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电子信息论文发表GPS网在航道测量中的精度分析
摘要:本文章以某工程水深地形测量为任务,本次测量范围北至ToureDrive大路转弯处灯塔往CoCoBeach方向500m处,南至OceanRoad大路水产码头,东至印度洋约4km,水域面积约16km2。为满足该范围工程测图的需要,须对测区进行GPS平面把握测量。为了尽可能提高测图精度,便于后续工作的实施,接受D级GPS网的静态观测方法。
关键词:GPS网,精度检验,质量检核
一、GPS网的设计和观测

在布设GPS网时依据测区实际需要和交通状况进行设计。GPS网的点与点间不要求每点通视,但考虑到以后施工测量点位加密的需要,尽量保证每点都有1~2个通视方向。在进行GPS网形设计时,考虑到网形强度的问题,设计接受边连接的布网方式。GPS网由若干个独立观测环构成,网中每个闭合环或附合线路中的边数符合表1的规定。非同步观测的GPS基线向量边,按软件功能自动选择独立基线构成环路。假如某条基线观测质量比较差,依据实际状况按所设计的网图选取基线。为求定GPS点在当地WGS84系统中的坐标,GPS新埋点与测区内已知的高等级点进行联测。
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(1)GPS观测执行状况
在实际外业观测过程中,使用2台Trimble5700型、2台TrimbleR6Model2型GPS接收机,同时在4个观测点上进行同步观测,同时观测有效卫星数4颗,有效观测卫星总数4颗,时段长度60分钟,数据采样间隔为15s。测量员到达站点后,对中整平,安置好接收机使其处于静置状态,然后再连接天线。其中,对中误差小于1mm,天线基座上的圆水准气泡严格居中。
(2)遇到的问题
由于本次测量工作在国外实施,起算资料的收集具有确定难度,且需要时间。在工作初期,没有起算资料的状况下,GPS网的平差计算只进行WGS84椭球下的无约束平差。
平差后得到的坐标只是各点之间的相对坐标,需要对其精度进行检验。实际工作中,选取了观测边(A4A2)进行检核。依据《规范》相关要求,观测差值。
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式中(mm)为固定误差,(ppm)为比例误差,(km)为观测基线的平均边长。
其中,观测平均边长=1879m,、取表2中的限差值。经计算=,=。,故符合要求。
二、内业数据处理及检核

每个独立的GPS-D级网观测完成后,作业员准时将外业观测数据利用TrimbleBusinessCenter软件进行外业数据的处理。选取截止高度角150,基线解算接受广播星历,解算类型为固定解,最小基线观测时间为10分钟,设置基线解算合格标准为:+,+,利用TrimbleBusinessCenter软件自动处理生成的基线向量,分析处理不合格的基线向量,然后通过查看没有固定解基线的公共卫星、卫星残差等,对残差较大的卫星将该卫星的观测数据禁用,再次处理不合格的基线向量,直到基线向量全部合格为止。
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基线处理成功后,进行WGS-84坐标系下的自由网平差,首先依据事先设计好的网形提取基线向量构建GPS基线向量网,检查构建好的网的GPS环闭合差报告,确保参与平差的基线向量构成的全部的闭合环都通过(即环闭合差为0)。

GPS网的测量中误差按下式计算:
其中,为GPS网测量中误差,为GPS网中异步环的个数,为异步环的边数,为异步环的环闭合差,、、为异步环的各坐标重量闭合差。
本次观测GPS网各异步环的环闭合差如表5所示:
依据(式2)计算,得到GPS网的测量中误差=。
依据《规范》要求,GPS网的测量中误差才算符合(其中,为基线测量中误差)。
依据(式1)计算,得到=(详见3.(b)表7)。
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下面就此次测量工作中的GPS-D级网的解算质量进行分析:
(a)基线解算结果见表6:
基线解算以固定解作为最终结果,依据表6统计,,,即相邻点的基线重量中误差水平重量和垂直重量均满足了表5中有关GPS测量基线精度的要求。
(b)重复基线检核
GPS网基线测量中误差按(式1)计算:依据《规范》要求,解算出来的重复基线长度较差才算符合。
对于D级网,参考表2中的要求,取a=10,b=10,经过计算求得网中实际平均边长、基线测量中误差、重复基线长度较差允许值、重复基线长度较差见表7:
依据表7的统计结果,解算出来的重复基线长度较差满足《规范》中的规定。
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(c)同步环闭合差检验
依据《规范》要求,同步环各坐标重量闭合差及环线全长闭合差,应满足下列各式要求:
式中:为GPS-D级网基线测量中误差。
计算结果如表8所示:
依据表8统计,同步环坐标重量闭合差和全长闭合差满足《规范》要求。
(d)异步环闭合差检验
依据《规范》要求,异步环各坐标重量闭合差及环线全长闭合差,应满足下列各式要求:
式中:为GPS-D级网基线测量中误差。
计算结果如表9所示:
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依据表9统计,异步环坐标重量闭合差和全长闭合差满足《规范》要求。
(e)三维无约束平差质量检验
依据《规范》要求,在三维无约束平差中,基线重量的改正数确定值应满足下式要求:
式中:为GPS-D级网基线测量中误差。
由表10可知,此次测量中GPS网的三维无约束平差中,基线重量改正数确定值符合《规范》要求。
(f)约束平差质量检验
在无约束平差确定的有效观测量基础上,固定选取的起算点坐标,进行三维约束平差。
依据《规范》要求,在约束平差中,基线重量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线,相应改正数较差的确定值式中为GPS-D级网基线测量中误差。
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由表11可知,此次测量中GPS网的三维约束平差中,基线重量改正数较差确定值符合《规范》要求。
本次静态GPS-D级网观测,经三维约束平差后所得的GPS高程,仅作为参考,具体高程成果以水准测量为准。