GPS控制网基线解算的原则

2010-08-15刘振霞

中国新技术新产品 2010年7期

刘振霞

（河北省制图院，河北石家庄 050031）

1 引言

GPS基线解算就是利用GPS观测值，通过数据处理，得到测站的坐标或测站间的基线向量值。基线向量是GPS最基本的观测量，基线向量的质量是提高GPS控制网整体质量水平的关键。本文围绕着如何提高基线观测质量，如何选取基线，如何剔除坏基线以及质量分析等问题进行应用性的分析讨论。

2 GPS控制基本作业流程

在大地测量和工程控制测量应用中，一般采用多台接收机进行组网观测。每天观测完成后，对当天的观测结果，用厂商提供的后处理软件和接收机采集的广播星历进行基线处理，并进行初步平差；全网观测完毕后，再进行网平差，以提高全网的成果精度并使网中各点的精度尽可能均匀；最后用已知坐标进行约束平差，求出各待定点的最终成果。

3 通过基线解算结果来分析GPS野外数据的观测质量

GPS野外数据的观测质量直接影响到定位的精度，及时有效地对野外观测数据质量进行检测，及早发现异常情况，不仅可以保证观测数据的可靠性，同时，一旦发现观测数据存在问题，可以进一步分析产生问题的原因是接收机出了问题，还是观测环境不够理想，还是人为的原因，以便迅速准确做出判断，调整作业计划，采取措施，避免漏测和不必要的重复，节约时间，提高效率。

基线解算时所设定的起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差。在实际工作中，只有尽量提高起点坐标的准确度，以避免这种情况的发生。要解决基线起点坐标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。

少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定，从而影响该卫星参与的基线解算精度。关于卫星观测时间太短这类问题的判断比较简单，只要查看观测数据的记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量就可以了，有些数据处理软件还输出卫星的可见性图，这就更直观了。若某颗卫星的观测时间太短，则可以删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算，这样可以保证基线解算结果的质量。

周跳太多的判别，在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善。对于卫星观测值中周跳太多的情况，可以从基线解算后所获得的观测值残差上来分析。目前，大部分的基线处理软件一般采用的双差观测值，当在某测站对某颗卫星的观测值中含有未修复的周跳时，与此相关的所有双差观测值的残差都会出现显著的整数倍的增大。

多路径效应、对流层或电离层折射影响的判别

我们也是通过观测值残差进行的。不过与整周跳变不同的是，当路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大时，观测值残差不是象周跳未修复那样出现整数倍的增大，而只是出现非整数倍的增大，一般不超过1周，但却又明显地大于正常观测值的残差。通过提高截止高度角，剔除易受对流层或电离层影响的低高度角观测数据。但这种方法，具有一定的盲目性，因为，高度角低的信号，不一定受对流层或电离层的影响就大。

4 基线解算的一般原则

要进行GPS网平差，首先必须提取基线向量，构建GPS基线向量网。提取基线向量时需要遵循以下几项原则：必须选取相互独立的基线，若选取了不相互独立的基线，则平差结果会与真实的情况不相符合；选取的基线应构成闭合的几何图形；选取质量好的基线向量，基线质量的好坏，可以依据 RMS、RDOP、RATIO、同步环闭和差、异步环闭和差和重复基线较差来判定；取能构成边数较少的异步环的基线向量；选取边长较短的基线向量。

5 GPS网的三维无约束平差的主要作用

评定GPS网的内部符合精度，发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差由于三维无约束平差的结果完全取决于GPS网的布设方法和GPS观测值的质量，因此，三维无约束平差的结果就完全反映了GPS网本身的质量好坏，如果平差结果质量不好，则说明GPS网的布设或GPS观测值的质量有问题；反之，则说明GPS网的布设或GPS观测值的质量没有问题。

得到GPS网中各个点在WGS-84系下经过了平差处理的三维空间直角坐标在进行GPS网的三维无约束平差时，如果指定网中某点准确的WGS-84坐标作为起算点，则最后可得到的GPS网中各个点经过了平差处理的在WGS-84系下的坐标。

为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高数据用GPS水准替代常规水准测量获取各点的正高或正常高是目前GPS应用中一个较新的领域，现在一般采用的是利用公共点进行高程拟合的方法。在进行高程拟合之前，必须获得经过平差的大地高数据，三维无约束平差可以提供这些数据。