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卫星控制网基线测量精度影响因素分析

更新时间:2009-03-28

目前,利用卫星测量定位技术无论是建立全球、国家或者区域性高精度控制网,或是为国防建设、城市建设和各项工程建设服务建立首级控制网都已经基本取代了常规测量定位方法[1]。卫星测量定位技术以其相邻点间不需要通视、布网灵活、外业操作简单、高效率和高精度等优点被广泛地应用于地形图测绘、土地规划利用管理和地质勘查等许多领域中。卫星测量定位技术的另一个突出优点是全天候测量定位,即在全球任何地点一天24小时的任何时间都可以进行施测建立控制网,它为提高工作效率和工程效益奠定很好的基础。

利用卫星测量定位技术建立各种用途高精度控制网时,应该在对卫星控制网的布网方案和观测方案设计时进行全面的优化设计,可以达到高效率、高效益和高精度等目的。卫星控制网布网方案和观测方案的优化设计是一个十分重要的环节[2-3]。本文针对卫星控制网施测时基线向量测量精度的两个重要影响因素进行分析,结合笔者在该领域的研究成果提出个人的观点和建议。可为在国防建设、城市建设和各项工程建设中建立、施测高精度卫星控制网提供参考并酌情使用。

1 影响基线测量精度两个重要因素的分析

利用卫星测量定位技术建立各种用途高精度控制网时,最终控制网平差结果精度主要取决于基线向量的解算精度、卫星控制网同步图形的连接方式、控制网规模大小以及数据处理软件的好坏等因素[4]。其中基线向量解算精度好坏是影响最终网平差结果精度很重要的因素。而基线向量解算精度又与多方面因素有关。主要因素包括具体观测时段的选择、卫星星历误差、电离层折射误差和对流层折射误差等。而这几项误差最后修正的残差大小又与基线长短有着很密切的关系。

1.1 单、双频接收机测量精度的分析

  

图1 卫星控制网AFig.1 Satellite control network A

对于双频卫星信号接收机,由于其可以利用双频改正技术对电离层折射误差的影响进行很好的消除,在相对定位中如果距离较远(几十km、几百km或更长)时也可以获得很高的相对定位精度,这已经在测量实践中被证实。如果在小区域内建立卫星控制网,当相邻点之间距离较近(几km最多十km左右)时,单频卫星信号接收机与双频卫星信号接收机的测量结果精度又有什么不同呢?

包括岗位职责、教学方法、评价方法、岗位技能培训。教师检查导生的操作是否规范、到位,讲解是否得当,合格后方能上岗。导生毕竟是学生,在技能培训时,教师要为导生提供“导生讲义”,要求导生严格按讲义示范、讲解,避免操作不规范和遗漏,让导生真正起到“导”的作用。

为了对该问题进行分析,在哈尔滨市区范围内布设了一个卫星控制网A,见图1。

利用4台双频接收机在白天对卫星控制网A进行同步测量,并利用随机数据处理平差软件对上面6条基线向量进行解算。为了分析它们的精度高低,对这6条基线向量分别利用单频和双频方式进行解算,6条基线向量的解算结果见表1。

[5] 刘大杰,施一民,过静珺.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社,1996.

对该卫星控制网A分别进行平差计算,由于卫星控制网A中的4个点在该城市的城市建设坐标系统内的坐标都是已知的。首先利用第1点、第2点和第4点拟合计算第3点的坐标。单频和双频测量数据最后拟合计算的结果见表2。

 

表1 6条基线向量计算结果各参数分析比较

 

Table 1 Six baseline vectors calculation results compared with each parameter

  

基线名称单频解算结果基线长度/m比率参考变量RMS/mm双频解算结果基线长度/m比率参考变量RMS/mm02~0377668411439299367766850143918761502~0154071721128263865407173112813661402~04103911173741375410391127698059803~0111503563779417871150357735628161903~0426851121606251962685112160614901401~0414157281155124265141572911550139414

采用3台单频卫星信号接收机施测,观测时间分别选在上午和晚上,施测时间长短控制在60 min左右,最后利用随机数据处理平差软件对以上3条基线向量进行解算。解算结果见表3。

根据信号传播相关理论可知,GNSS卫星信号在电离层中传播时受到电离层折射影响,其影响使载波相位测量观测值和伪距测量观测值产生测量误差。电离层折射影响对测量观测值产生的误差可用下式表示[5]

 

表2 单频和双频测量数据拟合计算结果比较分析

 

Table 2 Results of single and dual frequency measurement data compared and analyzed

  

单频双频点名 已知坐标/m 拟合结果/m‖△‖/mm拟合结果/m‖△‖/mm 01x61957984256195798429461957984305y82953577368295357733382953577324 02x62011450746201145068662011450668y82945510638294551066382945510663 03x6206052970620605300535620605300838y83005705098300570514583005705156 04x62082068296208206832362082068323y83021737758302173776183021737761

1.2 基线测量精度与观测时间的关系

我常说他有“选择障碍”,凡事儿只要有两个以上的选择他就乱了,来回权衡,举棋不定。比如当年我们一块儿去东四看电影,那时候还不讲究对号入座呢,我是看见有空座位就坐下不动了,他不行,看见有空位先坐下,然后观察周边,一旦发现更好的位置就要换过去。

 

(1)

式中Ne是卫星信号经过的电离层中电子密度即单位体积内电子个数;c为光的传播速度;f为卫星载波信号的频率;s表示卫星信号的传播路线。

一般电离层折射影响所造成的等效距离误差为50~150 m。可知利用GNSS卫星测量定位技术建立控制网时电离层折射误差是一个比较大的误差项,在建立高精度卫星控制网时务必采取一定的方法和措施来消除或削弱其影响。

由式(1)可知电离层折射误差取决于两个因素:①卫星信号的频率f;②电离层被电离的程度,即卫星信号在传播路线上电离层中电子总量。如果要消除或削弱电离层折射误差的影响,观测时可采用双频卫星信号接收机进行施测,数据处理时利用双频改正技术可以消除电离层折射误差的影响,效果很好。另外选择电离层被电离程度很弱的时间段进行施测,如选择在晚上进行卫星测量定位,可较好地削弱电离层折射误差对测量观测值的影响。

利用GNSS卫星定位技术施测高精度控制网时都利用相对定位方法进行,基线向量解算时首先是对观测数据进行差分处理[6-8]。当高精度控制网中相邻点之间距离比较近时(距离在10 km以内时),由于电离层折射误差和对流层折射误差对两个测站观测值的影响具有很强地相关性,进行差分处理后可很好地削弱电离层折射误差和对流层折射误差对观测值的影响,绝大多数基线解算精度都很好。但当相邻点间距离比较长时(大于10km或者几十km),由于距离长许多误差影响的相关性比较低,此时电离层折射误差差分处理后的残差比较大,最后基线解算精度一定会受到影响。如果限于条件用单频卫星信号接收机建立高精度控制网,而且网中相邻点之间的距离又比较长时,应该选在晚间再进行观测。选择晚间进行观测可很好地削弱电离层误差残差的影响[9]

  

图2 卫星控制网BFig.2 Satellite control network B

为了证实上面结论,笔者又布设了一个卫星控制网B,见图2。

由表2可见,利用单频卫星信号接收机观测数据平差计算所获得的各个点坐标值与原来已知坐标值之差小于利用双频卫星信号接收机观测数据进行平差计算的结果。笔者获得的结论是在小区域内建立高精度卫星控制网时,在相邻点之间的距离比较近(通常几km至多十几km),单频卫星信号接收机观测数据的精度比双频卫星信号接收机观测数据的精度要高。

将3条基线向量的相对精度以及边长中误差进行比较,晚间观测数据基线向量的解算精度要比上午观测数据基线向量解算精度高。当相邻点间距离比较长时(大于10 km或者几十km),对于单频卫星信号接收机晚上观测数据的基线向量解算结果精度要比白天观测数据的基线向量解算结果精度高,这也证实了上面的理论分析。并且可以断定距离越长其效果越明显。

 

表3 3条基线向量解算结果精度比较分析

 

Table 3 Accuracy of three baseline vector solutions analyzed

  

基线名称基线长度/m上午相对精度中误差/mm晚间相对精度中误差/mm01~031150361:975715121:9896871101~041415731:174083281:1904865703~04268511:35591881:4064847

在国防建设、城市建设或各项工程建设中,可根据工程项目的具体情况充分发挥单频卫星接收机和双频卫星接收机的各自优势,达到提高高精度卫星控制网精度和可靠性的目的,以确保国防建设、城市建设或各项工程建设的质量。

2 结 论

参考文献:

在实际应用时布设和施测各种用途高精度卫星控制网时,为有效提高控制网精度和可靠性,必须对卫星控制网的施测方案进行全面的优化设计,这是提高工作效率和经济效益的有效途径。随着GNSS卫星测量定位技术的迅速发展,高精度卫星控制网的布网方案和施测方案优化设计中的一些问题还有待进一步的研究和探讨。

[4] 周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,1999.

脑中风是常见的脑血管疾病,与癌症、冠心病并称为“威胁人类健康的3大疾病”[1] ,其可分为出血性脑中风和缺血性脑中风,后者是指多种原因导致的脑部血液供应障碍,引起脑组织出现不可逆性的损害。本病的发病率、病死率、致残率均较高[2] ,当患者经过有效治疗后进入恢复期时,仍需进行有效的治疗,以干预神经功能缺损。笔者近年来采用疏血通注射液联合针刺法治疗缺血性脑中风恢复期患者,并观察了其对神经功能缺损的影响效果,现报道如下。

[2] 李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M].2版.武汉:武汉大学出版社,2012.

[3] 黄声享,郭英起,易庆林.GPS在测量工程中的应用[M].2版.北京:测绘出版社,2012.

子优化问题式(9)的求解方法与上述过程类似.首先创建t×r的高斯随机矩阵Ψ,其中t=log(r),并依据矩阵U中每行的大小随机选取r行构造子矩阵然后,对矩阵V的每列进行循环,选取矩阵U中与当前列Vj最匹配的行进行投影,其中同时,为了确保行选取的最优性,随机选取U中的一行Ul进行验证,并保留和Ul两者中与当前列Vj最匹配的行进行投影运算.

[1] 陈俊勇,杨元喜.2000国家大地控制网的构建和它的技术进步[J]. 测绘学报,2007,36(1) :1-7.

社区获得性肺炎是指在医院外感染引起的肺实质性炎症,主要由支原体、细菌及病毒等感染引起,患者的临床表现主要为咳嗽、鼻塞、胸闷等,严重影响着我国居民的生活质量[1]。社区获得性肺炎的发病和发展,与患者的炎症程度及凝血功能相关指标有关,但作用机制不明确[2]。莫西沙星的主要优点是抗菌能力强、抗菌谱广[3],国内关于莫西沙星治疗社区获得性肺炎过程中的药代动力学研究较少,本文探讨莫西沙星对社区获得性肺炎患者的药代动力学及凝血功能的影响,报告如下。

由表1可见,单频卫星信号接收机观测数据的基线计算结果精度比双频卫星信号接收机观测数据的基线计算结果精度高。

3.对“恋土”农民和游子多沟通,多交心,充分做好思想工作。“恋土”农民对祖辈留下来的土地,感情极为深厚,正因为对土地感情深,他们也很懂道理,家国情怀很深,爱家乡也爱国家,乡(镇)、村、组干部多走访、多沟通,动之以情,晓之以理,对他们多宣传土地流转信托会给家乡带来巨大的变化,也会给自己带来更多的实惠,他们会支持这项工作的。对在外的游子,保留他们的宅基地、自留地,免除他们返回家乡的后顾之忧,也可动员他们的亲朋好友帮忙做思想工作,争取他们的理解和支持并不难。

[6] 魏子卿,葛茂荣.GPS相对定位的数学模型[M].北京:测绘出版社,1998.

我太心急,居然忘了关上天花板正中明亮的吊灯。这种灯光让我感觉很不舒服——我不习惯在这么强的光线下做爱。我依稀记得开关应该在门边的墙上。该不该去关掉灯,我不由得犹豫了一下。

[7] 王广运,郭秉义,李洪涛.差分GPS定位技术与应用[M].北京:电子工业出版社,1998.

[8] 徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及运用[M].3版.武汉:武汉测绘科技大学出版社,2011.

乡村建设项目数量多且类型复杂,权责难以界定,工程中存在诸多风险因素,总承包商必须注意风险控制。在前期规划阶段,有必要深入了解项目基本情况和客观需求,做好立项初期的风险评估工作,加强风险管控意识,从立项初期理性分析入手,做好风险控制。

[9] 赵竞德,高强,刘军. GPS控制网布设与点位精度分析[J]. 内蒙古科技与经济,2017,384(14) :81-85.

 
唐彬,林莉莉,田敬锋,郭英起
《黑龙江大学工程学报》2018年第01期文献

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