短距離基線解算精度的因素分析

陳銳　周才文

摘 要：本文主要研究了影響短基線的結算精度因素旨在分析和控制工程測量上GPS網的精度影響因素。（1）起算點坐標的影響，（2）電離層延遲的影響，在短邊時其相關性比較好，由于電離層影響較小。加入電離層改正后基線解精度反而降低[1]；（3）對衛星高度截止角和觀測量取樣率的影響，通過實驗總結出了在實際工作中應該自助靈活的選用基線解算條件的方法，對于不同邊長的基線，實際工作中所需采用的適當觀測時間。從而總結出GPS控制網的精度內業方面需要注意和改正的方面。

關鍵詞：基線解算；GPS控制網；精度；電離層延遲

一、緒論

（一）研究動機與目的。對于全球或全國性的高精度GPS網來說，通常精度要求會很高，因為基線長度很長（幾千千米），所要考慮到的影響因素也相對需要更全面些，所以一般會用專用軟件來解算對應基線。其中較為著名的有BERNESE、GAMIT等。對區域性的GPS網，基線長度一般為幾公里到幾十公里，通常用商業軟件來進行解算?，F在所擁有的商業化的GPS差分接收機及事后處理軟件技術成熟種類各異，如進行衛星位置預報、野外數據采集及傳輸、項目管理、坐標系管理及坐標轉換等，并且對外業數據進行檢核。并對合格的基線向量所構成的GPS網進行平差解算，最終得出解算的坐標結果。

（二）主要研究內容。主要通過對短基線邊的解算影響因素的研究來得出GPS控制網內業處理的影響其精度的因素：1.起算坐標不準確的影響起點坐標不準確所對基線解算質量造成的影響；2.電離層傳播延遲對基線解的影響；3.衛星高度截止角影響；4.觀測量取樣率影響；5.基線長度與觀測時間長短的關系。

二、gps控制網的布設與優化設計

（一）gps基線向量網的等級。GPS基線向量網被分成了A、B、C、D、E五個級別GPS網的精度指標，通常是以控制網中相鄰點間的距離誤差來表示的，對于等級不同的GPS網，有下列的精度要求：

（二）GPS的布網形式。GPS網常用的布網形式有以下幾種：（1）會戰式（2）跟蹤站式（3）多基準站式（樞紐點式）（4）同步圖形擴展式（5）單基準站式。

（三）GPS控制網的設計準則。（1）為了確保在相鄰點的GPS網具有高的相對精度，對網中的短距離必須同步觀測，以獲得它們之間的直線觀測基線。（2）為了提高GPS網絡的精度，該網絡可以被放置在一個全面布設框架上，以便成為整個GPS網的骨架。（3）在布網時所有異步環是不超過六個。（4）當布設GPS網時，引進高精度激光測距，與GPS觀測值（基線向量）一同平差，或作為起算邊長。（5）采用高程擬合方法，網中各點正常高，需要在布網時，選擇一定數量水準點，對水準點的數量應多些，并且應均勻地分布在網絡上，還要保證有部分點分布在網的四周。（6）為了提高GPS網絡規模的準確性，可以使用如下：增長觀測時間，多時段的基線向量。

三、GPS測量的誤差來源

利用GPS定位時，GPS衛星播發的信號受各種因素的影響，使得測量時產生誤差，精度下降，在GPS衛星定位測量中，影響觀測量精度的主要誤差來源一般可分為三類.與GPS衛星有關的誤差：衛星軌道誤差、衛星時表誤差[2]。

（一）與衛星有關的誤差：（1）衛星星歷誤差；（2）衛星鐘差；（3）SA干擾誤差；（4）相對論效應影響。

（二）與傳播途徑有關的誤差：（1）電離層折射；（2）對流層折射；（3）多路徑效應。

（三）與GPS 接收機有關的誤差：（1）接收機時鐘誤差；（2）位置誤差接收器；（3）在接收機天線相位中心偏移。

四、GPS基線解算

（一）基線解算精度?；€解算完，應先對解算基線的質量進行檢驗。只有質量合格的基線才能用于后續的處理，如果不合格則需要對基線進行重新解算或重新測量?；€的質量精度通過RATIO、RDOP、RMS、同步環。

（二）影響基線解算質量的各種因素。在解算中，由于不同的外業作業中的采集模式、精度要求都會出現不同的情況，所以在解算是有必要制定相應的解算條件，包括高度截止角、基線類型、具體的歷元間隔；在野外GPS測量中不僅要遵守相應儀器的操作規范，還必須要有相應的手段來提高改進基線向量的成果，根據不同的情況通過改變高度角，采用適當的對流層模型，高精度的起算點坐標或采用雙頻觀測量和電離層延遲、通過設置衛星高度角、采樣間隔、有效歷元等參數、選擇適當觀測時間等可以對基線進行優化[4]。

（三）實驗數據來源。本次研究采用數據是GPS觀測贛州市章貢區區域的一部分，觀測時間為2015年7月，地點為贛州市章貢區。觀測點為五個.本次實驗觀測的全部為短邊網：

五、短距離基線向量解算影響因素分析

（一）電離層延遲對基線解的影響。通過實驗對比發現，對于短邊基線，用加電離層延遲改正的解算方式所得基線解精度較不加電離層改正的解算方式所得基線解精度反而有所降低，分析認為這是因為在短邊的兩個測站上電離層延遲效應具有較強的相關性，加入電離層改正反而使這種相關性減弱，降低了組差方法對電離層影響消除的能力和效果。

（二）衛星高度截止角影響。實驗表明在短基線的基線解算中提高衛星高度截止角來進行解算使誤差變大，主要是因為低仰角時衛星信號質量較差，容易產生多路勁效應和對流層延遲影像。截止角20度以下時的觀測數據受到的對流層延遲影響較大[4]。

（三）觀測量取樣率影響。觀測取樣率對于基線解算精度的影響并不顯著但是高質量相位觀測值的采集可以有效的修復解決周跳問題，適當的增加采樣率和采樣密度可以有效的診斷和修復周跳；因此盡管在短基線的測量中仍然應該適當的增大取樣率。同樣，在基線長度較長時，可以適當增加觀測時間和采樣間隔，在不影響精度的情況下，提高基線處理速度。

（四）起算點精度影響。對于短基線邊，起點坐標不準確對于基線解的影響并不顯著，起點坐標精度在15米以內，就可以獲得合格的基線解；（作者單位：江西理工大學建筑與測繪工程學院）

參考文獻：

[1] 朱偉剛；林勛；姜放；《GPS擬合高程測量研究[D]》，2011-04

[2] 李征航；黃勸松；高等學校測繪工程專業核心教材GPS測量與數據處理[M].天津：天津理工大學出版社，2010

[3] 卡普蘭；赫加蒂；GPS原理與應用[M]，北京：國防電子信息技術出版社，2012

[4] 第五江波；GPS在城市控制網中的應用研究[J]；科技風；2011年21期

[4] 袁德寶；崔希民；王果；王圣堯；邱亞輝；紀銀曉；；GPS水準單一模型和綜合模型精度比較[J]；測繪科學；2011年05期

[5] 黎小浪；最小二乘配置法應用于GPS高程擬合的處理[J]；技術與市場；2011年11期