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摘要：GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。本文以GNSS的原理，GNSS控制网的布设与实施方案，GNSS静态和动态测量的内容、方法和步骤，以及GNSS数据处理软件进行GNSS网的平差计算。最后分析GNSS在测量中应注意的问题和事项。
关键词：GNSS，GPS动静态测量，线路平面控制
一、GNSS控制依据
GNSS测量控制网技术设计的主要依据是GNSS测量规范（规程）。GNSS测量规范
（规程）是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规，目前GNSS网设计依据的测量规范（规程）有：
①1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》；
②各部委根据本部门GNSS工作的实际情况制定的其它GNSS测量规程或细则；
二、密度设计
各种不同的任务要求和服务对象，对GNSS点的分布要求也不同。对于一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长一般在几公里以内.
《规程》GPS网中相邻点间距离 (km)
2.1布网原则与设计
① GPS网应根据测区实际需要和布网状况进行设计。GPS网的点应有二点以上的点相互通视，有利于常规测量施测时的应用。
② 在布网设计中应顾及原有的测绘成果以及各种大比例尺地形图的沿用。
③ 为求定GPS点在地面坐标系的坐标，应与附近的国家高级控制点联测，联测点数不应少于2个。
④ GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附合线路形式构成。各等级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合下表规定：
注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。
当GPS网的世界大地坐标系统转换成1954年北京坐标系统时，应满足投影长度变形值不大于2.5cm/km;当长度变形值不大于2.5cm/km时，采用高斯正形投影统一3º带的平面直角坐标系统;当长度变形值大于2.5cm/km时，可采用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3º带的平面直角坐标系统或高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统。
2.2 GNSS控制网选点
①点位选择应符合技术设计要求，并有利于其他测量手段扩展与联测；
②点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并有利于安全作业；
③周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°；
④点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站），其距离不小于200m并应远离高压输电线其距离不得小于50m;
⑤附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体；
⑥交通应便于作业；
⑦充分利用符合要求的旧有控制点及标石。
2.3 GNSS外业观测
①作业组应严格按调度表规定的时间进行作业。保证同步观测同一卫星组。当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自修改。
②用三脚架安置天线时，其对中误差不应大于3mm.
③没时段开机前，作业人员应量取天线高，并及时记录测站名、观测日期、时段号、天线高等信息。关机后在量取一次天线高互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，记录在手薄。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手薄备注栏中。
④观测期间，不得在天线附近10m之内接打手机或接发短信。
⑤观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡信号。
2.4 GNSS外业成果记录
①记录项目应包括下列内容：测站名、观测日期、天气情况；开始与结束时间；接收机型号；天线高。
②原始观测值和记录项目，应按规范现场记录，字迹要清楚、整齐、美观，不得涂改、转抄。天线高不得连环涂改。
③观测中应保证接收机正常工作，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机上，保证观测数据不丢失。不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施新加工组合的操作指令。
2.5 GNSS静态数据处理
GPS在测量中的应用打破了人们所遵循的以角度、距离、高度为原始数据进行数据处理的常规测量工作模式。用于GPS测量的仪器GPS接收机并不记录上述数据类型，而采集记录的是天线至卫星的伪距、载波相位和卫星星历等数据类型，因此GPS数据处理的过程与常规测量不同。
GPS测量数据处理是指从对外业采集的原始观测数据的处理到最终获得测量成果的全过程。该过程大致分为数据预处理、GPS基线向量解算、基线向量网平差或与地面网联合平差等几个阶段。
2.5.1 数据预处理
GPS数据预处理的目的是：对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准文件；探测整周跳变并修复观测值；对观测值进行各种模型改正。共分为四个步骤：数据文件标准化、数据筛选与编辑、线性组合差分观测值形成、基线向量近似值估算。在数据处理软件中，这四个步骤在数据导入时均由软件自动完成。
2.5.2 基线向量解算
在Compass软件中导入数据，单击“静态基线→处理全部基线”
然后对不合格的基线进行单独处理。在基线测量中，一般规定Ratio超过3就说明基线合格。适度修改采样间隔和高度截止角，然后单独处理此基线菜单“网平差→网平差设置”检查并修改输出计算完成后，应提供以下资料：
测区和各测站信息；观测值数量、时段起止时刻和持续时间；基线质量检验与分析；平差计算的坐标系统、高程系统、基本常数、起算数据、观测值类型和数据处理方法；平差采用的约束条件、先验误差；平差结果及精度。
3问题及解决方法
3.1接收机不能开机或无法正常工作
先检查电池是否有电，如没有电更换电池，如果有点则换接收机。
3.2 不记录静态数据
①确定接收机已切换成静态数据记录。
②看接收机内存是否已满，方法为：点击数据下载软件的“工具→内存维护”，若内存已满，则可保存需要的数据后清空内存。
③9600的波特率连接后，打开端口监视窗口，这是关机后重新开启接收机，如果在端口监视窗口显示word mord=1即内存正常，否则内存有问题，需要联系厂家维修。
④查看接收机是否被设置成“原始数据输出”，方法为：连接电脑，点击数据下载软件的“设置”按钮，查看“原始数据输出”项是否为“正常模式”，若不是，点击该对话框右侧第三个按钮以切换。
3.3 不能读取接收机数据
接收机是否打开了，明确用了哪种通讯串口连接接收机和电脑（串口还是USB），并且点击“断开”按钮，再点击“连接→设置”，选择通讯串口，然后点“设置”，再进行连接即可。如果接收机的串口和USB连接计算机都不能读出数据，则将计算机重新启动一次即可。
3.4流动站初始化长时间不稳定
检查一下周围的环境和当时卫星的数量及其分布情况。
首先确定参考站架设在视野开阔的地方。其次观察一下流动站所处位置周围的环境，视野是否开阔，有无树木和房屋的遮挡。如有遮挡尽量离得远一些，保证接收机能够接受到足够的卫星进行差分解算。
查看一下流动站接收机接收到的卫星的数量。如果少于5颗的话，就无法进行RTK的测量。如果有5颗以上的卫星但是卫星的分布不是很均匀的话，也就是说几乎所有的卫星都分布在天空的一侧，这样卫星的PDOP值就会很大，也无法进行RTK测量。解决这种情况的方法就是提前做好星历预报。
尽量把流动站接收机的电台接收天线对着参考站的方向。在6公里以上的地方对电台信号的接收有一定的作用。
3.5 流动站接收机信号不稳定
一般认为是流动站接收机内部不稳定而引起的。
不稳定的主要原因是频繁切换数据采集器与接收机的接收端口。如将电缆接收方式改为无线连接方式，由一种串口连接方式切换至另一种串口连接方式，这种情况下也很容易引起数据采集器不能正常工作。如遇到这种情况时，不妨将接收机和数据采集器分别复位即可。
有时会遇到流动站初始化后进行测点时提示精度不能满足要求的情况，也是因差分信号不稳定而造成的。这时可重新启动流动站，或按上述复位方法，同时查看是否是因为参考站差分信号不稳定而引起的。
3.6流动站没有收到差分信号
3.6.1检查：
①各电缆接口是否卡好。
②参考站外接电源电量是否充足。
③参考站与流动站的数据通讯格式是否一致。例如：是否都是CMR。
④流动站所在位置不理想，例如：流动站处于盲区或有干扰。
⑤接收机电池电量是否充足。参考站发射天线是否倒了。
⑥电台设置是否正确，如频率和波特率等。
⑦当流动站和参考站距离比较远时，查看电台工作效率是否设为最大值。
3.6.2解决方法如下：
①确定每个电缆接口都正常连接。
②更换参考站外接电源。
③将数据格式都改为CMR即可。
④试举高接收天线，看是否效果更好。若这个位置不合适RTK测量，可考虑用别的方法测量，走出盲区或干扰区就可以收到差分信号了。
⑥将电台发射天线直立，不要倾斜。
⑦频率和波特率设置要和参考站一样，比如频率为454MHZ，波特率为9600。
3.7 参考站电台的发射指示灯不闪烁或闪烁不规律
一种可能是外接电源的电压过低，只是不能用大功率发射电台信号。此时或者更换外接电源，或者改用小功率发射。
另一种可能就是参考站传出的差分数据有问题而使参考站启动没有成功，需要重新启动参考站。如果起初是由数据采集器手动启动的参考站并且保存了参考站设置的话，只需要关机然后再开机即可。
结束语
未来几年，卫星导航系统将进入一个全新的阶段。丰富的导航信息可以提高导航用户的精确性，完备性，可靠性，但与此同时也面临真对频率资源的竞争，时间主导权等问题。需要我们进一步思考探索。
参考文献
（一）有关书籍
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（二）网络资源
[1]黄河水利职业技术学院GPS精品课程网站,http://jpkc.yrcti.edu.cn/2006/gps/.
[2]武汉大学测绘学院GPS精品课程网站,http://jpkc.whu.edu.cn/gps/.
[3]中国全球定位系统技术应用协会网站,http://www.gps.org.cn/.
[4]江苏省连续运行卫星定位参考站综合服务系统,http://www.jscors.com/.
[5]武汉大学测绘学院卫星应用工程研究所,http://www.sgg.whu.edu.cn/isa/.
[6]中国知网,http://www.cnki.net/
论文作者:张荣强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/19
标签：测量论文; 接收机论文; 数据论文; 流动站论文; 基线论文; 天线论文; 作业论文; 《基层建设》2018年第12期论文;