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一、GPS 測量中的幾個基本概念

1. 觀測時段

從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止觀測間的連續(xù)工作時間段, 簡稱時段。其持續(xù)的時間稱為時段長度。時段是 GPS 測量中的基本單位。不同等級的 GPS 測量對時段數(shù)及時段長度均有不同的要求, 詳見規(guī)范。

2. 同步觀測

同步觀測是指兩臺或兩臺以上的 GPS 接收機對同一組衛(wèi)星信號進行的觀測。只有進行同步觀測, 才能保證衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、電離層延遲等誤差的強相關性, 才有可能通過在接收機間求差來消除或大幅度削弱這些誤差。因此, 同步觀測是進行相對定位時必須遵循的一條原則。

3. 同步觀測環(huán)和同步環(huán)檢驗

三臺或三臺以上的 GPS 接收機進行同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán), 簡稱同步環(huán)。同步環(huán)閉合差從理論上講應等于零, 但由于計算環(huán)中各基線向量時所用的觀測資料實際上并不嚴格相同, 數(shù)據處理軟件不夠完善以及計算過程中舍入誤差等原因, 同步環(huán)閉合差實際上并不為零。同步環(huán)閉合差可以從某一側面反映 GPS 測量的質量, 故有些規(guī)范中規(guī)定要進行同步環(huán)閉合差的檢驗。但是由于許多誤差( 如對中誤差、量取天線高時出現(xiàn)的粗差等) 無法在同步環(huán)閉合差中得以反映, 因此, 即使同步環(huán)閉合差很小也并不意味著 GPS 測量的質量一定很好, 故有些規(guī)范中不作此項檢驗。

4. 獨立觀測環(huán)

獨立觀測環(huán)是指由非同步觀測獲得的基線所構成的閉合環(huán)。我們可以根據 GPS 測量的精度要求, 為獨立環(huán)閉合差制定一個合適的限差( GPS 測量規(guī)范中已作了相應的規(guī)定) 。這樣, 用戶就能通過此項檢驗較為科學地評定 GPS 測量的質量。與同步環(huán)檢驗相比, 獨立環(huán)檢驗能更加充分地暴露出基線向量中存在的問題, 更客觀地反映 GPS 測量的質量。

二、 獨立基線向量

若一組基線向量中的任何一條基線向量皆無法用該組中其他基線向量的線性組合來表示, 則該組基線向量就是一組獨立的基線向量。用 n 臺 GPS 接收機進行同步觀測時, 可求得n/2( n - 1) 條基線向量。

例如當 n = 3 時, 可求得 3 條基線向量; 當 n = 4 時, 可求得 6 條基線向量; 當 n = 5 時, 可求得 10 條基線向量( 見下圖) 。

n 臺接收機同步觀測可求得的基線向量

但其中只有( n - 1) 條基線向量是獨立基線向量。獨立基線向量可以有許多不同的取法( 見下圖 ) 。各組獨立基線向量從理論上講都是相當?shù)? 平差結果與獨立基線向量的取法無關。但是由于同步環(huán)閉合差實際并不嚴格為零, 因而取不同的獨立基線向量參加網平差時其最終的結果也會有細微差別, 并不完全相同。有學者建議將不同組的基線向量一一代入, 取能使環(huán)閉合差最小的那組基線向量來參加網平差。

我們認為還是應按照最初設計好的網形來選擇獨立基線向量, 采用湊數(shù)據的方法來“提高”GPS 網精度的做法并不可取。

獨立基線向量的選取方式( n = 4)