摘要：GPS基线解算是研究GPS定位技术的一项重要内容，一般解算的优劣能够对GPS静态相对定位的成果以及相应的精度构成非常大的影响。笔者首先对GPS基线向量解算对应的原理、过程。接着，重点对制约GPS基线解算结果对应的因素进行介绍，并且分析影响因素判别以及处理方案。详细地分析了观测时间长短、卫星星历是否筛选、高度截止角大小和采用不同的对流层解算模型对于GPS基线解算的影响。最后总结了一些对于提高GPS基线解算精度应该注意的问题。
关键词：基线解算；质量控制；影响因素；关键问题
2 GPS基线解算的相关基本原理
2.1 GPS基础知识
2.1.1 GPS概述
全球定位系统（Global Positional System - GPS）是美国20世纪70年代开发研制，在1994年已经完全实现，其在海陆空领域能够实现全方位，进行三维实时导航以及定位的卫星导航系统以及定位系统。
通常GPS定位能够实现如下功能：
1.全球性、全天候连续不断的导航能力
2.实时导航、定位精度高、数据内容多
3.抗干扰能力强、保密性好
4.功能多、用途广泛
2.1.2 GPS系统组成
GPS系统主要包括如下三个组成部分：第一，GPS卫星星座；第二，地面监控系统；第三，GPS信号接收机。
2.2 基线解算基本原理
GPS基线解算主要是借助GPS原始观测值形成对应的基线向量，接着可以借助向量实现GPS网平差，最终可以得到测站的坐标参数。GPS基线向量主要用来描述每一个测站点之间对应的坐标增量，其具有如下三个属性：第一，长度；第二，水平方位；第三，垂直方位。
为了能够有效地进行测站点的坐标解算，可以借助GPS观测值形成相应的差分观测值，最终可以形成基线向量。通常比较普遍使用的方法是双差观测值。有同一测站不同卫星之间的双差值或不同测站同一卫星之间的双差值等。然后进行初始平差，从而可以计算出整周未知参数以及相应的基线向量相关的实数解。接着把整周未知数整合成整数解。最后，可以把确定的整周未知数当做已知数，可以把测站点坐标当做对应的未知参数，最终可以借助平差得到基线向量的最终解。
2.3 GPS基线解算的流程
现在，在我国大部分软件都是来自于接收机生产商自己配置的软件，虽然软件的使用方法有所不同，但是GPS基线解算的步骤大致相同。
1.输入数据的读入与检查
可以把原始的观测数据录入计算机中，主要对如下几个要素进行检测：第一，测站名；第二，测站坐标；第三，天线高等等，假如出现错误时，可以进行及时的校正。
2.设置基线解算的参数
在基线解算的过程中，最重要的环节是设置有效的基线解算的参数。一般基线解算的参数主要包括如下几个方面：第一，卫星截止高度角；第二，单位权中误差；第三，单基线解以及对应的多基线解；第四，卫星选择；第五，时段选择；第六，L1以及L2频率选择；第七，观测值残差的均方(RMS)；第八，整周模糊度检验值(RATIO)等等。在对基线进行优化的过程中，可以对基线解算对应的参数进行设定。
3.基线解算
(1)GPS测量数据的预处理
GPS测量数据处理主要包含如下几种：第一，测值的预处理；第二，GPS向量网以及相应的地面网的联合平差；第三，基线向量解算等等。在对GPS测量数据进行预处理之前，首先把来接收机采集到的数据进行如下处理：输送、分离，对数据文件进行相应的解译，进而可以形成数据文件。一般预处理包含如下几种方法：
1）数据检验。一般可以对观测数据进行滤波检测，能够有效地优化观测值，对无用的数据进行删除。
2)数据格式的标准化。可以把不同类型的接收机采集到的数据进行加工与转换，并且使之成为标准文件。
3)对GPS卫星轨道方程实现标准化。通常可以使用多项拟合的方式观测时段内的星历数据，其中包括如下两种数据：第一，卫星轨道位置处对应的地固坐标系坐标计算；第二，对分段轨道拟合进行标准化。
4)诊断整周跳变点。可以对原始观测值的周跳进行检测以及修复，从而能够有效地修复观测值。
5)星钟多项式标准化。对卫星钟差多项式进行拟合.
6)相对于观测值对其系统误差改正。如相对论改正和大气折射模型改正。
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只有采用良好的预处理方法，才能有效地提高GPS测量的精度。
(2)基线解算
在实现预处理之后，可以进行基线解算，通常情况系下，基线解算是一个平差的环节，通常情况下，平差使用的观测值绝大部分是双差观测值。进行基线解算的过程中，可把平差分分为如下三个环节：
1）初始平差。依据相应的双差观测方程进行计算，首先构成误差方程以及对应的法方程，进而可以求解出特定的参数以及精确地信息。接着进行初始平差，从而可以算出整个周期中未知的参数以及相应的基线向量相关的实数解。
2)整周未知数的确定。通过对初始平差结果进行分析，借助搜索法把周期内的未知数固定成整数。
3)确定基线向量的固定解。可以把已经确定的未知数设定为已知数，这时仅仅把未知坐标点对应的参数进行平差处理，从而可以解算出相应的整数解。从GPS控制网的角度进行分析可以看出，可以从整个的基线中获得相对独立的基线组合向量网，接着可以进行GPS网平差计算。
3 基线解算的影响因素的解决方案
3.1 基线解算影响因素的解决方案
1.起算坐标不准确的解决方案
在进行数据处理时，往往应该给基线设置一个WGS-84坐标，并且将其作为起算点，假如起算点位置的精度比较差，那么就会使得基线在尺度以及相应的方向上存在偏差。因此在进行数据处理的过程中，应该首先提高起点的精度。
2.少数卫星观测时间太短的解决方案
假如卫星的观测时间比较短，那么在进行解算基线的过程中，软件应该禁用该数值，从而可以有效地优化基线解算结果。
3.个别时间段内周跳过多的解决方案
一般可以使用合适的方法对周跳进行修复，假如周跳比较频繁，那么制约周跳修复效果。假如若干个卫星在同一时间段进行周跳，那么需要把周跳严重的时间段禁止，从而能够优化基线解算的质量。假如仅仅是几个卫星发生多次周跳，那么需要把这几个卫星周跳观测值进行禁止，从而可以有效地改善基线计算结果。
4.多路径效应的解决方案
首先对周围的环境进行观察，从而可以有效地分析多路径效应。通过分析发现多路径能够给观测值残差带来较大的影响，由此可以看出，可以使用缩小编辑因子的方法来剔除残差较大的观测值，最优的实施办法是在作业点埋石的过程中，应该尽量避开高层建筑以及能引起多路径效应的地方，可以避开多路径效应。
5.对流层折射和电离层传播延迟的解决方案
一般可以使用数学建模的方式可以有效地纠正对流层以及相应的电离层的延迟问题，中海达HDS2003和HGO软件默认的是Hopfield模型，还有另外一种模型叫作Saastamoinen模型。
5 结论
基线解算是GPS数据处理中至关重要的一步，在实际工作中，一般可以借助软件实现自动GPS基线解算，假如软件的处理结果并不理想，那么数据处理相关的参数进行处理，这样能够借助单基线来提高基线解算的质量。GPS基线解算阶段中的关键问题有：
1.在进行基线解算的过程中，应该尽量设置一些坐标比较精确地起算点，假如需要可以使用精密星历开展基线解算。并且在进行观测的过程中，应该保证具有较多的时间。
2.通常情况下，基线解算过程中观测条件是影响的基本要素，由此可以看出在选取GPS测点位置时应该避开如下几中情况比如：高大建筑物、大功率无线电发射装置以及相应的大面积水域，这样可以有效地避免出现由于无线电干扰以及多路径效应带来的影响。
3.在进行基线解算的过程中，往往需要对影响基线解算结果质量的因素进行判断，通常情况下观测值残差曲线图能够发挥有效地作用，可以借助残差曲线图确定出观测效果不理性的时间段，从而可以对观测时间进行有效地裁减，从而能够得到理想的基线处理结果。
4.当观测时间比较长时，可以适当地增大采样间隔，解算的数据要少些，这样必然会提高解算效率，同时也可以提高解算的精度。不过也不能取太大，那样数据量就会减少导致得到的结果不可靠。所以要具体视情况来调整。
5.基线解算时适当提高卫星截止角进行解算可能会得到较好的效果。
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论文作者:阳创明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/24
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