī)在不同的測(cè)站上進(jìn)行靜止同步觀測(cè)時(shí)間由幾分鐘幾小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)不等。</p><p>　　3.1.4 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理</p><p>　　GP