张海港，张国梁

（阳泉新宇岩土工程有限责任公司，山西 阳泉045008）

0 引 言

随着静态GPS定位测量技术在控制测量、工程测量及矿山测量的不断普及，如何建立一个高精度的GPS控制网成为工程建设中的一个关键的环节，从GPS控制网的点位选埋，网形优化、外业观测及内业解算每个过程都会影响GPS最终的成果质量，其中基线结算处理是所有程序中占用时间最长、工作量最大的［1］。根据多年来GPS控制测量作业的经验来探讨GPS控制测量数据后处理过程中基线网解算的优化方法，为同行提供一些有益的经验。

1 观测数据及基线解算质量评定要素

GPS作业在实际作业过程中，一般当天采集的数据要及时进行基线处理，以发现采集的数据中有没有粗差，对观测数据做质量分析评估。依据规范要求通常从以下四个方面对GPS控制网整体质量进行评价:

1）数据剔除率［2］

它直接反映了外业实际观测数据的质量，规范中规定，计算同一时段观测值的数据剔除率应小于10%。

2）闭合环的情况［3］

闭合环包括同步环和若干个独立观测基线构成的异步环，其相应的坐标分量闭合差、环全长闭合差及相对闭合差理论上应等于0，但实际上由于受观测条件、数据质量、软件不完善等影响，常导致闭合差不等于0，其大小应满足相应等级测量精度的要求。

3）重复基线是否超限

同一条基线任意两个时段进行重复观测的互差，应小于接收机标称精度的2倍。

式中:a为固定误差，单位mm；b为比误差系数；d为相邻点间距，单位km。

4）其他手段的检查测量

精度要求高GPS控制网，为更好的检查其精度情况，需要辅助全站仪等手段对其边长等进行检查，其较差应符合相应的标称精度，一般应满足公式

2 优化基线解算精度技术方法［2］

影响GPS观测数据质量的因素较多也较为复杂，如卫星的周跳、星历误差、对流层及电离层影响、多路径误差、无线电干扰、不明因素影响及起算点误差过大等都会影响基线解算，多数随机软件都会使用默认的参数进行解算，用户查看基线解算报告，并对基线质量进行分析，当有不理想基线存在时，应当对其进行优化，优化的过程其实就是用户手工干预解算的过程，主要通过以下几种方法达到提高基线精度的目的。

1）提高起算点坐标精度

基线解算时软件必须固定一个点的 WGS－84作为起算坐标，该固定点的选取非常重要，因为该起算点的坐标精度将会对基线解算结果的精度产生影响。根据现有的设备和技术水平，要准确定位一个点的 WGS－84坐标还有一定的困难，可以采取测区内观测时间较长的点，或者以前有观测数据的点的平均值作为起算数据，因此，在尚未精确地获得地方坐标系与 WGS－84系的转换参数的条件下，要提高固定点的精度，通常可用以下方法:选择测区中心部位的某点独立观测两次或者多次，每次观测时间较长的点位，取其平均值作为全网基线解算的起算点，以提高基线解算的精度。

2）删除或优化卫星组合

GPS接收机往往不可能一直保持对同一颗卫星的同步观测，个别或少数卫星观测时间太短导致失锁，且接收到的每个卫星的星历信息时间长短不一，但是软件默认的解算是把卫星的所有接收数据参加解算，这样解算造成部分卫星的整周模糊度难以准确确定，解算精度较低，为此，有必要对所接收卫星进行筛选，筛选要考虑图形强度因子GDOP值的变化，ratio值的大小以及参考方差因子的大小等一些参数，在筛选卫星时可以采取先屏蔽一些可能失锁的卫星数据，进行解算查看相关指标，不要轻易删除某颗卫星，因为去掉某一颗卫星就意味着卫星的方位及GDOP值将发生变化。具体可以通过观察卫星相位跟踪图，能直观地看到观测到的各颗卫星的出、没时间。经验表明:在不出现周跳的情况下不少于规范规定的观测时间是必须的，当基线无固定解时，在基线报告中可以看到各颗卫星的整周模糊度及其误差也需要延长其观测时间，对短基线来说观测时间过长，卫星时钟差引起的模糊度求解误差就大，所有进行卫星删除优化时要综合考虑某颗卫星对网内其它基线的影响。

3）调整卫星截止高度角等控制参数

主要是通过调整卫星截止高度角和采样间隔历元数等手段来提高基线解算质量。在基线解算时，当观测到的GPS卫星数目足够多时，可适当调高卫星截止高度角；反之，可适当降低高度角，让更多的卫星数据参与解算，似乎有一定的益处。而实际上，增大高度角虽可提高相位观测值的精度，但会使卫星图形强度变弱，影响到坐标精度，因此，调高高度角是徒劳的；降低高度角，可能有更小的中误差值，但此时对流层误差的影响特别严重，也会得不偿失。因此，卫星截止高度角以15°为好；对于同步观测时间短的基线，可适当增加历元间隔，让更多的观测数据参加解算，既考虑到观测的时间长短又要顾及到历元间隔（采样率），通常静态观测的采样率以s为宜；另外还可以通过改变对流层修正模型、电离层改正模型的方法来优化基线解算方法。

4）截取观测时段

由于观测的时间大小及天空卫星分布的原因，有时候通过卫星删除或者优化选择仍然难以达到高精度解算基线的条件，需要对保留卫星的观测数据进行有选择的截取。在基线自动处理结果中通过查看基线的ratio值偏小的那些基线和查看其卫星残差图，使用软件提供的工具对某些信号频繁中断的时段对某颗卫星或者多颗卫星进行截取，不让其参加基线解算，但是截取要确保有效的观测时段不少于15min以上，所以在进行外业观测特别是长基线观测的时候要增大观测时间，保证内业数据处理时有足够的观测数据进行高质量解算基线。经验证明:外业数据采集时可以对GPS接收机进行提前预热、增加观测时间、避免大面积水体等导致多路径效应发生以及避开中午11:30－13．30时段作业等手段，以确保观测数据的精度。

3 结 论

1）高质量基线解算的前提是必须保证野外作业的观测时间和数据观测质量。如果观测条件较好，随机商用处理软件对基线按默认设置自动解算，精度质量基本合格。

2）对于不合格基线的人工处理是一个各种手段相互结合反复的过程，应根据外业观测数据和内业基线解算的实际情况，通过卫星残差图等分析进行有效解决。

3）合理使用优化方法，能缩短内业处理数据的时间，提高GPS控制网的平差精度，避免返工现象的发生。

［1］ 张 权，李家权．GPS测量原理及应用［M］．北京，科学出版社，2005．

［2］ 李征航，黄劲松．GPS测量与数据处理［M］．武昌:武汉大学出版社，2005

［3］ 杨建军．GPS基线解算经验点滴［J］．测绘通报，1997（1）:18－20．