摘要：本文首先介紹了基線向量結(jié)果質(zhì)量的評定指標，然后對影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的因素進行了分析，在此基礎(chǔ)上，提出了基線解算結(jié)果質(zhì)量控制措施，最后對基線解算結(jié)果質(zhì)量的改善方法進行了探討。
　　關(guān)鍵詞：GPS；基線解算；質(zhì)量控制
　　
　　0 引言
　　基線解算階段質(zhì)量控制的目的是為了向后續(xù)的數(shù)據(jù)處理分析提供合格的基線向量結(jié)果，而基線解算階段質(zhì)量控制的內(nèi)容包括通過一系列的指標，對基線向量結(jié)果的質(zhì)量進行評估，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量差（不合格的基線）和通過數(shù)據(jù)處理手段，提高基線向量結(jié)果的質(zhì)量。
　　為了提高GPS基線解算成果的質(zhì)量，很多技術(shù)人員從不同的角度對這一問題進行了探討，提出了相應的改進措施。本文在總結(jié)基線解算結(jié)果質(zhì)量評定指標的基礎(chǔ)上，探討了影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的因素，并提出了基線解算結(jié)果質(zhì)量控制措施，對改善GPS數(shù)據(jù)處理質(zhì)量做出了有益的探索。
　　1 基線向量結(jié)果質(zhì)量的評定指標
　　1.1相對指標
　　相對指標無法確切判定質(zhì)量合格與否。
　　單位權(quán)方差因子：單位權(quán)方差因子又稱為參考因子，在一定程度上反映了觀測值質(zhì)量的優(yōu)劣。
　　數(shù)據(jù)刪除率：從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量，數(shù)據(jù)刪除率越高，說明觀測值的質(zhì)量越差。一般要求數(shù)據(jù)刪除率小于10％。
　　RATIO：反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性，該值總≥1，值越大，可靠性越高。這一指標取決于多種因素，既與觀測值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測條件的好壞有關(guān)。通常情況下要求RATIO值＞3。
　　RDOP：表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響，即取決于觀測條件的好壞，它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響。
　　RMS：一定程度表明了觀測值的質(zhì)量，觀測值質(zhì)量越好，RMS越小，反之，觀測值質(zhì)量越差，則RMS越大，它不受觀測條件（觀測期間衛(wèi)星分布圖形）好壞的影響。
　　1.2 半相對半絕對指標
　　半相對半絕對指標可確切判定質(zhì)量是否不合格，卻無法確切判定質(zhì)量是否合格。
　　同步環(huán)閉合差：由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從而使得同步環(huán)閉合差在理論上應總是為0。實踐中，只要數(shù)學模型正確、數(shù)據(jù)處理無誤，即使觀測值質(zhì)量不好，同步環(huán)閉合差也非常小。如果同步環(huán)閉合差超限，則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在1條基線向量是錯誤的，但反過來，如果同步環(huán)閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。
　　1.3 絕對指標
　　絕對指標可確切判定質(zhì)量合格與否。
　　異步環(huán)閉合差：當異步環(huán)閉合差滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的；當異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有1條基線向量的質(zhì)量不合格，要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多個相鄰的異步環(huán)或重復基線來進行。
　　復測基線校差：復測基線校差滿足限差要求時，則表明基線向量的質(zhì)量是合格的；復測基線校差不滿足限差要求時，則表明復測基線中至少有1條基線向量的質(zhì)量不合格；要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多條復測基線來判定。
　　2 影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的因素
　　GPS測量屬于空間后方距離交會，是一種空間三角測量，可直接確定點的三維坐標或點與點之間的三維坐標差。因此，所測幾何距離的質(zhì)量、數(shù)量的分布，是決定所得成果質(zhì)量的關(guān)鍵因素。同時，采取不同的數(shù)學模型和算法，對所取得的結(jié)果質(zhì)量也有非常重要的影響。概括起來，基線解算結(jié)果的質(zhì)量取決于觀測值的質(zhì)量、觀測的幾何條件、衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理的模型和方法四方面的因素［4］。
　　2.1 觀測值的質(zhì)量
　　觀測值的質(zhì)量主要體現(xiàn)在觀測值的精度、采樣率、周跳發(fā)生的頻度和多路徑效應等幾個方面。觀測值的精度是影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的潛在因素，包括野外工作失誤（錯誤的天線高、錯誤的測站名、對中誤差），接收機設(shè)置不一致（同步率、衛(wèi)星的啟用和信用、數(shù)據(jù)格式），以及在不利的條件下進行數(shù)據(jù)采集。理論上，采樣率對基線解算結(jié)果質(zhì)量的直接影響微乎其微，但采樣率高的觀測值更有利于探測周跳。周跳發(fā)生的頻度主要影響部分周跳探測及處理算法的效果。在觀測時段內(nèi)多路徑效應如果比較嚴重，則觀測值的改正數(shù)普遍會比較大。
　　2.2 衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的質(zhì)量
　　衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的質(zhì)量指根據(jù)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)計算的衛(wèi)星位置和衛(wèi)星真實位置之間差異的大小。這屬于星歷誤差，GPS提供的是廣播星歷，我們可以利用其中的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)和軌道變化率來推求衛(wèi)星的瞬間位置，作為空間后方交會已知點位數(shù)據(jù)。差異越小，相當于已知點的精度越高，反之，精度越低，直接影響基線解算結(jié)果的質(zhì)量。
　　2.3 數(shù)據(jù)處理的模型和方法
　　數(shù)據(jù)處理的模型和方法包括數(shù)學模型和算法等多個方面，數(shù)學模型又包括函數(shù)模型和隨機模型。函數(shù)模型的好壞取決于是否能正確處理GPS測量中的幾何關(guān)系和偏差，而隨機模型的好壞則取決于能否正確反映觀測值和先驗約束條件的真實統(tǒng)計特性。算法方面包括周跳的探測與修復、整周未知數(shù)的快速確定和解的穩(wěn)定性等。
　　3 基線解算結(jié)果質(zhì)量控制措施
　　3.1 外業(yè)數(shù)據(jù)的核查
　　在錄入外業(yè)觀測數(shù)據(jù)后，進行基線解算之前，必須對觀測數(shù)據(jù)進行必要的檢查。檢查的項目主要包括測站名點號、測站坐標、天線高等，以避免外業(yè)操作時的誤操作，檢查發(fā)現(xiàn)有誤應及時查明原因，改正后方可進行下一步操作。
　　3.2 基線向量處理的設(shè)置
　　基線解算前還必須正確設(shè)置控制參數(shù)，用以確定數(shù)據(jù)處理軟件采用何種處理方法來進行基線解算，設(shè)定基線解算的控制參數(shù)是基線解算時的一個非常重要的環(huán)節(jié)，通過控制參數(shù)的設(shè)定，可以實現(xiàn)基線的精化處理。主要包括：
　　（1）采樣間隔。根據(jù)基線長度和觀測時間的長短，設(shè)置不同的數(shù)據(jù)采樣間隔是解算高質(zhì)量基線的先決條件。一般情況下，對于短邊且觀測時間較短時，可適當縮小采樣間隔，選取5s或者10s的采樣間隔，而對于長邊，可適當增大采樣間隔，選取60s或者更大的時間間隔。
　　（2）截止高度角。數(shù)據(jù)處理中截止高度角一般取15°，通常將高度比較低的衛(wèi)星信號剔除，但截止高度角的設(shè)置要視觀測站點周圍的環(huán)境情況來決定。進行外業(yè)觀測時，應根據(jù)衛(wèi)星分布狀況盡可能減小截止高度角，以采集盡量多的數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供更多的觀測數(shù)據(jù)。
　　（3）參考衛(wèi)星。在組成雙差觀測值時，解算軟件一般會自動選取觀測數(shù)據(jù)最多、周跳少而且高度角較高的衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星。但由于受觀測條件的影響，軟件的選擇未必最合理，當參考衛(wèi)星選取不當時，會影響基線處理結(jié)果，必須根據(jù)觀測數(shù)據(jù)狀況手工重設(shè)參考衛(wèi)星。在重設(shè)參考衛(wèi)星時，要根據(jù)衛(wèi)星預報、野外觀測記錄、前面基線處理的結(jié)果狀況綜合進行選擇。一般選擇觀測時間長、殘差較小的衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星。
　　（4）粗差容忍系數(shù)。為保證基線精度及網(wǎng)形的連通性須將一些不合格的數(shù)據(jù)當作粗差剔除才能進行高質(zhì)量的基線解算。觀測值偏離模型值超過（粗差容忍系數(shù)×RMS）時，就認為這組觀測值為粗差。這個系數(shù)太大或者太小都會影響觀測數(shù)據(jù)剔除的標準。基線處理時可采用默認的設(shè)置3.5。
　　3.3 基線解算結(jié)果質(zhì)量的改善方法
　　（1）基線起點坐標不準確的應對方法。使用坐標精度高的點作為起算點，較為準確的坐標可通過與已知點聯(lián)測和長時間單點定位獲取，所有基線從這一點或由該點衍生出的點起算。
　　（2）衛(wèi)星星歷的選擇。GPS衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)有兩種類型：一種是衛(wèi)星信號提供的廣播星歷，另一種是由某些機構(gòu)或組織提供的精密星歷。在高精度測量中，可采用精密星歷進行解算。衛(wèi)星星歷誤差對單點定位和相對定位的影響方式是不一樣的，因此可采用相對定位方式來獲取高精度的相對量，再配合高精度的起始點坐標提高定位精度。
　　4 結(jié)語
　　基線解算是GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到后續(xù)網(wǎng)平差的精度，從而影響GPS控制網(wǎng)的解算。本文針對基線解算質(zhì)量問題進行了研究，探討了衡量基線向量結(jié)果質(zhì)量的方法和影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的因素，并給出了基線解算結(jié)果質(zhì)量控制的措施。但GPS基線解算結(jié)果質(zhì)量控制是一個很復雜的問題，本文并未從數(shù)學角度作出分析，留待進一步的研究。
　　
　　參考文獻：
　　[1]張榮英.有關(guān)GPS控制網(wǎng)基線解算質(zhì)量分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（20）：46-47.
　　[2]李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學出版社，2005：223-226.