《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案
户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。GPS 网图形设计的一般原则是:
1) GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合线路， 以增加检核条件，提高网的可靠性。
2) GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于3个(不足时 应联测)且在网中应分布均匀，以便可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数。 3)GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法(或 相当精度的方法)进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以便为大地水准面 的研究提供资料。
4)为了便于观测和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。 5)为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点时近布设一通视良好的方位点，以 建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m
22、在GPS外业观测工作中，操作人员应注意哪些事项? 答:在GPS外业观测工作中，操作人员应注意以下问题:
1)当确认外接电源电缆及天线等各项联结完全无误后，方可接通电源，启动接收 机。
2)开机后接收机的有关指示和仪表数据显示正常时，方能进行自测试和输入有关 测站和时段控制信息。
3)接收机在开始记录数据后，用户应注意查着有关接收卫星数量、卫星号、相位 测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
4)在观测过程中，接收机不得关闭并重新启动;不准改变卫星高度角的限值，不 准改变天线高。
5)每一观测时段中，气象资料一般应在时段始末及中间各观测记录一次，当时段 较长时(如超过60分)应适当增加观测次数。
6)观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料均完整无 误后方可迁站。
23、在GPS外业观测工作中，对于观测记录有何要求? 答:在GPS外业观测工作中，对观测记录提出了以下要求:
1)观测前和观测过程中应按要求及时填写各项内容，书写要认真细致，字迹清晰、 工整、美观。
2)各项观测记录一律使用铅笔，不得开刀和涂改，不得转抄和追记，如有读、记 错误，可整齐划掉，将正确数据写在上面并注明原因。其中天线高，气象读数等原始记 录不得连环涂改。
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3)手簿整饰，存储介质注记和各种计算一律使用蓝黑墨水书写。
4)外业观测中接收机内存储介质上的数据文件应及时拷贝成一式两份，并在外存 储介质外面适当处制贴标签，注明网区名、点名、点号、观测单元号、时段号、文件名、 采集日期、测量手薄编号等。两份存储介质应分别保存在专人保管的防水、防静电的资 料箱内。
5)接收机内存数据文件卸到外存介质上时，不得进行任何剔除、删改和编辑。 6)测量手簿应事先连续编印页码并装订成册，不得缺陨。 7)其他记录，亦应分别装订成册。
24、在GPS测It中，对于三角形网、环形网和星形网各有何优缺点?适用于何种情 况?(配合圈形解释) 答:
GPS网图形的基本形式主要有三角形网、环形网和星形网，各有优缺点及适用条件。 1)三角形网
GPS网中的三角形由同步的独立观测边组成。这种图形的几何结构强，具有良好的 自检能力，能够有效的发现观测成果的粗差，以保障网的可靠性。同时经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。
这种网形的主要缺点是观测工作量较大，尤 其当接收机的数量较少时，将使观测工作的总 时间大为延长。
通常只有当网的可靠性和精度要求较高时， 才单独采用这种图形。 2)环形网
由若干含有多条独立观测边的闭合环所组 成的网，称为环形网。这种网形与经典大地测 量中的导线网相似，其图形的结构强度比三角
网为差。网的自检能力和可靠性与闭合环中所含基线边的数量有关，因此，一般根据网的不同精度要求，规定闭合环中包含的基线边
不超过一定的数量。例如，对于一、二、三等网，基线边数分别不超过4, 5, 6条。 环形网的优点是观测工作量较小，且具有较好的自检 性和可靠性。
其缺点主要是非直接观测的基线边(或间接边)精度 较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。 三角形网和环形网是大地测量和精密工程测量中普 通采用的两种基本图形。通常，根据情况往往采用上述两 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
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种图形的混合网形。 3)星形网
星形网的几何图形简单，但其直接观测边之间不构成任 何闭合图形，所以其检验与发现粗差的能力差。
这种网形的主要优点，是观测中只需要两台GPS接收机， 作业简单。因此在快速静态定位和准动态定位等快速作业模 式中，均采用这种网形。它广泛地应用于工程测量、边界测 量、地籍测量和碎部测量等。
25, GPS测量任务完成后，上交资料的内容一般应包括 .些? 答:
GPS测量任务完成后，各项技术资料均应仔细加以整理， 用户使用。上交资料的内容一般应包括: 1)测量任务书与技术设计; 2) GPS网展点图;
3)观测站的点之记，环视图:
4)卫星可见性图，预报表及观测计划;
5)外业观测记录，测量手薄及其它记录(如归心元素): 6)接收设备及气象仪器等的检验资料; 7)外业观测数据则质量评价和外业检核资料; 8)数据处理资料和成果表; 9)技术总结与成果验收报告。 并经验收后上交，以提供给
28, GPS网的图形布设通常有嘟几种基本连接方式?各有何优缺点?适用于什么情 况? 答:
根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连 接四种基本方式。
点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。以这种方式布点所构成的图 形几何强度很弱，没有或极少有非同步图形闭合条件，一般不单独使用。
边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接。这种布网方案，网的几何强度较高 有较多的复测边和非同步图形闭合条件。在相同的仪器台数条件下，观测时段数将比点 连式大大增加。
网连式是指相邻同步图形之间有两个以上的公共点相连接，这种方法需要4台以上 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
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的接收机。显然，这种密集的布图方法，它的几何强度和可靠性指标是相当高的，但花 费的经费和时间较多，一般仅适于较高精度的控制测量。边点混合连接式是指把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPS网，既能保证网
的几何强度，提高网的可靠指标，又能减少外业工作量，降低成本，是一种较为理想的 布网方法。
29、与OORS系统相比，传统的RTK测量技术有.些局限性? 答:
1)测量范围的局限
由于差分技术的前提是作差分的两站的卫星信号传播路径相同或类似，这样，两站 的共同误差大部分可以消除，要达到1-2厘米级实时(单历元求解)定位的要求，用户 站和参考站的距离需小于10KM，当距离大于50KM以上，误差的相关性大大减少，以致 差分之后残差很大，求解精度降低，一般只能达到分米级基线精度。 2)通信数据链作用距离的局限
传统RTK系统的数据传输多采用UHF和VHF电台播发RTCM差分信号，由于电台信 号的衍射性能差，而且都是站间准直线传播，这要求站间的天线必须“准直线通视”，所
在复杂环境下RTK作业很不方便，经常出现能收到卫星信号，但收不到电台信号的现象。
3)模糊度求解的局限
当流动站与参考站距离较近(如参考站10KM范围内)，上述系统误差强相关假设成 立，常规RTK利用几个甚至一个历元观测资料就可以获得厘米级定位精度。但是，随着 流动站与参考站间距离增大(如50KM范围内)，系统误差相关性减弱，双差观测值中的 系统误差残差迅速增大，导致难以正确确定整周模糊度，定位精度讯速下降，约为分米 级。在这种情况下，使用常规RTK技术将无法得到更高精度的定位结果。 4)基准站移动频繁
测量过程中，需要不断设置和更换基准站。在建立基准站时，由于操作和外界环境 的原因含有潜在的粗差。对于精度要求较高的测量，这种粗差对最终结果的精度影响也 不可忽视。经常需要搬动基准站，将导至生产效率和设备安全性不高，同时，为基准站 持续供电一直是一个外业测量难以很好解决的问题。
六、计算题
1、某一城市D级GPS控制网，由33个GPS点组成，准备采用5台接收机进行观测，每点观测2个时段，试完成下述内容：
1）该GPS网总的观测时段数；
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2）一个时段的同步基线数和独立基线数；
3）该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数。 4）该GPS网的平均多余观测分量是多少？
2、GPS网中有一条重复基线向量，其观测值分别为8 570.274m,8 570.280m, 8 570.282m，8 570.284m和8 570.278m。若接收机的标称精度为5mm±1ppm，通过计算说明该基线向量的观测值是否合格？
3、图1为某一小型GPS控制网，采用三台标称精度为5mm+5×D ppm的接收机观测三个时段，观测计划和基线解算结果见表1。试通过计算完成下述工作（要有必要的计算公式）：
2）重复边D016-D003是否 合格；
3）第二时段的同步环是否合格；
4）由表1中以“*”表示的四条边组成的闭合环是同步环还是异步环？
D016 D040 2 时段号 1 表1 GPS网观测计划与成果表 起点 至点 ΔX(m) ΔY(m) ΔZ(m) D003 D017 1749.0363 983.0307 -310.1287 *D016 D017 -974.6340 -1945.8816 2027.9065 *D003 D016 2723.6694 2928.9144 -2338.0368 D016 D040 -2006.5299 -1737.2181 1024.3812 D003 D016 2723.6668 2928.9230 -2338.0450 *D003 D040 717.1387 1191.6980 -1313.6724 D003 D040 717.1423 1191.6980 -1313.6695 -310.1284 1003.5416 3 D003 D017 1749.0340 983.0359 *D040 D017 1031.8912 -208.6638 1）该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数。
D017 D003 图1 GPS网略图 4、GPS某一网中有四边异步环，按顺序各边基线向量坐标分别为（-974.6340, -1945.8816, 2027.9065）,（2723.6694, 2928.9144, -2338.0368）,（-717.1387, -1191.6980, 1313.6724）和（-1031.8912, 208.6638, -1003.5456）。若接收机的标称精度为5mm±1ppm，通过计算（给出必要公式）说明该异步环是否合格？（坐标单位：m）
5、图2是一设计的小型GPS控制网。当采用R1～R4四台GPS接收机进行观测：
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1）试做出接收机的调度方案。 2）一个时段的总基线数和独立基线数为多少？
3）该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数、D03～D04边的重复基线数各是多少？
4）该GPS网的平均多余观测分量是多少？
图2 GPS
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网略图
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