摘要：本文首先介紹了GPS技術(shù)的一些應(yīng)用，然后主要從GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)、野外觀測(cè)以及基線解算三個(gè)方面提出了GPS作業(yè)過程中的質(zhì)量控制措施。
　　關(guān)鍵詞：GPS；技術(shù)應(yīng)用；質(zhì)量控制；基線解算
　　
　　0 引言
　　隨著GPS定位技術(shù)在測(cè)量中的廣泛應(yīng)用，GPS作業(yè)過程中的質(zhì)量控制措施和觀測(cè)成果的分析成為生產(chǎn)實(shí)踐中的一個(gè)重要問題。因此，探討出一套實(shí)用性強(qiáng)、理論嚴(yán)密的質(zhì)量控制措施，將有助于GPS控制網(wǎng)在實(shí)踐中的應(yīng)用。本文參考GPS技術(shù)應(yīng)用的基本理論，結(jié)合自己的工作實(shí)踐，進(jìn)行了一些有用的探索，以供廣大業(yè)內(nèi)人士參考。
　　1 GPS技術(shù)的應(yīng)用
　　1.1 建立工程控制網(wǎng)
　　工程控制網(wǎng)是工程建設(shè)、管理和維護(hù)的基礎(chǔ)。其網(wǎng)型和精度要求與工程項(xiàng)目的性質(zhì)、規(guī)模密切相關(guān)。一般地，工程控制網(wǎng)覆蓋面積小、點(diǎn)位密度大、精度要求高。用常規(guī)的方法，多采用邊角網(wǎng)。
　　采用GPS定位的方法建立工程控制網(wǎng)，具有點(diǎn)位選擇限制少、作業(yè)時(shí)間短、成果精度高、工程費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)�？蓱�(yīng)用于建立工程首級(jí)控制網(wǎng)，變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，工礦施工控制網(wǎng)，工程勘探、施工控制網(wǎng)，隧道等地下工程控制網(wǎng)等。應(yīng)用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，通常采用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，以保證達(dá)到毫米級(jí)精度。應(yīng)用GPS技術(shù)建立道路勘探、施工控制網(wǎng)和隧道工程控制網(wǎng)等具有顯著的優(yōu)勢(shì)。道路勘探、施工控制網(wǎng)，具有橫向很窄、縱向很長(zhǎng)的特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的三角鎖、導(dǎo)線方案，多數(shù)需要分段實(shí)施，以避免誤差積累過大。采用GPS技術(shù)，由于點(diǎn)與點(diǎn)之間不需要通視，可以敷設(shè)很長(zhǎng)的GPS點(diǎn)構(gòu)成的三角鎖，以保持長(zhǎng)距離線路坐標(biāo)控制的一致性。
　　1.2 變形監(jiān)測(cè)
　　變形監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)像大橋、水庫(kù)大壩、高層大樓等建筑物、構(gòu)筑物的地基沉降、位移以及整體的傾斜等狀況。監(jiān)測(cè)工作的特點(diǎn)是被監(jiān)測(cè)體的幾何尺寸巨大，監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測(cè)技術(shù)要求高。常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，監(jiān)測(cè)地基的沉降；應(yīng)用三角測(cè)量（或角度交會(huì)）的方法，監(jiān)測(cè)地基的位移和整體的傾斜。GPS技術(shù)在該領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
　　1.3 帶RTK的碎部測(cè)量與放樣
　　RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)，即載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法。RTK系統(tǒng)由兩部分組成：基準(zhǔn)站（坐標(biāo)已知）和移動(dòng)站（用戶接收機(jī)）。其基本原理是：將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)基準(zhǔn)站的差分信息進(jìn)行求差解算用戶位置坐標(biāo)。RTK技術(shù)可應(yīng)用于測(cè)繪地形圖、地籍圖，測(cè)繪房地產(chǎn)的界址點(diǎn)，平面位置的施工放樣等。采用RTK技術(shù)測(cè)圖時(shí)僅需一人進(jìn)行。將GPS接收機(jī)放在待定的特征點(diǎn)上1、2s，同時(shí)輸入該特征點(diǎn)的編碼即可。把一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的地形、地物特征點(diǎn)測(cè)定后傳入計(jì)算機(jī)，由專業(yè)成圖軟件、在人工適當(dāng)?shù)母深A(yù)下，形成所要的成果圖。采用RTK技術(shù)進(jìn)行放樣，標(biāo)定界標(biāo)點(diǎn)，是坐標(biāo)的直接標(biāo)定，不像常規(guī)放樣那樣，需要后視方向、用解析法標(biāo)定，因而簡(jiǎn)捷易行。
　　2 GPS作業(yè)過程中的質(zhì)量控制措施
　　2.1 GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)方面的措施
　　GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)與常規(guī)網(wǎng)不同，它不需要考慮點(diǎn)間通視、相鄰邊比值以及觀測(cè)角大小等因素，布網(wǎng)靈活性較強(qiáng)。GPS基線向量網(wǎng)形式多樣，其中同步圖形擴(kuò)展式的作業(yè)方式因其作業(yè)效率高、圖形強(qiáng)度好等特點(diǎn)，是目前普遍采用的一種布網(wǎng)形式。在一般工程實(shí)踐中，常根據(jù)具體情況，采用混連式，即靈活采用點(diǎn)、邊和網(wǎng)連式的某種混合形式。GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)，在嚴(yán)格遵守GPS測(cè)量規(guī)范基礎(chǔ)上，還應(yīng)注意以下幾方面：
　　1）為提高GPS網(wǎng)的整體相對(duì)精度，異步環(huán)中相鄰較近的點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行同步觀測(cè)。
　　2）由于隨著異步環(huán)邊數(shù)的增加，異步環(huán)閉合差的檢驗(yàn)?zāi)芰�將逐漸下降。所以，網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)一般不要大于6條。
　　3）盡量保證每個(gè)測(cè)站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連。GPS相對(duì)測(cè)量以基線（邊）為基本單位。各個(gè)點(diǎn)位的可靠性與其他點(diǎn)位無關(guān)，而與該點(diǎn)相連的基線數(shù)有關(guān)。點(diǎn)上連接的獨(dú)立基線越多，該點(diǎn)可靠性檢驗(yàn)就越強(qiáng)。
　　2 野外觀測(cè)方面的措施
　　野外觀測(cè)成果質(zhì)量的好壞，直接影響著最后成果的精度及可靠性。當(dāng)操作員對(duì)接收機(jī)參數(shù)設(shè)定以后，接收的數(shù)據(jù)質(zhì)量只和觀測(cè)環(huán)境有關(guān)，而不受人為因素干擾。作業(yè)過程中，在確保數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置正確的前提下，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　1）當(dāng)采用光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行對(duì)中時(shí)，底座在測(cè)前應(yīng)進(jìn)行檢校。
　　2）在溫差大的天氣，要注意清除潮氣。如潮氣較大，反映在觀測(cè)中，信噪比變小甚至小于3。
　　3）野外量取天線高時(shí)，應(yīng)注意量取天線的位置及量取方式，并避免各種人為粗差。
　　4）天線定向標(biāo)志線應(yīng)指向正北，并顧及當(dāng)?shù)卮牌�角的影響，定向誤差不應(yīng)大于5°。
　　3 基線解算方面的措施
　　基線解算的過程主要是一個(gè)平差過程，平差所采用的觀測(cè)值主要是雙差觀測(cè)值。在基線解算時(shí)，平差要分三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段為初始平差，主要是求出整周模糊度和基線向量的實(shí)數(shù)解；第二是將整周模糊度固定成整數(shù)；第三是將確定了的整周模糊度作為已知值，僅將待定的測(cè)站坐標(biāo)作為未知參數(shù)，再次進(jìn)行平差，求出基線向量最終解。
　　雙差可以消除接收機(jī)鐘差，減弱衛(wèi)星位置誤差及大氣延遲誤差，但卻放大了多路徑效應(yīng)和觀測(cè)噪聲誤差�；�線優(yōu)化解算的目的就是根據(jù)實(shí)際情況，選取合理的解算模型，最大限度減弱雙差殘余誤差。雙差殘余誤差是指雙差不能完全消除的誤差，主要有衛(wèi)星位置誤差、對(duì)流層延遲誤差、多路徑效應(yīng)和接收機(jī)噪聲。
　　3.1 影響基線解算結(jié)果的因素及應(yīng)對(duì)方法
　　1）衛(wèi)星位置誤差
　　衛(wèi)星位置誤差對(duì)基線的影響與基線的長(zhǎng)度有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)100km的基線，軌道誤差2.5m的影響只有1cm。而目前廣播星歷的精度為3m,精密星歷的精度可達(dá)到0.05m。所以，對(duì)于長(zhǎng)度小于100km的基線，廣播星歷誤差的影響基本可以忽略。而對(duì)于長(zhǎng)基線，消除衛(wèi)星位置誤差的有效途徑就是采用精密星歷。
　　2）對(duì)流層延遲誤差
　　對(duì)流層延遲主要與氣候、氣壓、溫度、濕度和衛(wèi)星仰角有關(guān)。對(duì)于低仰角衛(wèi)星，對(duì)流層總延遲最大可達(dá)30m。盡管雙差可減弱對(duì)流層影響，但由于對(duì)流層延遲較大，所以，即便對(duì)較短的基線，也應(yīng)加模型改正。
　　3）多路徑效應(yīng)和接收機(jī)噪聲
　　多路徑效應(yīng)的影響與衛(wèi)星信號(hào)方向、反射系數(shù)以及反射物距離有關(guān)，由于測(cè)量環(huán)境復(fù)雜多變，多路徑效應(yīng)難以模型化，也不能用差分方法來減弱。
　　一般采用預(yù)防性措施來減弱其影響，如天線遠(yuǎn)離反射物、采用扼流圈天線等。觀測(cè)值噪聲為白噪聲，而且不同衛(wèi)星的觀測(cè)值噪聲之間是獨(dú)立的。數(shù)據(jù)處理時(shí)，一般把多路徑效應(yīng)和接收機(jī)噪聲作為偶然誤差來處理。
　　5）起始點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確
　　起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差。已知點(diǎn)的坐標(biāo)誤差對(duì)解的影響主要和基線長(zhǎng)度、衛(wèi)星的空間分布等因素有關(guān)，影響的大小約在0.1ppm左右。解算基線時(shí)，應(yīng)盡量選取高精度的已知點(diǎn)作為起算點(diǎn)。當(dāng)沒有高精度的起算點(diǎn)時(shí)，可選取網(wǎng)中單點(diǎn)定位精度高的點(diǎn)來作為起算點(diǎn)。
　　4 結(jié)語
　　GPS測(cè)量從布網(wǎng)設(shè)計(jì)到基線向量網(wǎng)整體平差，是一個(gè)復(fù)雜的過程。要獲得滿足精度且可靠的定位成果，首先網(wǎng)要設(shè)計(jì)合理，野外采集數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，不存在人為粗差；其次，基線解算要根據(jù)其質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)和影響因素進(jìn)行優(yōu)化處理；最后，參與平差的獨(dú)立基線要檢驗(yàn)合格且約束數(shù)據(jù)精度要高。
　　
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