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1、高精度GPS变形监测中基线解算的精度分析1,2121袁林果,黄丁发,丁晓利,钟萍(1西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2香港理工大学土地测量与地理咨询学系,香港九龙)摘要:当GPS应用于高精度变形监测时,其测定三维位移的精度和可靠性是人们最为关心的问题。本文从卫星星历、观测时段长度、基线长度和组成同步闭合环等多方面,对其基线解算的精度进行了全面客观的分析和评价,可为GPS用于精密工程测量和变形监测的方案设计提供参考。关键词:GPS;精度评定;变形监测;基线解算中图分类号:P2284文献标识码:BAbstract:GPStechniquei
2、snotonlyusedforgeodeticsurveying,butalsoforhighprecisedeformationmonitor-ing,suchasdams,bridgesandlandslides.InthesehighpreciseGPSapplications,thegreatemphasizeisputon3-Drelativepositioningaccuracy.Inthispaper,boththehorizontalandtheverticalaccuracyofbaselineso-lutionareanalyzedandev
3、aluatedamongdifferentephemeredes,observationsessions,baselineslengthsandnet-worksolutions.SomevaluableresultsaresummarizedforhighpreciseGPSengineeringanddeformationmonitor-ing.Keywords:GPS;accuracyevaluation;deformationmonitoringGPS技术具有速度快、全天候、自动化程度高、测站间模型改正(用广播星历中的钟差参数);接收机钟差的模型无需
4、通视、可同时测定点的三维位移等优点,因而广泛应用改正(用伪距观测值计算出的钟差);电离层折射影响用LC于各种形式(如地壳运动、各种自然或工程结构等)的变形观测值消除;对流层折射根据标准大气用Saastamoinen模型监测。对于这些高精度GPS变形监测网,人们所关心的问题改正,其偏差采用随机过程来模拟;卫星和接收机天线相位是GPS测定三维位移的精度和可靠性。因此分析和评价GPS中心改正,接收机天线相位中心偏差采用GAMIT的设计值;基线解算的精度就显得特别重要。本文结合实例数据,利用测站位置的潮汐改正;卫星轨道和测站约束;截止高度角为基线向量统计精度评定公式和基
5、线向量重复精度评定公式,15,历元间隔30s;固定位置基准等。从卫星星历、观测时段长度、基线长度与组成同步闭合环等对于一般的GPS工程变形监测网,一般基线长度布设较多角度,全面客观地分析和评价其基线解算的精度。短,从几百米到几公里,如大坝、滑坡监测等;对于区域变形监测网,也在几公里到几十公里范围内,如城市地表变形1数据处理与精度分析方法监测等。综合考虑各种因素,为了客观反映其基线解算的精在高精度GPS变形监测中,精度要求很高(毫米级、甚度,我们选用美国SCIGN(SouthernCaliforniaIntegratedGPS至亚毫米级),要达到理想的结果,数
6、据处理极为关键。因Network)的实测GPS观测数据进行分析。SCIGN是一个集地此,我们选用高精度GPS数据处理软件GAMIT进行基线解壳形变、地震预报、气象预报、工程变形监测等于一体的多算。功能GPS自动跟踪网络。精密星历来源于InternationalGPS11高精度GPS数据处理软件GAMITService(IGS)的sp3精密星历,其轨道精度优于5cm01ns。GAMIT是美国麻省理工学院(MIT)和美国加利福尼亚为了具有大子容量特性,我们采用连续10天(2003年100天~110天)、每天24小时、采样间隔30s的观测数据,分大学斯克里普斯
7、海洋研究所(SIO)等研制的用于大地测量目的的GPS数据处理软件,经不断改进而成为具有广泛用途别采用导航星历和精密星历,从观测时段长度、基线长度、组成同步闭合环等多角度进行基线解算,以此作基线向量的的高精度GPS数据处理软件。它采用的数学模型严密,顾及了一般GPS软件未能考虑的影响源,包括:极移、章动、频精度分析和评价。移、固体潮、海潮以及卫星轨道等诸多因素的影响。该软件12精度分析方法主要由ARC(轨道积分)、MODEL(组成观测方程)、AU-TCLN(自动修复周跳)以及SOLVE(利用双差观测值按最收稿日期:2003-08-18;修订日期:2003-10
8、-10小二乘法求解参数)
