基于GPS卫星跟踪站的高精度单机
定位精度分析
王 权
(中国测绘科学研究院)
提要
本文根据海洋863课题要求，就建立海陆一体大地测量控制网的基准选择、扩网方案等问题进行了探讨，并以陆地实际测量数据按所确定方案进行了数据处理和精度分析，提出适合目前条件下的海陆一体建网的作业方案。 关键词:G PS,ITRF，海洋大地测量基准
一、引 言
传统的大地测量定位基准是一些均匀分布的固定测站点的集合，用于各种定位技术在此框架中传递定位坐标并控制定位误差的积累，保证测绘产品符合法定的或国际公认的标准，使其具有一致性和通用性，
并保证相邻地形图的可拼接性〔1〕。随着技术的进步和精度的提高，区域或全国性的大地测量基准除用以传递坐标和控制误差积累外，还可以通过多期复测来监测相应区域地壳或地面比较精细的变化趋势，因此，按均匀分布和分级建网仍有一定的实用价值。但建立永久性地面标志一次性投入较大，而且随着经济建设发展，标志人为破坏和地表沉降影响使标志使用的有效期逐渐缩短，不得不进行必要的复测或重建，从而造成直接经济损失。因此，是否在低等级的控制网中建立长期标志的问题日益引起争议。90年代以来，随着IG S观测网络的建设和服务内容的完善，基于长期观测站的定位方式逐渐为世界各国所采用。欧洲的一些国家在1995年已经做了一些实验，结果表明：连续观测3个小时可得到厘米级定位精度。目前，我国已建立了8个G PS卫星跟踪站，在国内采用基于G PS卫星跟踪站网络进行单机高精度作业的条件已经具备。但在一个观测站连续几个小时的观测方法限制了它在生产中的应用，如果采用RTK技术，除利用专门设备外，又受到作业距离的限制，无法取代低等级的地面控制网。因此，探讨其它经济高效的作业方式具有比较明显的现实意义。本文根据海洋863建立陆海一体大地控制测量基准的要求，针对我国南海海区特殊地理条件和控制网的主要用途，提出了相应的作业方式，并利用与陆地观测条件相类似的数据进行了试验和验证。这里所得出的结论，对陆地建网也有一定参考价值。 二、建网基准和方案
百花仙酒1.基准选择
现有的国家大地控制网(大地测量基准)主要包括：北京54坐标系、西安80坐标系、国家85黄海高程基准和国家G PS A B级网等。目前使用的地图和海图的平面
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和高程基准均采用北京54坐标系和国家85黄海高程基准，其投影方式采用高斯投影(地图)和墨卡托投影(海图)。随着卫星空间技术在大地测量领域的应用，国家测绘局自1991年起利用G PS技术在全国范围内(整个陆地部分和部分海岛)建立了国家G PS A B级网，首先将我国空间大地测量基准纳入了国际地球参考框架(ITRF)，实现了与全球大地测量基准的统一。因此，陆海大地测量基准应首先建立在ITRF 框架内，成果及图件同时包括西安80系和ITRF框架两种。通过“陆基”转换关系和ITRF“桥梁”实现大地测量基准向海洋领域延伸，形成海陆一体的大地测量基准。另外，由于国家坐标系资料涉及国家安全，尤其是国家坐标系与国际地球参考框架之间的转换关系属于绝对保密资料，直接建立与我国领海专属经济区相邻的八国国家坐标系的转化关系困难较大，但可以以陆地所确定的转换关系确定我国大地测量坐标系与国际地球参考框架之间的关系，并以此为“桥梁”实现与相关国家坐标系的转换关系。
2.扩网优化方案
陆地上的大地控制网一般采用均匀布网、逐级控制的原则，控制网的施测采用多台G PS接收机同步作业，相邻同步环采用以点或边的方式连接。实现这一目标的前提是控制网站点有充分的选择余地，同时要求交通便利，以保证同步作业要求。但在海洋上，上述两个条件均难以达到，设站主要取决于海岛的分布，而且交通和作业条件比较困难，不能完全按照陆地建网方式进行。因此，研究能满足精度要求的最佳扩网方案具有很强的实际应用价值。
在早期的海岛联测中曾采用双基准三角形联测法〔2〕，对海岛测量进行了针对性的研究，该方法也是一种实用的方法。借鉴其工作原理，利用现有的数据资源，这里采用了基于周边IG S观测站(包括国内永久性G PS卫星观测站)的扩网方案，即在沿海验潮站或根据需要在观测和工作条件好的海岛设立基本站，其它海岛待测点可以随时进行独立观测，之后与周边IG S观测站观测数据联合处理。根据南海诸岛的现状、海洋大地测量基准的应用目的和数据采集的可操作性，南海区域海洋大地测量控制网以海口、台北G PS卫星连续观测站作为与ITRF框架联结的联测站，以西沙的永兴岛、黄岩岛和南沙的永暑礁三站作为区域或岛的参考站，并在保证该3个参考站与海口、台北站同步观测的基础上，在南海诸岛上进行岛礁联测。直接将海岛待测基准点纳入ITRF框架，既充分利用了IG S数据资源，又不要求海岛待测基准点之间的同步作业，极大地减少了数据采集的难度和工作强度，保证了联测质量。
三、实验与精度分析
cd4013应用电路根据上述方案，以永兴岛、黄岩岛和南沙的永暑礁为区域参考站，以600km为半径(一般差分技术可达的最大距离)，可完全覆盖整个南海区域。由于海岛地理环境的特殊性，按照国家规定的G PS测量规范进行测量难度大，代价高，尤其是对同步和长时间观测的条件难以满足。因此，我们利用陆地实测数据进行了实验。根据上述方案和距离要求选择了上海、青岛和北京三站的观测数据作为实验数据。其中上海和北京为跟踪站，长期连续观测，青岛站距上海和北京间的距离介于500-600km之间。数据处理时，采用两种数据选择方案。方案一是分别以30、60、120、240和480分钟五个时间段，方案二是每隔3小时选30分钟数据，共取8个时段。两种方案都以上海和北京为参考站，求青岛站坐标。数据处理采用Bernese S oftware V4.0和IG S精
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图1 以上海、
北京站为参考站不同时间解的比较连续供墨打印机
图2 以上海、北京站为参考站不同时间分布解的比较
过店客流统计分析图3 北京和上海站不同时间观测的卫星和有效观测数
图4 以北京、青岛站为参考站不同时间分布的比较
密星历，不顾及对流层随机变化影响，其不
同观测时间和不同起始观测时刻的解的比较结果分别如图1和图2。
图1显示，平面(N 和E 方向)位置时
段解与均值差随时段长增加由20mm 减少至5mm ，相应垂直(U )差逐渐增大，由3mm 增至10mm ，这也反映了对流层随机
(下转第16页)
The Study of Autom atic C artographic
N ame2placement B ased on Simulated Annealing Algorithm
Luo G uangXiang Ma ZhiMin Tian YongRui
(X i’an University of Engineering, 710054)
Abstract In this paper,a comhinatorial optimization alg orithm called as S imulated annealing alg orthm is ap2 plied to Automatic Cartographic name2placement.I t first regards automatic cartographic name2placement in a map as a whole,threfore,the shortcoming of locally searching alg orithm which is likely to terminate at a local potimal s olution is eliminated.Experiment showed that appling simulated annealing alg orithm to automatic cartographic name2placement is sim pler in mechansim,m ore power ful in universality and has much fewer of numbers of unusual or abnormal name2 placement,but the speed of nameplacement is slow.
K eyw ords S imulated anncaling alg orithm;automatic cartographic name2placement;candidate name position
(上接第10页)
变化影响。图2显示在理想观测条件下采用30min观测数据，采用双基准单机或多机观测方式，在600km范围内，不同时间分布解与其均值差的绝对值大多数小于30mm，垂直方向的最大差异为90mm，待定点相对于参考站的平面(N和E)位置精度优于±3cm，大地高程精度优于±5cm，可满足高精度海岛扩网定位要求。
上述试验条件基本符合南沙岛以北，特别是永暑礁以北的岛屿，对其以南的岛屿，相应的条件要差一点，与前者相比有的时段的有效观测数量最多要少到三分之一。仍以同样数据为例，以北京和青岛为参考站，解算上海站，其中上海与北京站可组成单差的卫星数、单差观测值数见图3，不同时段解比较见图4。
图4显示，随着距离的增加，在同样观测时间内有效观测卫星数量的减少，定位精度明显降低，尤其是在UT C6点、15点和18点，观测的卫星数量和可构成单差观测值数量较少，相应解与均值差也最大，但三维分量精度仍优于±0.1m。
综上所述，在南海区域采用陆地G PS 跟踪站、区域基本站和单机海岛测量的作业方式，观测30分钟，结合IG S精密星历，可以实现优于±0.1m的定位精度。
参考文献
阻燃剂mca
〔1〕中国测绘科学研究院,“海洋动态大地测量基准技术”课题论证报告,1997〔2〕徐绍铨，王，南沙岛礁G PS定位方案及精度分析，武测科技,1995.2
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