起算點與GPS控制網的兼容性分析【摘要】GPS定位結果中，隨著基準點坐標的不同，所求轉換參數會有很大差異。地面網重合點大地坐標中H值（大地高）往往不能精確的給定，中高程異常最高精度為米級，所以會給轉換后的坐標帶來一定誤差。重合點的個數與幾何圖形結構也會影響轉換精度。在工程測量中通常采用雙差模型求解GPS基線，解算時要求知道一個端點的坐標,該坐標的精度對GPS基線的解算結果有影響。已知點的精度越低,基線的解算精度也越低。在GPS基線測量中,進行基線解算時,根據已知基線一個端點的坐標,然后根據衛星位置和觀測值精確計算出基線向量,但已知點坐標的精度會影響基線解算結果的精度。所以,為了保證相對定位的精度,起算點狀況對精密GPS基線解算的影響是不能忽略的?！娟P鍵詞】GPS；基線；起算點；精度Abstract:GPSresults,withthebenchmarkfordifferent,coordinatetransformationparametershavesignificantdifferences.Thenetscoincidencepointgeodeticcoordinatesofthehighvalue(H)oftencannotpreciselygiven,H=H+ζabnormalheightinthehighestaccuracyform,sotobringthecoordinatetransformationafteracertainerror.Thenumberofcoincidencewithgeometrystructurecanalsoaffecttheaccuracyofconversion.且G哨P在S沖龜t紙e越c燦h瞞n遞o沒l鞋o弓g任y咸裹i郵s捧箱w宣i析d僚e趁l配y壘仿a夸p罷p聲l研i宇e北d抓個i泛n煩借e忍n敵g兔i樸n界e圈e捕r肌i音n率g錫瞧s改u殘r強v顯e撐y夢.釣吧U悼s咳u鋸a虛l意l維y袍均,欄削t謀h化e揮極b甜a叛s春e鋼l牙i良n習e喪s仇兇a憤r俘e蹈樸f泊o洋u基n綠d抬匆w緣i豐t死h饞債t胞h上e哥獨d耕o棕u悠b鈔l沉e轎d針i勺f席f柏e梢r轉e鴨n待c豐e總狠m龜o屑d鍋e劈l岡恨.頸端T施h純e蔥墊c圾o卸o辮r制d漏i神n扒a圖t么e估s喝壩o食f斜陸a付n比例e抬n榜d狂粗p嚼o蹲i題n巷t永摸a央r儉e誤廟r臨e哀q咐u騎i棍r彼e醒d渣漆t蛛o崗妥b被e繩建k吐n飾o謙w經n古睜i串n箭咳s嗚o擱l淡v境i爬n與g后近t迷h背e衡鼻b零a梳s瘦e殃l擋i止n后e楊s塊.困趨T輛h幟e缸勤p吹r替e龍c樓i挖s挑i芳o查n袋疏o宗f碑t匯h日e胃哀k貫n厚o棉w槳n吹甩p如o光i撈n檢t沾s圈略h牲a逐s抬呀i議m好p獸a斤c灘t撓鏟o俊n趟尤t袖h核e暈禁s資o歉l踏u何t啟i萄o庸n摩s草盆o母f趁像t乓h館e爐婆b貿a工s背e膛l通i性n顯e械s蛋.胃稈I折t神啄i傭s杯株f艷o拴u加n還d它茂o梨u龍t跳喬i亭n桌奸s宅t鄙i偽m撿u侄l絮a熔t掙i馳o所n古修t閘h無a甚t片坡t宰h漿e凱生l轟o唉w撈e抵r毀編t法h潑e錫掌p竊r農e伏c俗i儲s估i暖o和n數o襲f劇截t月h掩e絡覆k產n動o貼w彈n鞋以p裂o昂i勒n菜t錄s甚淋,淹脊t幼h母e始慘l辦o飾w紅e捕r迷兄t租h梢e丟掙p午r識e燥c援i胸s殊i仍o炮n蠢殼o評f別陡t晨h肥e棚蝴s激o礎l塌v母e聰d奮劇b茅a健s揉e仰l己i敢n雜e果s化.碧變S目o弄淚t彩o枝牲g豆u撲a攪r屆a京n之t雕e館e突竄t棍h風e異味n練e依c陽e次s味s膜a派r款y打躁p做r料e班c排i扛s披i跑o越n涼風i哄n徑偏s霧o蝕l籃v匙i桶n葵g舒b企a右s職e星l北i婦n洽e壽s秒贊,室蛇t拼h竿e窮縫p鞭r捷e始c拘i容s霉e鞏稠k尊n盆o挽w湊n腫嫂p群o東i冒n狠t適凡i姻s勇敗u墾s澇e歪d售.替辣T阿h鼠r譯e暈e滔猴m缺e擱t亂h茅o宴d史s助切f撓o情r污誰i批m斷p昨r廣o茅v賞i廉n短g牌宋t羽h恭e躁筆k弄n亞o槐w撤n拉酷p斗o勸i益n眉t鈔s粥汪p謹r嶺e側c浪i驚s桿i柳o柜n薪雙a全r渡e躬疫p瞎u鼠t禿垃f清o產r播w繁a錢r淚d匆.俗A房t芒既b鏟a濃s次e眾l宜i憐n琴e睜,誘迷u頂s莊i絕n盡g廊腸G父P猾S杯妄m乘e呼a付s被u已r雀e坦m朽e且n買t況險o席f滿舟G晶P型S錫挪r搬e列c保e筍i憐v注e孫r煙勁r庸a貼n尿d葛o額m綿揮s罪o莖f倚t勻w賴a岔r溜e觀偽r察a館n偵g擾e追臨b屠a態s哭e妙l慧i隊n連e屆,灶撲n頑e逗e友d辛知t均o判勺k民n談o役w迅芽t勻h任e號怠c搞o憤o械r伴d赤i數n替a趨t祥e躁s針擱o絨f既曉a筐n狀蔑e線n繳d績p鄉o董i孤n癥t駕盲b楊a美s廣e眠l絨i做n倒e裂,無匆t奔h哈e叉n門化a朋c嚷c唱o兼r舉d去i俘n偶g來濤t偷o蛛壯t粉h蓄e雅鐵s襲a暮t董e毯l憶l蹲i躺t詳e鳥傾o包b灑s亭e蠶r歲v棵a熄t袍i疼o赤n圍s權環a廣n茅d功顧a聞c夾c袋u泊r鞏a脆t蒸e勿l企y喊雕c火a準l算c醬u諒l爸a怨t方e勁園t吳h滴e新為b避a詢s臨e慚l兄i撿n硬e議膠v遙e玩c堤t干o秧r格,腔程b飾u銜t道停k射n準o移w蜂n盲速c托o沖o把r治d荒i鈔n泡a章t址e掠s蒙駱c疫a毯l揉c何u絞l鈴a誦t葵i市o色n咳覽a流c狐c金u厚r您a戀c竹y犧料w印i慮l矮l遙茫a嗽f抹f植e犁c續t驅序t倉h召e擾關a賣c腸c輸u卸r父a掀c偷y以孕o酬f側黑t軍h帶e贈警b師a特s餓e夫l囑i蚊n濕e蝦.牛裝T棚h意e冠r桃e姿f款o汗r浴e肌,氧吸i寇n私豬o倡r裕d適e沙r閘果t鉛o儉漲e攝n礙s栽u嗓r凈e愧蝕t罩h習e盯忌a性c喪c灘u鉗r則a斯c優y蛛橫o狼f粥千l齊o怨c該a喊l對i梨z貸a庫t權i陰o更n挖,論屑k覺n奇o胡w考n盯蹲f頸o春r時仁p離r鐵e于c煤i餓s望i票o騰n層引G旱P誕S添災r席a托n門g虧e旋浪b爬a穿s壩e肉l弱i輝n恢e煩閣i蟲n打f詢l膏u伙e仙n慣c游e獅冷c碰a擺n秘糠n淚o魯t找死b翻e插款i畢g然n搬o爭r買e貓d呼.Keywords:GPStechnology;baseline;precisionofknownpoint目錄HYPERLINK\l"_Toc264608335"【摘要】IHYPERLINK\l"_Toc264608336"第1章引言1HYPERLINK\l"_Toc264608337"第2章GPS的應用及其定位原理2HYPERLINK\l"_Toc264608338"2.1GPS應用前景2HYPERLINK\l"_Toc264608339"2.2應用GPS建立控制網的優越性2HYPERLINK\l"_Toc264608340"2.3GPS定位原理2HYPERLINK\l"_Toc264608341"2.3.1偽距法定位3HYPERLINK\l"_Toc264608342"2.3.2載波相位法定位4HYPERLINK\l"_Toc264608343"第3章工程項目及施測5HYPERLINK\l"_Toc264608344"3.1工程項目的選取5HYPERLINK\l"_Toc264608345"3.1.1工程概況5HYPERLINK\l"_Toc264608346"3.1.2作業任務6HYPERLINK\l"_Toc264608347"3.1.3擬采用的坐標系統6HYPERLINK\l"_Toc264608348"3.1.4已有測繪資料6HYPERLINK\l"_Toc264608349"3.2工程項目的實施6HYPERLINK\l"_Toc264608350"工程項目的外業實施6HYPERLINK\l"_Toc264608351"3.2.2內業數據處理7HYPERLINK\l"_Toc264608352"3.2.3成果的完善9HYPERLINK\l"_Toc264608353"第4章數據計算分析10HYPERLINK\l"_Toc264608354"4.1起算點精度對GPS定位的影響[3]10HYPERLINK\l"_Toc264608355"4.1.1誤差傳播與影響模型10HYPERLINK\l"_Toc264608356"4.1.2實驗數據分析計算11HYPERLINK\l"_Toc264608357"4.1.3分析與結論12HYPERLINK\l"_Toc264608358"4.2起算點數量對GPS定位的影響13HYPERLINK\l"_Toc264608359"4.2.1坐標轉換14HYPERLINK\l"_Toc264608360"4.2.2實驗數據分析14HYPERLINK\l"_Toc264608361"4.2.3分析與結論18HYPERLINK\l"_Toc264608362"4.3起算點分布對GPS定位的影響19HYPERLINK\l"_Toc264608363"觀測時的有關規定19HYPERLINK\l"_Toc264608364"4.3.2實驗數據分析19HYPERLINK\l"_Toc264608365"4.3.3分析與結論20HYPERLINK\l"_Toc264608366"第5章建議21HYPERLINK\l"_Toc264608367"參考文獻22HYPERLINK\l"_Toc264608368"致謝23HYPERLINK\l"_Toc264608369"附錄24引言GPS定位技術以其精度高，速度快，費用省，操作簡便等優良特性被廣泛應用于大地控制測量中。時至今日，可以說GPS定位技術已完全取代了用常規測角，測距手段建立大地控制網。我們一般將應用GPS衛星定位技術建立的控制網叫GPS網。歸納起來可以將GPS網大致分為兩大類：一類是全球或全國性的高精度GPS網，這類GPS網中相鄰點的距離在數千公里至上萬公里，其主要任務是作為全球高精度坐標框架或全國高精度坐標框架，為全球性地球動力學和空間科學方面的科學研究工作服務，或用以研究地區性的板塊運動或地殼形變規律等問題。另一類是區域性的GPS網，包括城市或礦區GPS網，GPS工程網等，這類網中的相鄰點間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務是直接為國民經濟建設服務。大地測量的科研任務是研究地球的形狀及其隨時間的變化，因此建立覆蓋全球的坐標系統之一的高精度大地控制網是大地測量工作者多年夢寐以求的，直到空間技術和無線電天文技術高度發達，才得以建立跨洲際的全球大地網。但由于VLBI,SLR技術的設備昂貴且非常笨重，因此在全球也只有少數高精度大地點，直到GPS技術逐步完善的今天才使覆蓋全球的高精度GPS控制網得以實現，從而建立起了高精度的（在1-2cm）全球統一的動態坐標框架，為大地測量的科學研究及相關地學研究打下了堅實的基礎。精密工程測量和變形監測，是以毫米級乃至亞毫米級精度為目的的工程測量。隨著GPS系統的不斷完善，軟件性能的不斷改進，目前GPS已可用于精密工程測量和工程變形監測。GPS的應用及其定位原理2.1GPS應用前景目前，GPS系統的應用已經十分廣泛，應用GPS信號我們可以進行海、空和陸地的導航，導彈的制導，大地測量和工程測量的精密定位，時間的傳遞和速度的測量等。在測繪領域中，GPS衛星定位技術已經用于建立高精度的全國性的大地測量控制網，測定全球性的地球動態參數；用于建立陸地、海洋大地測量基準，進行高精度的海島、陸地聯測以及海洋測繪；用于監測地球板塊運動狀態和地殼形變；用于工程測量，成為建立城市與工程控制網的主要手段。用于測定航空航天攝影瞬間的相機位置，實現僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖。2.2應用GPS建立控制網的優越性與常規方法相比，應用GPS衛星定位技術建立控制網的主要特點是[1]：采用相對定位方法，即若干臺GPS接收機同步觀測，確定各點之間的相對位置，并采用載波相位測量。從而得到高精度的測量結果。GPS測量不要求各點之間互相通視，使得起算點的點位選定靈活方便。GPS測量可以全天候進行，不論白天黑夜或晴天雨天，均能正常工作，使得測量工作更具有計劃性。觀測時間短，當測站之間的距離小于30km時，同步觀測1—2h便可得到較好的觀測成果；當測站之間的距離小于l0km時，還可采用快速定位方法，觀測時間可以縮短為10—20min，甚至更短。GPS測量的觀測數據是自動記錄的。GPS基線向量的計算和GPS網的平差計算的自動化程度很高。2.3GPS定位原理GPS衛星發射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛星的位置信息。用戶用GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上的GPS衛星信號，測量出測站點P至三顆以上GPS衛星的距離并解算出該時刻GPS衛星的空間坐標，據此利用距離交會法解算出測站P的位置。如下圖2-1所示，設在時刻在測站點P用GPS接收機同時測得P點至三顆GPS衛星、、的距離、、通過GPS電文解譯出該時刻三顆GPS衛星的三維坐標分別為（,，），j=1、2、3。用距離交會的方法求解P點的三維坐標（，，）的觀測方程為[4]（2-1）（2-2）（2-3）圖2-1GPS衛星定位原理偽距法定位偽距定位的觀測方程：（2-4）式中：為衛星與接收機間的偽距；、、表示衛星號為j的衛星坐標；、、表示接收機的坐標；j為衛星號，j=1、2、3…、為接收機鐘差與衛星鐘差；、為電離層與對流層的延遲；載波相位法定位載波相位定位的觀測方程：（2-5）式中：為載波相位觀測量；為接收機本振產生的固定參考頻率；為光速；為整周未知數。、為接收機與衛星延遲誤差；、為電離層與對流層延遲誤差。工程項目及施測3.1工程項目的選取工程概況本次設計主要是在《河南省商丘一帶航磁異常查證項目》E級GPS控制網布設結果的基礎上，分析其正確性，同時參考了《桂林工學院學報》第三期的一篇文章。為滿足河南省商丘一帶航磁異常查證工作的需要，在工作區范圍內開展E級GPS控制測量工作。工作區在東經115°36′49"～116°00′41"，北緯34°01′42"～34°29′48"之間，行政隸屬于商丘、虞城、鹿邑和夏邑縣。工作區呈南北長約52km，東西寬約36km的長方形，總面積1815km2。本區屬平原，地勢平坦，平均海拔44m左右。區內主要交通狀況，如圖3-1所示，有隴海鐵路和京九鐵路通過，又有連霍高速，105、310國道和幾條省道縱橫成網，交通比較便利。圖3-1作業任務此次控制測量的任務依據工作區域內航磁異常物探查證需要，按每10平方公里一個E級GPS起算點的密度布置控制網，總計為210個E級起算點。具體工作任務包括：GPS控制網型設計；E級起算點的現場選址、標石制作、埋石；GPS控制網觀測計劃、準備、外業觀測及記錄；內業數據整理，控制網平差計算，點之記的編制，成果整理；編制項目技術總結報告，成果提交。擬采用的坐標系統平面直角坐標采用高斯正型投影，中央子午線117°。采用1954年北京坐標系還是1980年西安坐標系，要根據所能收集到的等級起算點的坐標系統而定。同樣，采用1956年黃海高程系還是1985年國家高程基準也要根據所能收集的等級控制的高程系統而定。已有測繪資料本院收集有工作區1∕5萬、1∕10萬地形圖，可供全區起算點布局設計、預選址及測量工作布置之用。據了解，商丘市國土資源局曾委托省測繪局，在整個商丘市區域進行了D級GPS測量。我們需盡可能地通過商丘市國土資源局收集本區范圍5～9個D級GPS點的測量成果，作為本區E級GPS控制網的起算點。3.2工程項目的實施工程項目的外業實施控制網的布設：考慮到本次GPS控制網的實際用途，將起算點均勻的布設在測區當中。測區南北約52km，東西約36km，依據規定的布點密度，將控制網設計為附圖一所示的網狀形式，平均邊長3～4km，共計210個點。其中異步觀測環邊數不大于8條。點均勻分布，相鄰點間距離最大不超過平均間距的2倍。為了提高網型精度，首先布設了一級框架網對整個測區進行控制，在框架網下又布設了二級網。觀測方案：在項目實施過程中投入了八臺儀器進行觀測，為了提高GPS成果的精度，首先觀測一級框架網，在一級框架網的基礎上觀測了二級網，整個觀測過程中采用了網連式與邊連式的混合連法，提高了網的可靠性。選點：首先我們在小比例尺地圖上找到能夠控制測區的拐角點大地經緯度，對整個測區進行了控制，將大地經緯度轉化為三度帶54坐標系的坐標，將四個拐角點54坐標在cass軟件中展出來，然后根據控制網的布設方案，定出其余點的概略坐標，在實地應用手持GPS進行定點，定點的原則是，在遵守《全球定位系統（GPS）測量規范》GB∕T18314-2009的有關規定的基礎上，以實際點位為中心，半徑500m的范圍內進行埋點。埋點：預制沙、石、水泥混凝土標石。標石規格按規范中普通基本標石，上面20×20（cm）,底面40×40（cm），高55（cm）。用帶有十字刻劃的道釘作中心標志。所有點埋設統一預制的標石。在實地開挖一個深1.2m、口徑為1m的深坑，在坑中墊20cm厚的混泥土墊層，然后將標石放入，將其穩固，填土夯實。個別點可在水泥固定構筑物面上刻石代替，刻石規格同標石上面規格，刻線要清晰，中間十字線要精細。觀測：本次項目投入了五臺南方儀器（四臺S82，一臺S86），三臺華測（X90）儀器，利用八臺儀器進行同步觀測，時段間利用網連式，邊連式進行連接。為了保證觀測質量，觀測時間均選擇在早七點到十一點，下午三點到七點，觀測過程中，由指揮人統一通知開關機時間，保證了觀測時的同步時間。在現場繪制點之記，點到參考物距離的量取精確到0.01m。3.2.2內業數據處理為了保證外業觀測數據的可靠性，每天對數據進行處理。利用南方接收機自帶的數據處理軟件《GPSPro100222》進行數據的處理，在數據處理過程中，嚴格按照《全球定位系統（GPS）測量規范》GB∕T18314-2009的有關規定對數據進行處理，處理時主要注意以下事項：基線處理時的，（3-1）值反映了確定出的整周未知數參數的可靠性，這一指標取決于多種因素，既與觀測值的質量有關，也與觀測條件的好壞有關。即均方根誤差（RootMeanSquare）（中誤差）（3-2）式中：觀測值的殘差；觀測值的權（當各觀測值為獨立觀測時，是相同的）；觀測值的總數；表明了觀測值的質量，觀測值質量越好，越小，反之，觀測值質量越差，則越大，它不受觀測條件（觀測期間衛星分布圖形）的好壞的影響。重復基線[2]（3-3）（3-4）—GPS基線向量的弦長中誤差（mm）；—GPS接收機標稱精度中的固定誤差（mm）；b—GPS接收機標稱精度中的比例誤差系數（ppm）；d—GPS中相鄰點間平均距離（km）。獨立閉合環的坐標閉合差應該符合以下要求[2]（3-5）（3-6）（3-7）（3-8）n—閉合環的邊數；（3-9）在符合以上各條件的基礎上，根據實際條件對不合格的基線進行剔除與修正（修改采樣間隔，高度截止角）。也可對衛星殘差圖進行修改，剔除因為周跳或多路徑效應影響，產生較大誤差的衛星觀測信號。3.2.3成果的完善內業數據處理后，個別基線依然無法滿足要求，這時我們要根據《全球定位系統（GPS）測量規范》GB∕T18314-2009的有關規定要進行外業補測，并且結合內業對觀測數據進行剔除與挑選，最終保證數據的完整性與可靠性[2]。未按施測方案要求，外業缺測、漏測，或數據處理后，觀測數據不滿足相關規定時，要及時進行外業的補測。允許舍棄在復測基線邊長較差、同步環閉合差、獨立環或附合路線閉合差檢驗中超限的基線，而不必進行該基線或與該基線有關的同步圖形的重測，但必須保證舍棄基線后的獨立環所含基線數，不得超過相應等級的規定，否則，應重測與該基線有關的同步圖形。由于點位不滿足GPS測量要求，而造成一個測站多次重測仍不能滿足各種限差要求時，經主管部門批準，可以布設新點重測或者舍棄該點。對需補測或重測的觀測時段或基線，要具體分析原因，在滿足相應要求的前提下，盡量安排一起進行同步觀測。數據計算分析4.1起算點精度對GPS定位的影響[3]誤差傳播與影響模型基線解算中的已知點誤差將引起基線另一端點點位的平移和基線向量分量的變化.。這種變化有時主要表現為尺度的變化，有時表現為空間方向的變化。假設P1和P2是基線的兩端點，在GPS-84中的坐標向量分別為和，因此有關系式：（4-1）其中為、點間的坐標差向量。作為起始點,并假設其坐標向量有微小的變化,則由此引起點坐標向量的變化為：（4-2）起始點坐標的變化對所求基線的影響。由于起始點對基線的影響有時主要表現為基線尺度的變化，有時主要表現為基線在空間方向上的變化，若GPS相對定位采用雙差模型，則通過平差求基線向量的解。（4-3）（4-4）式中:i,j,k…u為衛星代號；為平差后基線長。設起算點誤差在地心直角坐標系中為,對基線另一端點的誤差影響可表示為：（4-5）由（4-4）式有：（4-6）這里有：（4-7）綜合以上三式可以得到：（4-8）因此可以得到起算點誤差對基線分量的影響為：（4-9）用站心坐標系來表示,就可以表示為：（4-10）式中:（4-11）（4-12）上式中,反映了衛星幾何分布與變化的作用；表明了基線起算點位置的作用；反映了基線本身空間取向和長度對傳播起算點誤差的效應。實驗數據分析計算為了解起算點坐標精度對基線向量解算結果的影響，筆者選取了某GPS控制網中的2條基線(D001-D002和D001-D003)作為研究對象，用隨機軟件TGO進行基線解算，解算時人為地將固定點坐標分量分別加入一定的誤差，采用以下6種方案作比較：方案1:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+110”(N,E),15m(H)；方案2:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+310”(N,E),30m(H)；方案3:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+510”(N,E),60m(H)；方案4:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+1010”(N,E),90m(H)；方案5:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+1510”(N,E),120m(H)；方案6:將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+2010”(N,E),150m(H)。其解算結果見表4-1和表4-2。表中RMS為表示基線向量解算精度的殘差,RATIO為基線固定解可靠程度因子。表4-1基線向量D001-D002解算結果Table1SolutionofthebaselinevectorD001-D002方案ΔXΔYΔZ基線長RMSRATIO/%原始值2985.9003-2842.75746328.42567552.8700.0123499.75方案12985.9004-2842.75296328.42607552.8680.0123299.94方案22985.9010-2842.74786328.43067552.8710.01481100方案32985.9034-2842.74776328.43227552.8730.0204499.86方案42985.6839-2842.79636328.41017552.7850.0571678.24方案52985.5959-2842.82916328.39267552.7490.0888073.86方案62985.5142-2842.86336382.37407552.7140.1314660.14表4-2基線向量D001-D003解算結果Table2SolutionofthebaselinevectorD001-D003方案ΔXΔYΔZ基線長RMSRATIO/%原始值1163.60093070.59223456.56694767.6370.00745100方案11163.60203073.58553456.56984767.6350.00685100方案21163.60363070.57323456.57894767.6340.00688100方案31163.60223070.56573456.58724767.6340.0085699.98方案41163.60543070.54603456.61054767.6390.0197799.04方案51163.77683070.59403456.57634767.6870.0486486.84方案61163.86393070.60663456.57414767.7150.0604267.64分析與結論4.1.3.1分析從表中數據可知,要精密控制測量,起始點坐標的影響是不容忽視的:方案1的偏差最小,方案6的偏差最大。因此,起算點坐標誤差越大,對基線向量解算結果影響也越大。由于起算點誤差對基線解算結果的影響是一外在的誤差影響因素,為保證基線向量的解算具有足夠的精度,必須適當控制起算點誤差。根據GPS測量規范:進行C級及以下測量時,起算點的WGS-84坐標精度應不低于25m；進行B級測量時,起算點的WGS-84坐標精度應不低于3m。通常起算點的坐標可以通過以下幾種途徑獲取:利用已知的WGS-84坐標。我國已通過國家GPS聯測建立起國家高精度GPSA級網,這些網點的坐標均可以作為基線精化處理中的起算點。在精確獲取轉換參數的情況下,根據國家或地方坐標系的大地坐標以及該坐標系和WGS-84坐標系之間的轉換關系式進行坐標轉換后,求得基線精化處理的起算點。采用GPS單點定位的結果。由于目前C/A碼偽距定位2～3h,平差結果的精度為±20m左右,采用這種結果作為基線解算的起始點坐標將會對基線解算的影響比較大,這對于高精度的GPS網，數據處理是不能滿足需要的。結論因此，要提高起算點位置的精度，可以采取以下方法:選擇測區中心部位的某點獨立觀測3次以上,每次觀測時段大于2h，取多次偽距定位單點解的平均值作為全網基線解算的起算點。將GPS網中各點的單點定位結果都通過基線向量傳遞到起算點來,取加權平均值,用該平均值作為重新進行基線解算的起始點的坐標。采用精密星歷取代廣播星歷進行起算點的偽距定位,通過提高衛星軌道精度來改善起算點的GPS-84坐標精度。4.2起算點數量對GPS定位的影響當重合點較少時，如只有兩個重合點，則只能求解部分轉換參數，如3個平移參數，3個旋轉參數等。利用部分參數實現坐標轉換，檢核少，精度不高。所以實際布測GPS網時，應盡量多的聯測地面網點。坐標轉換GPS定位測得的坐標為WGS-84坐標系中的坐標，工程中要求應用國家或地方坐標系中的坐標，要將WGS-84坐標系中的坐標轉換到國家或地方坐標系中，觀測時要聯測國家或地方坐標系中的點，以便進行坐標轉換。利用已知重合點的三維直角坐標進行坐標轉換，用七參數法實現坐標轉換。當GPS網選定基準點的坐標后，便可由基準點的坐標值和基線向量的平差值計算GPS點的WGS-84坐標值或三維大地坐標，重合點在地面網中的坐標由換算為,最后將重合點的兩套坐標值代入七參數公式（4-13）解算轉換參數（3個坐標平移參數，3個旋轉參數，1個尺度比參數）。重合點數多于3個時，一般用平差的方法進行求解轉換參數。轉換參數求出后，任用公式（4-13）計算各GPS點在國家坐標系中的坐標，便實現了GPS定位結果至國家坐標系的轉換。（4-13）式中：，，為國家或是地方獨立坐標系中的坐標。，，為WGS-84坐標系中的坐標。，，，，，，稱為坐標系見的轉換參數。對于重合點來說，轉換后的坐標值與已知值有一差值，其差值的大小反映轉換后坐標的精度。實驗數據分析印證方案當重合點數少于3時，無法計算平差后點位精度（重合點太少，無法計算出參數），將其平差后的坐標與210個點整體平差的坐標進行求差，利用差值的大小來判定精度的高低，差值越小說明平差出的坐標越靠近真值，精度越高。然后統計該差值的分布來說明起算點的數量對基線處理的影響。當重合點大于3時，統計平差后的點位精度分布。數據分析利用坐標差評定平差結果的精度當重合點小于3時，因為無法計算出轉換參數，判定它們之間的精度利用平差后的坐標與標準坐標間求一次差作為判定的標準。當只用一個起算點進行無約束平差后，平差坐標與標準坐標間求一次差分布見下圖表4-3：圖表4-3固定一個控制點平差后坐標間一次差分布固定不同的起算點進行平差后，平差坐標與標準坐標之間求一次差之后的坐標分布見下圖表4-4與4-5：圖表4-4固定不等數量的控制點平差后坐標間一次差dx分布圖表4-5固定不等數量的控制點平差后坐標間一次差dy分布固定不同數量的起算點，平差后的高程與標準平差后的高程求一次差的分布見下圖表4-6：圖表4-6固定不等數量控制點平差后高程間一次差dz分布利用平差后的點位精度評定平差結果的精度固定不同數量起算點平差后的點位精度比較見下圖表4-7：圖表4-7固定不同數量起算點平差后的點位精度固定不同數量起算點平差后的高程精度比較見下圖表4-8：圖表4-8固定不同數量起算點平差后的高程精度分析與結論分析利用坐標差評定平差結果的精度只固定一個起算點時，無法計算出坐標轉換參數，有圖表4-3可知，平差后的坐標與標準坐標間求一次差的差值較大。當固定點的數量增大時，可以陸續計算出轉換參數，從而平差的精度也逐漸提高，由圖表4-4可以看出，當起算點的數量越多時，平差后的坐標與標準坐標間求一次差的差值越來越小，當差值增大時，固定起算點多的方案在此區間分布的點數就逐漸減小。利用平差后的點位精度評定平差結果的精度由圖表4-5，圖表4-6可以看出，當固定的起算點數量越多時，平差后的點位精度就越高。結論通過以上兩種方法的比較我們可以看出起算點的數量對平差后的結果的影響是不可忽視的，因此在GPS測量中聯測一定數量的起算點是很有必要的，聯測時，一方面要保證數量，第二方面要保證聯測點屬于同一個坐標系統，坐標間的精度要保持一致。4.3起算點分布對GPS定位的影響GPS觀測時的有關規定根據《全球定位系統（GPS）測量規范》GB∕T18314-2009的有關規定：A級GPS網應以適當數量和分布均勻的IGS站的坐標和原始觀測數據位起算數據；B級GPS網以適當數量和分布均勻的A級GPS網點或IGS站的坐標和原始觀測數據為起算數據；C，D，E級GPS網以適當數量和分布均勻的AB級GPS網網點的坐標和原始觀測數據位起算數據。網形測區：最好有至少三個已知起算點分布在測區外圍的四個象限，若已知三角點（起算點）位于測區外面，則測區外緣與該已知點之距離最好不超過20km。線狀測區：最好有至少三個已知起算點分布在測區的兩端及中央，且每隔30km左右最好有一個已知起算點。實驗數據分析為了印證起算點分布狀況對GPS定位的影響，在整個測區選擇三個點作為已知起算點，選擇不同的分布，根據平差后的點位精度對兩種情況進行統計性討論。起算點的分布不同對坐標精度的影響見下圖表4-9：圖表4-9起算點分布對平面的影響起算點的分布不同對高程精度的影響見下圖表4-10：圖表4-10起算點分布不同對高程的影響分析與結論分析通過以上數據圖表可以看出，當起算點分布均勻時，值較小；相反，當起算點分布不均勻時，值較大。從整體來看，的分布與起算點的分布具有一定的規律性。結論從以上數據圖表可以看出，起算點的分布對數據精度的影響是很大的，在外業聯測起算點時，起算點應該均勻的分布在測區的四個象限中。建議通過以上數據統計比較，可以看出，要想得到高精度的數據，就必須保證起算點的精度，起算點的數量，起算點均勻分布在測區當中。要想提高平差后數據的精度可以采取以下辦法：選擇測區中心部位的某點獨立觀測3次以上，每次觀測時段大于2h，取多次偽距定位單點解的平均值作為全網基線解算的起算點；將GPS網中各點的單點定位結果都通過基線向量傳遞到起算點來，取加權平均值，用該平均值作為重新進行基線解算的起始點的坐標；采用精密星歷取代廣播星歷進行起算點的偽距定位，通過提高衛星軌道精度來改善起算點的WGS-84坐標精度。在測區中聯測一定數量的起算點，并且要保證起算點的精度一直。在測區中聯測的起算點的精度要達到一定的要求，A級GPS網應以適當數量和分布均勻的IGS站的坐標