不同观测时间对GPS基线解算精度的影响

■柯贤生（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司广西南宁530003）

不同观测时间对GPS基线解算精度的影响

■柯贤生
（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司广西南宁530003）

随着社会科技不断发展与应用，GPS技术在我国测绘行业中得到广泛应用，利用GPS技术建立的高精度控制网具有高速度、高精确度及低工作强度等特点。本文主要从外业观测时段的选择，及观测时间长短，对GPS控制网的精确度，及基线解算精度进行系统分析。

观测时间GPS基线解算精度

GPS的测量数据处理，在GPS定位技术中占据重要地位，基线解算是重要的处理阶段。基线解算的精确度直接影响系统定位及工作效率，工作人员应对GPS基线解算精度影响要素进行相应分析，保证数据的精度，使我国的测绘事业进一步发展。

1　GPS基线解算内涵

GPS基线解算精度直接影响GPS网的定位精度。GPS基线解算主要是将原始相位观测值，进行初步加工处理并进行平差计算，从而得到高精度及高准确度的基线向量。GPS基线解算，是一项复杂的计算程序，在计算过程中要充分考虑相关因素对数据基线解算值的影响，如在观测时段中信号中断而引起的观测数据粗差的出现与剔除、星位变动引起的参数变化等问题。

观测时段不同，卫星的运行轨迹和几何分布情况存在一定差异，就导致GPS基线解算精度也有差异[1]，在常规地面测量中，要选择好的观测时段对数据进行反复测量，增加观测数据的数量，有效保证观测质量。

2　不同观测时间对GPS基线精度的影响

2.1工程概况分析

本文主要以某地区的铁路工程项目为背景，对铁路建设所涉及区域进行定位并进行观测。本次观测采用静态定位观测方法，并使用接收机进行观测，在观测过程中，严格按照相关工作流程，将一部分接收机的天线高从顶部量至槽口底部，另一部分接收机至天线相位中心，天线的位置要严格遵守对中标准。观测时间为连续观测24h，从上午8:10-次日上午7:50。

2.2观测时间与GPS基线结算精度探讨

本次观测中选用2条基线并以每隔1h递增的累计观测数据进行相应的基线解算，单位权中误差是基线质量及准确度的重要鉴定标准，因此其对于基线精度的分析具有很重要的作用。一般情况下，单位权中误差越小，基线的分量误差也越小，则观测值的效率越高。

图1　单位权中误差-时间变化曲线

从图可得知，在综合观测时间段内，观测条件及观测基线的选择都基本相同，因此2条基线的单位权中误差与时间所变化的趋势相近，同时根据时间的不断推移，基线的精度并没有特殊明显变化，因此得出在一天内的时间中可以有效的保证基线的精度及基线质量[2]，但并不是最佳的观测时间。

GPS基线向量解算主要是指利用GPS的相应接收机将相位观测量作为最基本的观测量从而建立观测量与基线向量之间的关系，最后通过最小二乘原理实现对基线的解算精度的求解，在一天24h观测中，由于会受到卫星钟差及大气折射误差等因素影响，因此要对其进行相应研究，从而检测出在该24h之内的最佳观测时间段。

为了更好的研究观测时间段对基线精度的影响，本文将24h内的观测数据及观测时间分别按4h均分成6个时段，按照6h将其分为4各时段[3]，按照8h分为3个时段分别对其中一条基线进行基线精度的研究。解算的单位权中误差值如下表所示：

据上表显示，在不同时间段中，单位权中误差值也有所不同，在4h中，观测时间段在16-20h之内解算精度达到最高，单位权中误差值为4.3，而在4-8h内，其解算精度最差，单位权中误差值为33.7；在6h中，在18-24h内其阶段精度最高，单位权中误差值为5.1，在6-12h内解算精度达到最低65.4；在8h中，在16-24h内解算精度最高，单位权中误差达到6.9，而精度最差的是1-8h，单位权中误差值达到了20.7。

根据上述对同一条基线不同时间段的单位权中误差值的分析中得出，在不同时间段中GPS基线的精度有很大差距，上述表格[4]，4h中在第16-20h内的基线精度最高，因此基线的精度并不会随着观测时间的增多而提高，同时24h的观测时间虽然可以保证基线的质量，但却不是最佳观测时间，只有对数据根据不同时间段进行分析与基线的解算，才能在一天时间中选取最佳观测时段及较短的观测时间，从而达到应用效果。

基线解算精度的影响因素主要有两方面，一方面是架站的位置选择，若位置选择不当，有信号遮挡因素存在，影响天线对卫星信号的接收；另一方面则是天气因素的影响，天气突变对基线解算精度具有很大影响，在这种天气情况下，工作人员应立即停止观测，对精度影响降到最低。

3　结束语

基线解算精度的高低与观测条件及观测时段等具有密切关系，观测的条件与观测精度成正比例，所以，在监测人员对基线解算精度进行控制时，应选择比较好的观测时段，缩短监测时间，保证结果的高精度。

[1]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理［M］.武汉：武汉大学出版社，2010.

[2]夏开旺，田林亚.GPS观测时间选取对控制网平面精度的影响［J］.工程勘察，2012（11）：68_70.

[3]李月祥,袁立明.观测时间对GPS基线解算精度的影响[J].科技信息,2012,16:367-368.

[4]蓝悦明,汤文娟,韩柯慧,叶玲洁.观测时间对基线解算质量和GPS网精度的影响分析[J].测绘地理信息,2014,03:8-10.

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-1-117-1