GPS基线解算的质量分析与研究.doc
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1、GPS基线解算的质量分析与研究引言 全球定位系统(Global Positioning System-GPS)作为新一代的卫星导航定位系统,现已发展成为一种被广泛使用的系统。目前,我国已采用GPS技术布设了新的国家大地测量控制网,绝大多数城市也都采用GPS技术建立了城市控制网。GPS数据处理原理比较复杂,但自动化程度高。GPS的定位精度一般与网的布设、已知点的选取、观测方法、基线处理和网平差有关,而基线处理是GPS数据处理的最重要的一步1。 本文结合GPS定位原理及基线解算模型,从如何提高GPS基线解算出发,结合具体工程项目进行基线解算,通过对基线解算成果进行质量分析, 研究网型布设方式、起算
2、点位置的选择、观测卫星的选择对基线解算质量的影响。 1GPS平面测量及基线解算原理 1.1GPS相对定位原理 GPS静态相对定位是指在进行GPS定位时,两台或两台以上的接收机进行同步观测,如图1,其位置静止不动,同步观测相同的四颗以上GPS卫星,采集同步观测数据,在数据处理时,则利用这些同步观测数据,计算出同步观测站之间的相对位置。(坐标差/基线向量) 2。 这种求差称为求一次差(或称求单差),求差后的线性组合当作虚拟观测值。 对载波相位测量的一次差还可以继续求差,称为求二次差。常见的求二次差的方法也有三种,即在接收机和卫星间求二次差、在接收机和历元间求二次差以及在卫星和历元间求二次差。 二次
3、差还可以继续求差,称为求三次差。求三次差的方法只有一种,即在接收机卫星和历元间求三次差。 虑到GPS定位的误差源,实际上经常采用的求差法只有三种,即在接收机间求一次差在接收机和卫星间求二次差以及在接收机卫星和历元间求三次差3。如图2: 1.2GPS基线解算步骤 每一个商用GPS数据处理软件,其使用方法都会有各自不同的特点,但无论是哪种软件,解算原理相同。GPS基线解算的过程主要包括基线向量数据处理和网的最小约束平差两部分,解算的流程如图3所示。 2工程项目介绍 2.1灯塔市GPS控制网 为满足城市建设和管理的需要,辽宁省灯塔市国土资源局建立了灯塔市C级GPS控制网,整个网共布设88个点,点的平
4、均间距为6km,全网覆盖范围约940平方公里。它主要作为灯塔市工程测量与规划控制的骨架,由四个国家二等三角点及两个四等水准点联测。考虑到其附属的各村的分布情况,方便灯塔国土资源局日后的管理,网中各点除几个布设在矿厂集中地区外,其它各点主要布设在各村委会院内。灯塔市GPS控制网网型如图4: 2.2沈阳市自来水供水管网测量GPS控制网 为满足沈阳市自来水管网的管理和发展,沈阳市自来水总公司在沈阳市内建立布设了沈阳市自来水供水管网GPS(C级)控制网,测区覆盖沈阳市内全部7大区,面积约为197平方公里。控制网等级为C级。由两个国家二等三角点及二等水准点为GPS控制网的起算点,外业测量依据参照(1)全
5、球定位系统城市测量规范;(2)城市测量规范;(3)沈阳市供水管网地理信息系统属性数据调查要求。 此次GPS控制网的布设是以施测自来水设施点为目的,并兼顾到监视设施点的需要。利用GPS-RTK技术进行设施点测量的技术要求:点位误差为5cm,高程误差为7cm,控制网布设如图5所示。 3结果与讨论 3.1网型布设方式对基线解算质量的影响 3.1.1实验基本情况 实验研究网型的选择对GPS基线解算的影响共有三种布网形式:网连式,即相邻同步图形间有两个以上的公共点相连接,如图6;它也是在解算灯塔GPS控制网时采用的连接方式。边连式,即同步图形间由一条公共基线连接,如图7;边点混连式是指相邻同步图形间仅由
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