内蒙古自治区GPS接收机检定场技术改造总体思路

《论文天地ｌ　罾．　潦　０７６　

内蒙古自治区ＧＰＳ接收机检定场技术改造总体思路　

傅刚　

内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站呼和浩特０１００１０　

摘要：为了保障测绘生产单位测绘仪器的正常使用、确保测绘成果质量的准确可靠，在现有的基础上，对内蒙古自治区ＧＰＳ检定场进行技　

术改造。对改造中存在的技术问题及技术要求，提出了总体设计思路。　

一、项目概况　

随着我国经济建设规模日益扩大，测绘　

科技蓬勃发展，近十几年来，全球定位系统　

（ＧＰＳ）接收机等测绘仪器的应用范嗣、规模　

不断扩大，应用水平逐步提高，其快速、准确　

的优势凸显。为了保障测绘生产单位测绘仪　

器的正常使用、确保测绘成果质量的准确可　

靠，内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站　

于２００４年建立了我区首个ＧＰＳ接收机检定　

场。它是国家计量标准溯源传递检定全球定　

位系统（ＧＰＳ）接收机所测数据是否准确可靠　

的重要基础设施。多年来该检定场为内蒙古　

经济建设发挥了重要作用。目前该检定场原　有部分点位遭到破坏，一些点周边环境太差，　

直接影响数据检测，超短基线场点位较少等，　

现已不能满足检定工作需要，急需对内蒙古　

ＧＰＳ接收机检定场进行技术升级改造。　

二、场地地理位置概况　

内蒙古自治区ＧＰＳ接收机检定场位于　

呼和浩特市，以玉泉区民案村的超短基线场　

为中心，西到台阁牧，东北到白塔机场，东南　

到南地。测区地势平坦，交通便利，通讯畅通，　

较为适合仪器检定工作。　

三、技术依据　１．技术依据　

（１）《全球定位系统（ＧＰＳ）测量规范》　

ＧＢ／Ｔ１８３１４－－２００９；　（２）中华人民共和国国家计量技术规范　

《全球定位系统（ＧＰＳ）接收机（测地型和导航　

型）校准规范）￣ＪＪＦ　１　１　１８—２００４；　

（３）《全球定位系统（ＧＰＳ）测量型接收机　

检定规程））ＣＨ８０１６－－９５；　

（４）《精密工程测量规范））ＧＢ／Ｔ１５３１４－－　

９４；　（５）《长度基线校准规范》ＪＪｎ２１４—２００８；　关键词：测绘ＧＰＳ检定场地　

（６）《比长基线测量规范》ＧＢ　ｌ６７８９—　

１９９７。　２．精度指标　

（１）超短基线丈量精度：边长测量中误差　

优于±０．３ｍｍ。　（２）ＧＰＳ短、中长基线场的测定精度：中长　

边（４０公里）应达到１０　；中短边应达到毫米　

量级。　３．坐标系统　

ＧＰＳ检定场数据处理参考框架采用　

ＩＴＲＦ２００８（历元２０１　１．０００）。参与ＧＰＳ联测的　

中长基线场、短基线场和超短基线场各点坐　

标均归算至ＩＴＲＦ２００８（历元２０１１．０００）框架　下。　四、项目资料情况和技术现状分析　

内蒙古自治区ＧＰＳ接收机检定场于　

２００４年建立，是自治区唯一的ＧＰＳ接收机检　

定场。检定场由超短基线网，中、长基线网组　

成。检定场点位分布范围，东北到白塔机场，　

东南到南地，西北到台阁牧，西南到民案村。　

中长基线场原有８个点，部分点位遭到　

破坏，按相关规范组成的边长中缺少１条５　

公里的边，没有１５公里的边，２０公里的边也　

不太合理，且位于白塔机场内的短边网，由于　

机场的安全管制越来越严格，使用也极其不　

便。缺少边长在２４米一２公里的短基线网，　

不能有效检测ＧＰＳ接收机在短距离测程上　

的性能。超短基线场点偏少，不能满足目前大　

量仪器的检定需要，检测效率较低。　

五、技术改造项目　

１．超短基线场　

长度：６ｍ。用于ＧＰＳ接收机天线相位中　

心稳定性检测；接收机内部噪声水平等项目　

的测试。　

２．短基线场　长度：２４ｍ一２，Ｏ００ｍ。用于ＧＰＳ接收机野外　作业性能检测；ＧＰＳ接收机不同测程测定精　

度的检测。　

３．中、长边基线场　

长度：５，０ｏｏｍ一５０，Ｏ００ｍ。用于ＧＰＳ接收机　

野外作业性能及不同测程测定精度的检测。　

六、检定场的选址　

１．选址的基本原则　

（１）各点的布设应根据有关规范规程的　

要求，尽量选择在交通方便、便于使用的地方　

布设；　

（２）观测墩应选在地质构造坚固、稳定、　

利于长期保存、周围没有强无线电信号源干　

扰、全方位高度角尽量保证在１０。以上无障　

碍物的地点；　

（３）点位应远离大功率无线电发射源（如　电视台、电台、微波站等），其距离不小于２００　

米；远离高压输电线和微波无线电信号传送　

通道，其距离不得小于５０米；　（４）点位附近不应有强烈反射卫星信号　

的物件；　

选址时应尽可能使测站附近的小环境　

（地形、地貌、植被等）与周围的大环境一致，　

以减少气象元素的代表性误差。　

在实地勘选中，如发现不能按设计要求　

选定点位时，选点员可以对技术设计进行修　

正，重新选点，但必须符合技术设计和选址要　

求。　点选好后，应取当地有一定知名度的地　

名为点名。重合旧点时，应采用旧点名。并给　

每个点一个编号，编号由四位字母、数字或其　

组合组成。选址工作结束后，应按规范要求绘　

制点之记。　２．ＧＰＳ超短基线场　

ＧＰＳ超短基线场在场地旁再建３个点，

　《论文天地ｌ　器都鸳　

相当于在原正六边形旁再套合一个重合４个　点的正六边形。图形如下：　

ＤＪ０３　（｜叛建）　

场地地质结构稳定，地势平坦，四周视线　开阔，环视高度角１５。以上无障碍物，附近　

无高压线和无线电发射源等干扰物。再加３　点后，可以同时检测两套５台套以下的仪器，　

进一步提高了检测效率。　

３．ＧＰＳ中长基线场　中长边基线场仍然以超短基线场为中　

心。改造后的ＧＰＳ中长基线网为８个基线　

点，利用原中长基线场４个点，新建４个点，　

并可联测周围的ＣＯＲＳ站，纳人中长基线场　

使用，既可提高检测效率，也可发挥检定场在　

综合利用、科研、科普方面的作用。　

各观测墩应满足周围无强电磁信号干　

扰，环视高度角１５。以上无成片障碍物的要　求。　

利用原中长基线场４个点分别为：ＤＪ００、　

ＣＪ０１、ＣＪ０３、ＣＪ０６。　

拟新建的中长基线场４个点编号分别　

为：ＣＪ０２、ＣＪ０４、ＣＪ０５、ＣＪ０７、其中ＣＪ０５在原址　重建。　

４．ＧＰＳ短基线场　

ＧＰＳ短基线场选在超短基线场附近，利　用超短基线场ＤＪ００点，新建３个短基线点，　

组成４个点６条边的短基线网，各边长在２４　

米至２，０００米区间。　

拟新建的短基线场３个点编号为：ＣＪ０８、　

ＣＪ０９、ＣＪ１０。　

七、ＧＰＳ接收机检定场施　１．施测方法　

根据检定场的精度要求，测量工作拟采用　

ＧＰＳ测量、铟瓦长度基线补尺配合水准测量　

等两种方法进行。　

ＧＰＳ超短基线场的测定一般利用铟瓦基　

线补尺配合水准测量进行量测（按《比长基线　测量规范｝ＧＢ１６７８９—１９９７执行）。ＧＰＳ短基线　

场、ＧＰＳ中长基线场和动态基线场施测采用　

ＧＰＳ静态测量技术进行施测。　２．基本技术要求　

（１）改造的ＧＰＳ超短基线场、短基线场　和中长基线场等应在不同时期独立观测两期　

以上；　

（２）ＧＰＳ观测时段分布应尽量日夜均匀，　夜间观测时段所占比例不应低于３０％；　

（３）ＧＰＳ中长基线场施测参照《全球定位　系统（ＧＰＳ）测量规范》中Ｂ级网要求，ＧＰＳ短　

基线场参照《全球定位系统（ＧＰＳ）测量规范》　中Ｃ级网要求，使用双频ＧＰＳ接收机进行静　

态观测。其观测基本技术参数如下：　

观测技术要求　中长基线场　短基线场　

卫星高度角（度）　≥１０　≥１０　

观测时段数　≥３　≥４　

同时观测有效卫星数（颗）　≥４　≥４　

有效观测卫星总数（颗）　≥２０　≥６　

时段长度（小时）　≥２３　≥４　

样间隔（秒）　３０　３０　

①每时段观测前后各记录一次有关信　

息，仪器高及有关信息的观测应符合规范的　要求；　

②超短基线丈量每条基线边采用往返　测，施测两侧回。基线边长采用高差化平。其　

作业参数为：读数差小于０．２ｍｍ，往返差小于　

０．２ｍｍ，测回差小于０．３ｍｍ。作业中严格按以　上规定执行。　

３．ＯＰＳ数据处理　（１）ＧＰＳ基线解算　

目前常见的ＧＰＳ数据处理软件有：ＧＰＳ　科学分析软件有瑞士伯尔尼大学的　

ＢＥＲＮＥＳ、美国麻省理工学院的ＧＡＭＩＴ、ＪＰＬ　的ＧＩＰＳＹ，加拿大新不伦瑞克大学的ＤＩＰＯＰ　

等，商用软件有ＴＧＯ、ＳＫＩ—Ｐｒｏ、Ｓｏｌｕｔｉｏｎ、Ｐｉｎ—　ｎａｅｌｅ等。　

ＧＰＳ数据处理在野外检核可使用随机软　

件，内业后处理时为提高网的精度，基线场数　

据处理建议采用科学分析软件（如ＧＡＭＩＴ、　

ＢＥＲＮＥＳ等），并采用精密星历。本方案推荐　

使用软件为：ＧＡＭＩＴ，它较随机软件的解算精　

度高约一个数量级。　

卫星轨道精度是影响ＧＰＳ基线解算精　度的重要因素之一。数据处理须采用精确的　

精密星历，推荐使用ＩＧＳ提供的精密星历，可　

选用事后精密星历或快速精密星历。　

为了确定在严格基准下的地心坐标，在　数据处理时应在ＩＴＲＦ参考框架下的测站地　

心坐标（已知的全球站数据一起）进行处理。　

本方案推荐的全球跟踪站为北京房山　

（ＢＪＦＳ）、武汉（ＷＵＨＮ）、西安（ＸＩＡＮ）等。　

基线解算以同步时段为单位进行。每时　

段解算时，主要考虑如下因素：　

卫星钟差的模型改正；接收机钟差的模　

型改正；电离层折射影响；对流层折射的模型　

及折射量偏差参数的求解；卫星和接收机天　

线相位中心改正；测站位置的潮汐改正；卫星　

轨道改进中使用的力模型，求解卫星轨道初　

值和光压参数；截止高度角；历元间隔；卫星　

轨道误差。　（２）基线检验　

ＧＰＳ网相邻间基线长度精度用下式表示　

＝、　式中：８——标准差，ｍｍ；　

ｄ——固定误差，ｍｍ；　

ｂ——比例误差系数；　

ｄ——相邻点间距离，ｍｍ。　重复基线检验时采用公式ｄｓ　２４２８，　

式中ｄｓ为复测基线的长度较差，８为根据　

边长计算所得的基线精度。　

独立闭合环各坐标分量检验采用以下公　

—　一　ｚ４．・　

ｒＴ　２√Ｈ・　

ｚ≤２４．・　

ＰｌＺ　３　４Ｈ・　

式中：Ｗ　、Ｗ　、Ｗ　、Ｗ为独立闭合环各坐　

标分量闭合差限差；８为根据边长计算所得　

的基线精度。　

（３）ＧＰＳ平差与基准　

ＧＰＳ网平差数据处理可采用目前较为通　

用的软件：ＣＯＳＡＧＰＳ。基准采用全球跟踪站　

的坐标，框架为ＩＴＲＦ２００８，历元为２０１１．０００　

的坐标成果。　

八、总结　通过此次技术改造，将建立一个功能全　

面、综合性强、技术先进、服务面广，具有一定　

的可扩展性和适应能力，能够满足从单频到　

双频、从静态到动态各种型号测量型和导航　

型ＧＰＳ接收机的检定场地。同时与测绘科　

研、科普相结合，形成一个融检定、科研、科普　

为一体的测绘仪器检定场地。　

ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ｜０７７