如何对GPS测量进行合理的总体设计？

为了达到GPS测量高精度.高效率的目的，减少不必要的成本，在测量中遵循这一原则：在保证质量的前提下，尽可能提高效率并降低成本。所以GPS测量各阶段的工作需要精心设计、组织和实施。建议用户在测量实施前对整个GPS测量工作进行合理的整总体设计。

总体设计，是指对GPS网进行优化设计。主要包括：确定精度指标、网的图形设计、网的中基线边长度的确定和网的基准设计。在设计中，用户可参考相关规范灵活处理，以下将结合国内现有的资料，简单介绍一下  GPS测量的总体设计。

1.确定精度标准

在GPS在网的总体设计中，精度指标是一个重要的参数，其数值会直接影响GPS网的布置方案，和观测数据的处理以及工作的时间和费用。在实际设计工作中，用户可以根据所作控制的实际需要和可能性合理制定。不能制定太低，会影响网的精度，也不必盲目追求太高的精度，造成不必要的支出。

2.选点

选点是观测站位置的选择。在GPS测量过程中，观测站之间不需要相互通视，网的图形选择也较为灵活，因此选点比经典控制测量要简便很多。但为了保证观测工作的顺利进行和测量结果的可靠性，用户注意让观测站的位置具备以下条件：

①确保GPS接收机上方的天空开阔，GPS测量主要使用接收器接收到的卫星信号，接收器上空越开阔，观察到的卫星数量就越多。一般要保证接收器所在平面15度以上的范围内没有建筑物或树木的遮挡。

②周围没有反射面，如大面积水域，或电磁波强烈反射（或吸收）的物体（如玻璃墙、树木等），不会造成多路径效应。

③远离强电磁场的干扰。

GPS接收器接收卫星广播的微波信号，微波信号会受到电磁场影响而产生噪声，降低信噪比，影响观测结果。所以GPS控制点远离高压线、微波站或产生强电磁干扰的地方。附近不应有强电磁辐射源，如无线电台、电视发射天线、高压线等，以免干扰GPS卫星信号。一般情况下，在测站周围约200米范围内不能有大功率无线电发射源(如电台，电视台，微波站等)；50米内不能有高压线路和微波无线电信号传输通道。 

④观测站选择在交通便利的地方，有利于其他测量方法的联测和扩展；

⑤地基稳定，易于点保存。

注：如果用户在树木，觇标等对电磁波传播影响较大的物体下设观测站。当接收器工作时，接收到的卫星信号会发生畸变。这种情况下，即使采集时各项指标（如卫星数量、DOP值等）较好，但观测数据质量较差。 

建议用户可以根据需要在GPS点约300米附近建立一个与其通视的方位点，以便在必要时采用常规的测量方法进行联测。

选择点位后，在编号点位时，必须注意点位编号的合理性。野外采集时输入的观测站名称由四个任意输入的字符组成，为了在测后处理时方便及准确，不得重复点号。建议用户在编号时尽量使用阿拉伯数字按顺序编号。

3.基线长度

GPS接收器收到的卫星信号可达毫米级精度。然而，由于卫星信号在大气传播中不可避免的受到大气层中电离层和对流层的干扰，导致观测精度降低。因此，在使用GPS接收机测量时，通常采用差分的形式，用两台接收机同步观察测一条基线。当同步观测同一组卫星时，大气层对观测的影响大多被抵消了。基线越短，抵消的效果越明显，因为卫星信号通过大气层到达两台接收机的路径几乎相同。

同时，基线越长，起算点的精度对基线的精度影响越大。起算点的精度往往影响基线的正常求解。

因此，建议用户在设计基线边时考虑基线边的长度。一般来说，对于单频接收机，基线边应在20公里以内。如果基线边太长，一方面观测时间会增加，另一方面，由于距离的增加，电离层的影响也会增加。

4.提高GPS网可靠性的方法

可以通过以下方法进行提高GPS网的可靠性：

1.增加独立基线的数量

在布设GPS网时，适当增加观测时段数，对于提高GPS 网的可靠性非常有效。因为随着观测时段的增加，测到的独立基线数量会增加，而独立基线数量的增加对提高网的可靠性非常有效。

2.确保一定次数的重复设站

确保一定次数的重复设站，可以确保GPS网的可靠性。一方面，通过对同一测站的多次观测，可以有效的发现设站.对中.整平.量测天线等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加也意味着观测期数的增加。但需要注意的是，当同一接收器在同一测站上连续观测多个时段时，各个时段间需要重新安置仪器，更好地避免各种人为操作误差和错误。 

3.确保每个测站至少与三条以上的独立基线相连。

确保每个测站至少与三条以上的独立基线相连，使测站具有更高的可靠性，在布置上GPS网时，每个点的可靠性与点位没有直接关系，与点上连接的基线数量有关，点上连接的基线数量越多，点的可靠性就越高。

4.布网时，网中所有最小异步环的边数不超过6条

在布设GPS网时，检查GPS观测值基线向量质量的方法是异步环闭合差。随着异步环的基线向量的增加，其检测质量的能力将逐渐下降，因此应控制最小异步环的边数。

所谓最小异步闭合环，即构成闭合环的基线边是异步的，且边数是最小的。

5.提高GPS网精度的方法

可通过以下方法进行改进GPS网的精度：

为保证GPS网络中的相邻点具有较高的相对精度，必须同步观察网中距离较近的点，获得它们之间的直接观测基线；

为提高整个GPS网络的精度，可以在全网上布置框架网，以框架网为整个网络GPS网的骨架;

布网时，使网中所有最小异步环的边数不超过6个；

如果要用高程拟合的方法来测定网络中各点的正常高/正高，则需要在布网时选择一定数量的水准点。水准点的数量应尽可能多，并均匀分布在网中，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中;

为提高GPS网的尺度精度，可采用增长时间、多时段基线向量。

6.布设GPS网时起算点的选择和分布

如果要求布设GPS网的结果与旧结果一致，刚起算点越多越好。如果不需要，则可选择3~5个起算点，既能保证新旧坐标结果的一致性，又能保持GPS 网的原有精度。

为保证整网的点位精度均匀，起算点应均匀分布在GPS网周围。避免所有的起算点分布在网中一侧的情况或连成一线的情况。

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