不同觀測時間對GPS基線解算精度的影響

■柯賢生（中鐵四院集團(tuán)南寧勘察設(shè)計院有限公司廣西南寧530003）

不同觀測時間對GPS基線解算精度的影響

■柯賢生
（中鐵四院集團(tuán)南寧勘察設(shè)計院有限公司廣西南寧530003）

隨著社會科技不斷發(fā)展與應(yīng)用，GPS技術(shù)在我國測繪行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，利用GPS技術(shù)建立的高精度控制網(wǎng)具有高速度、高精確度及低工作強(qiáng)度等特點(diǎn)。本文主要從外業(yè)觀測時段的選擇，及觀測時間長短，對GPS控制網(wǎng)的精確度，及基線解算精度進(jìn)行系統(tǒng)分析。

觀測時間GPS基線解算精度

GPS的測量數(shù)據(jù)處理，在GPS定位技術(shù)中占據(jù)重要地位，基線解算是重要的處理階段。基線解算的精確度直接影響系統(tǒng)定位及工作效率，工作人員應(yīng)對GPS基線解算精度影響要素進(jìn)行相應(yīng)分析，保證數(shù)據(jù)的精度，使我國的測繪事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1　GPS基線解算內(nèi)涵

GPS基線解算精度直接影響GPS網(wǎng)的定位精度。GPS基線解算主要是將原始相位觀測值，進(jìn)行初步加工處理并進(jìn)行平差計算，從而得到高精度及高準(zhǔn)確度的基線向量。GPS基線解算，是一項復(fù)雜的計算程序，在計算過程中要充分考慮相關(guān)因素對數(shù)據(jù)基線解算值的影響，如在觀測時段中信號中斷而引起的觀測數(shù)據(jù)粗差的出現(xiàn)與剔除、星位變動引起的參數(shù)變化等問題。

觀測時段不同，衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡和幾何分布情況存在一定差異，就導(dǎo)致GPS基線解算精度也有差異[1]，在常規(guī)地面測量中，要選擇好的觀測時段對數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)測量，增加觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量，有效保證觀測質(zhì)量。

2　不同觀測時間對GPS基線精度的影響

2.1工程概況分析

本文主要以某地區(qū)的鐵路工程項目為背景，對鐵路建設(shè)所涉及區(qū)域進(jìn)行定位并進(jìn)行觀測。本次觀測采用靜態(tài)定位觀測方法，并使用接收機(jī)進(jìn)行觀測，在觀測過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)工作流程，將一部分接收機(jī)的天線高從頂部量至槽口底部，另一部分接收機(jī)至天線相位中心，天線的位置要嚴(yán)格遵守對中標(biāo)準(zhǔn)。觀測時間為連續(xù)觀測24h，從上午8:10-次日上午7:50。

2.2觀測時間與GPS基線結(jié)算精度探討

本次觀測中選用2條基線并以每隔1h遞增的累計觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的基線解算，單位權(quán)中誤差是基線質(zhì)量及準(zhǔn)確度的重要鑒定標(biāo)準(zhǔn)，因此其對于基線精度的分析具有很重要的作用。一般情況下，單位權(quán)中誤差越小，基線的分量誤差也越小，則觀測值的效率越高。

圖1　單位權(quán)中誤差-時間變化曲線

從圖可得知，在綜合觀測時間段內(nèi)，觀測條件及觀測基線的選擇都基本相同，因此2條基線的單位權(quán)中誤差與時間所變化的趨勢相近，同時根據(jù)時間的不斷推移，基線的精度并沒有特殊明顯變化，因此得出在一天內(nèi)的時間中可以有效的保證基線的精度及基線質(zhì)量[2]，但并不是最佳的觀測時間。

GPS基線向量解算主要是指利用GPS的相應(yīng)接收機(jī)將相位觀測量作為最基本的觀測量從而建立觀測量與基線向量之間的關(guān)系，最后通過最小二乘原理實現(xiàn)對基線的解算精度的求解，在一天24h觀測中，由于會受到衛(wèi)星鐘差及大氣折射誤差等因素影響，因此要對其進(jìn)行相應(yīng)研究，從而檢測出在該24h之內(nèi)的最佳觀測時間段。

為了更好的研究觀測時間段對基線精度的影響，本文將24h內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)及觀測時間分別按4h均分成6個時段，按照6h將其分為4各時段[3]，按照8h分為3個時段分別對其中一條基線進(jìn)行基線精度的研究。解算的單位權(quán)中誤差值如下表所示：

據(jù)上表顯示，在不同時間段中，單位權(quán)中誤差值也有所不同，在4h中，觀測時間段在16-20h之內(nèi)解算精度達(dá)到最高，單位權(quán)中誤差值為4.3，而在4-8h內(nèi)，其解算精度最差，單位權(quán)中誤差值為33.7；在6h中，在18-24h內(nèi)其階段精度最高，單位權(quán)中誤差值為5.1，在6-12h內(nèi)解算精度達(dá)到最低65.4；在8h中，在16-24h內(nèi)解算精度最高，單位權(quán)中誤差達(dá)到6.9，而精度最差的是1-8h，單位權(quán)中誤差值達(dá)到了20.7。

根據(jù)上述對同一條基線不同時間段的單位權(quán)中誤差值的分析中得出，在不同時間段中GPS基線的精度有很大差距，上述表格[4]，4h中在第16-20h內(nèi)的基線精度最高，因此基線的精度并不會隨著觀測時間的增多而提高，同時24h的觀測時間雖然可以保證基線的質(zhì)量，但卻不是最佳觀測時間，只有對數(shù)據(jù)根據(jù)不同時間段進(jìn)行分析與基線的解算，才能在一天時間中選取最佳觀測時段及較短的觀測時間，從而達(dá)到應(yīng)用效果。

基線解算精度的影響因素主要有兩方面，一方面是架站的位置選擇，若位置選擇不當(dāng)，有信號遮擋因素存在，影響天線對衛(wèi)星信號的接收；另一方面則是天氣因素的影響，天氣突變對基線解算精度具有很大影響，在這種天氣情況下，工作人員應(yīng)立即停止觀測，對精度影響降到最低。

3　結(jié)束語

基線解算精度的高低與觀測條件及觀測時段等具有密切關(guān)系，觀測的條件與觀測精度成正比例，所以，在監(jiān)測人員對基線解算精度進(jìn)行控制時，應(yīng)選擇比較好的觀測時段，縮短監(jiān)測時間，保證結(jié)果的高精度。

[1]李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.

[2]夏開旺，田林亞.GPS觀測時間選取對控制網(wǎng)平面精度的影響［J］.工程勘察，2012（11）：68_70.

[3]李月祥,袁立明.觀測時間對GPS基線解算精度的影響[J].科技信息,2012,16:367-368.

[4]藍(lán)悅明,湯文娟,韓柯慧,葉玲潔.觀測時間對基線解算質(zhì)量和GPS網(wǎng)精度的影響分析[J].測繪地理信息,2014,03:8-10.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-117-1