第五章布網(wǎng)方法第1節(jié)GPS基線向量網(wǎng)的等級根據(jù)我國1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了A、B、C、D、E五個級別。下圖是我國全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范中有關GPS網(wǎng)等級的有關內容。GPS網(wǎng)的精度指標，通常是以網(wǎng)中相鄰點之間的距離誤差來表示的，其具體形式為22BA其中，網(wǎng)中相鄰點間的距離中誤差MM；固定誤差MM；比例誤差PPM1；B相鄰點間的距離KM。D對于不同等級的GPS網(wǎng)，有下列的精度要求測量分類固定誤差MMA比例誤差PPMB相鄰點距離KMA5011002000B8115250C105540D1010215E1020110A級網(wǎng)一般為區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域動力學網(wǎng)；B級網(wǎng)為國家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng)；C級網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；D級網(wǎng)為工程控制網(wǎng)；E級網(wǎng)為測圖網(wǎng)。美國聯(lián)邦大地測量分管委員會（FEDERALGEODETICCONTROLSUBCOMMITTEEFGCS）在1988年公布的GPS相對定位的精度標準中有一個AA級的等級，此等級的網(wǎng)一般為全球性的坐標框架。第2節(jié)GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式GPS網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種跟蹤站式會戰(zhàn)式多基準站式（樞紐點式）同步圖形擴展式單基準站式11PPM106。COMMENTHUANG1PAGE2此句也可這樣描述“進行常年、不間斷的觀測”。一、跟蹤站式1布網(wǎng)形式若干臺接收機長期固定安放在測站上，進行常年、不間斷的觀測，即一年觀測365天，一天觀測24小時，這種觀測方式很象是跟蹤站2，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式。2特點由于在采用跟蹤站式的布網(wǎng)形式布設GPS網(wǎng)時，接收機在各個測站上進行了不間斷的連續(xù)觀測，觀測時間長、數(shù)據(jù)量大，而且在處理采用這種方式所采集的數(shù)據(jù)時，一般采用精密星歷，因此，采用此種形式布設的GPS網(wǎng)具有很高的精度和框架基準特性。每個跟蹤站為保證連續(xù)觀測，一般需要建立專門的永久性建筑即跟蹤站，用以安置儀器設備，這使得這種布網(wǎng)形式的觀測成本很高。此種布網(wǎng)形式一般用于建立GPS跟蹤站（AA級網(wǎng)），對于普通用途的GPS網(wǎng)，由于此種布網(wǎng)形式觀測時間長、成本高，故一般不被采用。二、會戰(zhàn)式1布網(wǎng)形式在布設GPS網(wǎng)時，一次組織多臺GPS接收機，集中在一段不太長的時間內，共同作業(yè)。在作業(yè)時，所有接收機在若干天的時間里分別在同一批點上進行多天、長時段的同步觀測，在完成一批點的測量后，所有接收機又都遷移到另外一批點上進行相同方式的觀測，直至所有的點觀測完畢，這就是所謂的會戰(zhàn)式的布網(wǎng)。2特點采用會戰(zhàn)式布網(wǎng)形式所布設的GPS網(wǎng)，因為各基線均進行過較長時間、多時段的觀測，所以可以較好地消除SA等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。此種布網(wǎng)方式一般用于布設A、B級網(wǎng)。2實際上就是跟蹤站。三、多基準站式1布網(wǎng)形式所謂多基準站式的布網(wǎng)形式就是有若干臺接收機在一段時間里長期固定在某幾個點上進行長時間的觀測，這些測站稱為基準站，在基準站進行觀測的同時，另外一些接收機則在這些基準站周圍相互之間進行同步觀測。圖1多基準站式2特點采用多基準站式的布網(wǎng)形式所布設的GPS網(wǎng)，由于在各個基準站之間進行了長時間的觀測，因此，可以獲得較高精度的定位結果，這些高精度的基線向量可以作為整個GPS網(wǎng)的骨架。另外一方面，其余的進行了同步觀測的接收機間除了自身間有基線向量相連外，它們與各個基準站之間也存在有同步觀測，因此，也有同步觀測基線相連，這樣可以獲得更強的圖形結構。四、同步圖形擴展式1布網(wǎng)形式所謂同步圖形擴展式的布網(wǎng)形式，就是多臺接收機在不同測站上進行同步觀測，在完成一個時段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個同步圖形，在測量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個公共點相連，整個GPS網(wǎng)由這些同步圖形構成。2特點同步圖形擴展式的布網(wǎng)形式具有擴展速度快，圖形強度較高，且作業(yè)方法簡單的優(yōu)點。同步圖形擴展式是布設GPS網(wǎng)時最常用的一種布網(wǎng)形式。五、單基準站式1布網(wǎng)形式單基準站式的布網(wǎng)方式有時又稱作星形網(wǎng)方式，它是以一臺接收機作為基準站，在某個測站上連續(xù)開機觀測，其余的接收機在此基準站觀測期間，在其周圍流動，每到一點就進行觀測，流動的接收機之間一般不要求同步，這樣，流動的接收機每觀測一個時段，就與基準站間測得一條同步觀測基線，所有這樣測得的同步基線就形成了一個以基準站為中心得星形。流動的接收機有時也稱為流動站?；鶞收玖鲃诱緢D2單基準站式2特點單基準站式的布網(wǎng)方式的效率很高，但是由于各流動站一般只與基準站之間有同步觀測基線，故圖形強度很弱，為提高圖形強度，一般需要每個測站至少進行兩次觀測。第3節(jié)采用同步圖形擴展的布網(wǎng)形式布設GPS基線向量網(wǎng)時的觀測作業(yè)方式同步圖形擴展式的作業(yè)方式具有作業(yè)效率高，圖形強度好的特點，它是目前在GPS測量中普遍采用的一種布網(wǎng)形式，在本書中將著重介紹此種布網(wǎng)形式。采用同步圖形擴展式布設GPS基線向量網(wǎng)時的觀測作業(yè)方式主要以下幾種式點連式邊連式網(wǎng)連式混連式一、點連式1觀測作業(yè)方式所謂點連式就是在觀測作業(yè)時，相鄰的同步圖形間只通過一個公共點相連。這樣，當有臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀器觀測觀M1M測了個時段后，就可以測得個點。S1S12圖3點連式2特點點連式觀測作業(yè)方式的優(yōu)點是作業(yè)效率高，圖形擴展迅速；它的缺點是圖形強度低，如果連接點發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。二、邊連式1觀測作業(yè)方式所謂邊連式就是在觀測作業(yè)時，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個公共點）相連。這樣，當有臺儀器共同同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些M2M儀器觀測觀測了個時段后，就可以測得個點。S2S12圖4邊連式2特點邊連式觀測作業(yè)方式具有較好的圖形強度和較高的作業(yè)效率。三、網(wǎng)連式1觀測作業(yè)方式所謂網(wǎng)連式就是在作業(yè)時，相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。這樣，當有臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀MKM器觀測了個時段后，就可以測得個點。SKMS12圖5混連式2特點采用網(wǎng)連式觀測作業(yè)方式所測設的GPS網(wǎng)具有很強的圖形強度，但網(wǎng)連式觀測作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。四、混連式1觀測作業(yè)方式在實際的GPS作業(yè)中，一般并不是單獨采用上面所介紹的某一種觀測作業(yè)模式，而是根據(jù)具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業(yè)，這樣一種種觀測作業(yè)方式就是所謂的混連式。2特點混連式觀測作業(yè)方式是我們實際作業(yè)中最常用的作業(yè)方式，它實際上是點連式、邊連式和網(wǎng)連式的一個結合體。第4節(jié)布設GPS基線向量網(wǎng)時的設計指標在布設GPS網(wǎng)時，我們除了遵循一定的設計原則外，還需要一些定量的指標來指導我們的工作。在我們進行GPS網(wǎng)的設計時經常需要采用效率指標、可靠性指標和精度指標。一、效率指標在進行GPS網(wǎng)的設計時，我們經常采用效率指標來衡量某種網(wǎng)設計方案的效率，以及在采用某種布網(wǎng)方案作業(yè)時所需要的作業(yè)時間、消耗等。在布設一個GPS網(wǎng)時，在點數(shù)、接收機數(shù)和平均重復設站次數(shù)3確定后，則完成該網(wǎng)測設所需的理論最少觀測期數(shù)4就可以確定。但是，當按照某個具體的布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式進行作業(yè)時，要按要求完成整網(wǎng)的測設，所需的觀測期數(shù)與理論上的最少觀測期數(shù)會有所差異，理論最少觀測期數(shù)5與設計的觀測期數(shù)的比值，稱之為效率指標（E），即DSMIN其中為理論最少觀測期數(shù)；MINS為設計觀測期數(shù)。D該指標可用來衡量GPS網(wǎng)設計的效率。3平均重復設站次數(shù)指的是總的設站次數(shù)與GPS網(wǎng)的點數(shù)的比值。4觀測期數(shù)就是同步觀測的時段數(shù)。5理論最少觀測期數(shù)可用下式計算MINSINTMINRS其中R為平均重復設站次數(shù)；M為接收機數(shù)；N為GPS網(wǎng)的點數(shù)；INT為湊整函數(shù)，。XINT二、可靠性指標GPS網(wǎng)可靠性，可以分為內可靠性和外可靠性。所謂GPS網(wǎng)的內可靠性就是指所布設的GPS網(wǎng)發(fā)現(xiàn)粗差的能力，即可發(fā)現(xiàn)的最小粗差的大??；所謂GPS網(wǎng)的外可靠性就是指GPS網(wǎng)抵御粗差的能力，即未剔除的粗差對GPS網(wǎng)所造成的不良影響的大小。關于內、外可靠性的問題，可以從一些相關書籍上找到更為詳細的敘述，并且還給出了內、外可靠性指標的算法。由于內、外可靠性指標在計算上過于煩瑣，因此，我們在實際的GPS網(wǎng)的設計中采用了另外一個計算較為簡單的反映GPS網(wǎng)可靠性的數(shù)量指標，這個可靠性指標就是整網(wǎng)的多余獨立基線數(shù)與總的獨立基線數(shù)的比值，稱為整網(wǎng)的平均可靠性指標（），即TRL其中為多余的獨立基線數(shù)6；RL為總的獨立基線數(shù)。T三、精度指標當GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式確定后，GPS網(wǎng)的網(wǎng)形就確定了，根據(jù)已確定的GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，可以得到GPS網(wǎng)的設計矩陣，從而可以得到GPS網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣B，在GPS網(wǎng)的設計階段可以采用作為衡量GPS網(wǎng)精度的指標。PBQTQTR第5節(jié)GPS網(wǎng)的設計準則一、出發(fā)點GPS網(wǎng)設計的出發(fā)點是在保證質量的前提下，盡可能地提高效率，努力降低成本。因此，在進行GPS的設計和測設時，既不能脫離實際的應用需求，盲目地最求不必要的高精度和高可靠性；也不能為追求高效率和低成本，而放棄對質量的要求。6多余的獨立基線數(shù)可以這樣計算NTRLL為必要的獨立基線數(shù)，1NL為總的獨立基線數(shù)，為觀測期數(shù)，為同步觀測接收機的臺數(shù)。TLMSTSM二、GPS網(wǎng)布網(wǎng)作業(yè)準則1選點為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質量，要求測站上空應盡可能的開闊，在1015高度角以上不能有成片的障礙物。為減少各種電磁波對GPS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200M的范圍內不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設施、高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應的發(fā)生，測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。為便于觀測作業(yè)和今后的應用，測站應選在交通便利，上點方便的地方。測站應選擇在易于保存的地方。2提高GPS網(wǎng)可靠性的方法增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)）。在布設GPS網(wǎng)時，適當增加觀測期數(shù)（時段數(shù)）對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。因為，隨著觀測期數(shù)的增加，所測得的獨立基線數(shù)就會增加，而獨立基線數(shù)的增加，對網(wǎng)的可靠性的提高是非常有宜的。保證一定的重復設站次數(shù)7。保證一定的重復設站次數(shù)，可確保GPS網(wǎng)的可靠性。一方面，通過在同一測站上的多次觀測，可有效地發(fā)現(xiàn)設站、對中、整平、量測天線高等人為錯誤；另一方面，重復設站次數(shù)的增加，也意味著觀測期數(shù)的增加。不過，需要注意的是，當同一臺接收機在同一測站上連續(xù)進行多個時段的觀測時，各個時段間必須重新安置儀器，以更好地消除各種人為操作誤差和錯誤。保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連，這樣可以使得測站具有較高的可靠性。在布設GPS網(wǎng)時，各個點的可靠性與點位無直接關系，而與該點上所連接的基線數(shù)有關，點上所連接的基線數(shù)越多，點的可靠性則越高。在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設GPS網(wǎng)時，檢查GPS觀測值（基線向量）質量的最佳方法是異步環(huán)閉合差，而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗質量的能力將逐漸下降。提高GPS網(wǎng)精度的方法為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點具有較高的相對精度，對網(wǎng)中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。為提高整個GPS網(wǎng)的精度，可以在全面網(wǎng)之上布設框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個GPS網(wǎng)的骨架。7實際上這與增加觀測期數(shù)是一致的。在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設GPS網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊，作為觀測值與GPS觀測值（基線向量）一同進行聯(lián)合平差，或將它們作為起算邊長。若要采用高程擬合的方法，測定網(wǎng)中各點的正常高/正高，則需在布網(wǎng)時，選定一定數(shù)量的水準點，水準點的數(shù)量應竟可能的多，且應在網(wǎng)中均勻分布，還要保證有部分點分布在網(wǎng)中的四周，將整個網(wǎng)包含在其中。為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，可采用如下方法增設長時間、多時段的基線向量。3布設GPS網(wǎng)時起算點的選取與分布若要求所布設的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點8數(shù)量越多越好，若不要求所布設的GPS網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合，則一般可選35個起算點，這樣既可以保