山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2004年第5期9月5日 出版C 0信息技術(shù)GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計趙玉太1)王燕2) 胡志剛3)(山西煤田地質(zhì)綜合普查隊)摘要:文章介紹了GPS網(wǎng)的設(shè)計指標(biāo),提高GPS網(wǎng)精度的方法,布設(shè)GPS網(wǎng)時起算點的選取與分布,高程擬合法適用范圍。關(guān)鍵詞:GPS網(wǎng);優(yōu)化設(shè)計;精度;高程擬合中圖分類號:TP302文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1004- 6429(2004)05- 19-02CPS網(wǎng)設(shè)計的出發(fā)點是在保證質(zhì)量的前提下,盡可能地提整網(wǎng)的多余獨立基線數(shù)與總的獨立基線數(shù)的比值,稱為整網(wǎng)的高效率,努力降低成本。因此,在進行GPS網(wǎng)的設(shè)計和測設(shè)時，平均可靠性指標(biāo)(η), 即既不能脫離實際的應(yīng)用需求,盲目地追求不必要的高精度和高η= L/可靠性,也不能為追求高效率和低成本,而放棄對質(zhì)量的要求。其中:L,為多余的獨立基線數(shù);h為總的獨立基線數(shù)。1 GPS 網(wǎng)設(shè)計指標(biāo)1.4 精度指標(biāo)。當(dāng)GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式確定后，1.1 選點GPS網(wǎng)的網(wǎng)形就確定了,根據(jù)已確定的GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，可以得1)為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量,要求到GPS網(wǎng)的設(shè)計矩陣B,從而可以得到GPS網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣Q =測站上空應(yīng)盡可能的開闊,在10~159高度角以上不能有成片(B"PB),在GPS網(wǎng)的設(shè)計階段可以采用r( Q)作為衡量GPS網(wǎng)的障礙物。精度的指標(biāo)。.2)為減少各種電磁波對CPS衛(wèi)星信號的干擾,在測站周圍2優(yōu)化GPS網(wǎng)設(shè)計的方法約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源,如大功率無線電發(fā)2.1 提高CPS網(wǎng)可靠性的方法射設(shè)施、高壓輸電線等。1)觀測期數(shù)(增加獨立基線數(shù))。在布設(shè)GPS網(wǎng)時,適當(dāng)增3)為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生,測站應(yīng)遠(yuǎn)離對電磁波加觀測期數(shù)(時段數(shù))對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。因信號反射強烈的地形、地物,如高層建筑成片水域等。為,隨著觀測期數(shù)的增加,所測得的獨立基線數(shù)就會增加,而獨4)為便于觀測作業(yè)和今后的應(yīng)用,測站應(yīng)選在交通便利，立基線數(shù)的增加,對網(wǎng)的可靠性的提高是非常有益的。上點方便的地方。2)保證- -定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。保證- -定的重復(fù)設(shè)站次數(shù),5)測站應(yīng)選擇在土質(zhì)堅實、易于保存的地方。可確保GPS網(wǎng)的可靠性。-方面,通過在同- -測站上的多次觀1.2 效率指標(biāo)。 在進行GPS網(wǎng)的設(shè)計時,我們經(jīng)常采用效率測,可有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對中、整平、量測天線高等人為錯誤;另指標(biāo)來衡量某種網(wǎng)設(shè)計方案的效率,以及在采用某種布網(wǎng)方案一方面,重復(fù)設(shè)站次數(shù)的增加,也意昧著觀測期數(shù)的增加。不作業(yè)時所需要的作業(yè)時間、消耗等。在布設(shè)-一個 GPS網(wǎng)時,在過,需要注意的是,當(dāng)同一臺接收機在同一測站上連續(xù)進行多點數(shù)接收機數(shù)和平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)確定后,該網(wǎng)測設(shè)所需的個時段的觀測時,各個時段間必須重新安置儀器,以更好地消理論最少觀測期數(shù)就可確定。但是,當(dāng)按照某個具體的布網(wǎng)方除各種人為操作誤差和錯誤。式和觀測作業(yè)方式進行作業(yè)時,要按要求完成整網(wǎng)的測設(shè),所3)保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連,這樣可需的觀測期數(shù)與理論上的最小觀測期數(shù)會有所差異,理論最少以使得測站具有較高的可靠性。在布設(shè)GPS網(wǎng)時,各個點的可觀測期數(shù)與設(shè)計的觀測期數(shù)的比值,稱之為效率指標(biāo)(e),靠性與點位無直接關(guān)系,而與該點上所連接的基線數(shù)有關(guān),點即:e= Sma/Ss .上所連接的基線數(shù)越多,點的可靠性越高。其中:Smin為理論最少觀測期數(shù);Sg為設(shè)計觀測期數(shù)。4)布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。該指標(biāo)可用來衡量GPS網(wǎng)設(shè)計的效率。在布設(shè)GPS網(wǎng)時,檢查CPS觀測值(基線向量)質(zhì)量的最佳方法1.3可靠性指標(biāo)。 GPS 網(wǎng)可靠性,可分為內(nèi)可靠性和外可靠是異步環(huán)閉合差,而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加,其性。所謂GPS網(wǎng)的內(nèi)可靠性就是指所布設(shè)的GPS網(wǎng)發(fā)現(xiàn)粗差檢驗質(zhì)量的能力將逐漸下降。的能力,即可發(fā)現(xiàn)的最小粗差的大小;所謂GPS網(wǎng)的外可靠性2.2 提高GPS網(wǎng)精度的方法就是指CPS網(wǎng)抵御粗差的能力,即未剔除的粗差對CPS網(wǎng)所1)為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點具有較高的相對精度,對網(wǎng)中距造成的不良影響的大小。關(guān)于內(nèi)、外可靠性的問題,可以從一離較近的點- -定要進行同步觀測,以獲得它們間的直接觀測基線。些相關(guān)書籍上找到更為詳細(xì)的敘述,并且還給出了內(nèi)、外可靠2)為提高整個GPS網(wǎng)的精度,可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架性指標(biāo)的算法。由于內(nèi)、外可靠性指標(biāo)在計算上過于繁瑣,因網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個CPS網(wǎng)的骨架。此,我們在實際的GPS網(wǎng)的設(shè)計中采用了另外一個計算較為中國煤化工異步環(huán)邊數(shù)不大于6條。簡單的反映GPS網(wǎng)可靠性的數(shù)量指標(biāo),這個可靠性指標(biāo)就是YHC N M H G度激光測距邊,作為觀測值與Gr規(guī)測值(基線問重)一問進行聯(lián)合平差,或?qū)⑺鼈冏鳛槠?) 趙玉太,男,1967年出生,1990年畢業(yè)于中國礦業(yè)大算邊長。學(xué),工程師,030600,晉中市榆次區(qū)5)若要采用高程擬合的方法,測定網(wǎng)中各點的正常高/正高，收稿日期:2004-05-11則需在布網(wǎng)時,選定- -定數(shù)量的水準(zhǔn)點,水準(zhǔn)點的數(shù)量應(yīng)盡可能的19●山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2004年第5期9月5 日出版多,且應(yīng)在網(wǎng)中均勻分布,還要保證有部分點分布在網(wǎng)中的四周，平原地區(qū)) ,其擬合的準(zhǔn)確度可達到-一個分米以內(nèi)。對于高程將整個網(wǎng)包含在其中。異常變化劇烈的地區(qū)(如山區(qū)),這種方法的準(zhǔn)確度有限,這主6)提高GPS網(wǎng)的尺度精度,可采用如下方法:增設(shè)長時間、要是因為在這些地區(qū),高程異常的已知點很難將高程異常的特多時段的基線向量。征表示出來。2.3 布設(shè)CPS網(wǎng)時起算點的選取與分布3.2 選擇合適的高程異常已知點。所謂高程異常的已知點的1)若要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好,則起高程異常值- -般是通過水準(zhǔn)測量測定正常高,通過GPS測量算點數(shù)量越多越好,若不要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果完全與測定大地高后獲得的。在實際工作中,- -般采用在水準(zhǔn)點上布舊成果吻合,則-般可選3~ 5個起算點,這樣既可以保證新老設(shè)GPS點或?qū)PS點進行水準(zhǔn)聯(lián)測的方法來實現(xiàn),為了獲得坐標(biāo)成果的一致性,也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。好的擬合結(jié)果要求采用數(shù)量盡量多的已知點,它們應(yīng)均勻分2)為保證整網(wǎng)的點位精度均勻,起算點- - 般應(yīng)均勻地分布布,并且最好能夠?qū)⒄麄€GPS網(wǎng)包圍起來。在GPS網(wǎng)的周圍,避免所有起算點分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。3.3高程異常 已知點的數(shù)量。若要用零次多項式進行高程擬2.4布設(shè)GPS網(wǎng)時起算邊長的選取與分布合時,要確定1個參數(shù),因此,需要1個以上的已知點;若要采用在布設(shè)GPS網(wǎng)時,可以采用高精度激光測距邊作為起算一次多項式進行高程擬合,要確定3個參數(shù),需要3個以上的已邊長,激光測距邊的數(shù)量可在3~5個左右，它們可設(shè)置在GPS知點;若要采用二次多項式進行高程擬合,要確定6個參數(shù),則網(wǎng)中的任意位置。但激光測距邊兩端點的高差不應(yīng)過分懸殊。需要6個以上的已知點。大多軟件用二次多項式進行高程擬2.5 布設(shè)GPS網(wǎng)時起算方位的選取與分布合,因此大范圍GPS網(wǎng)布設(shè)時需要6個以上的高程已知點為好。在布設(shè)GPS網(wǎng)時,可以引人起算方位,但起算方位不宜太3.4 分區(qū)擬合法。若擬合區(qū)域較大,可采用分區(qū)擬合的方法,即多,起算方位可布設(shè)在GPS網(wǎng)中的任意位置。將整個GPS網(wǎng)劃分為若干區(qū)域,利用位于各個區(qū)域中的已知點分3 GPS 網(wǎng)設(shè)計中GPS高程擬合的注意事項別擬合出該區(qū)域中的各點的高程異常值,從而確定出它們的正常3.1 適用范圍。GPS高程擬合的方法,是理論上的一種純幾高。這樣GPS網(wǎng)擬合高程會更接近真實值。何方法,因此,-般僅適用于高程異常變化較為平緩的地區(qū)(如(校對:安平)Optimum Design of GPS NetZhao Yutai, Wang Yan, Hu ZhigangABSTRACT :This paper intoduces the design indexes of GPS net, and puts forward some methods of increasing the precision of GPS net,expounds the selection and distribution of the initial point for the arangement of GPS net, and describes the aplicability of the elevation fitingmethod.KEY WORDS:GPS net; optirmum design; precision; elevation fting況況況況況風(fēng)況況況況況況況況況況易況況況況公況況況況況況況況況狠況況況風(fēng)迅迅織況況況況決況況恐觀(上接第7頁)燾崇信道教,曾-度滅佛興道。并且迎請嵩山道士寇謙之到京其三獨特的建筑方法。從外觀仰看,層層疊疊的殿閣,全都平城(今大同)設(shè)立道壇。太平十五年,孝文帝拓跋宏下詔將依仗那些不足碗口粗的明柱支撐,難免令人倒吸涼氣,心驚肉天師道場移到了恒山,按照寇謙之臨終遺言:修建一座空中寺跳。其實,全部建筑的著力點都在山體之上。先在巖體上鑿院,以“.上延霄客,下絕囂浮”,即上達天庭,下離塵囂,超凡脫俗，洞,洞口小肚大,然后在洞中放置錐形的木楔,把橫梁的--端加海納百川。修成后,這座空中樓閣集儒釋道三教合- ,成為三工成剪刀形,再猛力砸人石洞,木楔就被嵌入橫梁,外力越大，教信徒的圣地,也順理成章地得到歷代統(tǒng)治者的重視和保護。咬合就越緊。這樣- -來,橫梁的承重事實上借用了巖體的巨大其二獨特的建筑選址。懸空寺背靠翠屏山,面對恒山,建托力。橫梁被叫做“鐵扁擔(dān)" ,是用當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn)的質(zhì)地密實堅硬的在山腰中間的凹處,大風(fēng)吹不進去,空氣卻很流通;屋頂有山峰鐵衫木加工而成的。木材彈性大、抗震性能好，變形能力強。遮陰,能見到日頭,但又不暴曬。夏天,只有上午的三個多小時事先已用桐油浸過所以不怕白蟻蛀蟲,還能防腐。其實,這就能照射陽光,避光而又不潮濕。雨季,山上的積水,沿著寺頂橫是古代修筑棧道的方法,懸空寺事實上就是棧橋式懸壁建筑。列突出的巖石,向遠(yuǎn)離殿閣的地方瀉走。正常天氣時,寺廟建至于我們看到的那一根根明柱,也并非故弄玄虛，每條柱子與筑還可承受到少量的天然雨水，得到甘露- -樣的滋潤。 所以，橫梁的連接點都是經(jīng)過精心計算的,或承重、或起平衡作用。這地方避風(fēng)避光又避水。這就是寺廟的建筑材料不霉不爛、尤其是 當(dāng)建筑的負(fù)荷增大時,它們才真正發(fā)揮作用。不裂不脆,能夠經(jīng)久不朽的原因。懸空寺真是利用建筑力學(xué)的一大杰作! (校對:安 平)The Brightness of Science and Technology in Shanxi' sScenic Sports and Historical SitesZhang Xia, Zhang中國煤化工ABSTRACT:Through excavating the scenific and tchnologcal contentYHC N M H Gand historical sites, this paperdermonstrates the height that the ancient Shanxi had reached in the field of the pigment chemistry , the mallurgical foundry , and the civilengineering, reached in the field of the pigment chemistry, the malallurgical foundry，and the civil engineering, etc.KEY WORDS: Shanxi;scenic sprts and hstorical sites; science and technology ;20