張 超, 郝宗澤 ,郭贊峰 ,趙 越

(1.自然資源部第一大地測(cè)量隊(duì)，陜西 西安 710054;2.山東科技大學(xué) 測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266590)

一般認(rèn)為一個(gè)稱得起“綜合”的測(cè)繪儀器檢定場(chǎng)主要由超短基線網(wǎng)、短基線網(wǎng)、中長(zhǎng)基線網(wǎng)、動(dòng)態(tài)檢定網(wǎng)、標(biāo)準(zhǔn)比長(zhǎng)基線、周期誤差檢定平臺(tái)和綜合檢定實(shí)驗(yàn)室等多部分組成[1]。其與地區(qū)內(nèi)的CORS服務(wù)系統(tǒng)以及厘米級(jí)似大地水準(zhǔn)面模型一起，構(gòu)建成地區(qū)級(jí)別的測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施體系，可以為當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)測(cè)繪、信息化測(cè)繪體系建設(shè)和各行業(yè)測(cè)繪提供科學(xué)、準(zhǔn)確的計(jì)量保障[2]。

再加之為確保計(jì)量法規(guī)的嚴(yán)肅性、科學(xué)性、標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)效性和可靠性的考慮，對(duì)于測(cè)繪儀器綜合檢定場(chǎng)的定期復(fù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)則顯得尤其關(guān)鍵[3-5]，本文以較為典型的中長(zhǎng)基線和超短基線論述此項(xiàng)技術(shù)，以期達(dá)到科學(xué)評(píng)價(jià)的目標(biāo)。

1 中長(zhǎng)基線場(chǎng)

對(duì)于GNSS接收機(jī)中長(zhǎng)基線場(chǎng)，其施測(cè)原則一般依據(jù)國(guó)家GPS觀測(cè)的B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，中長(zhǎng)基線場(chǎng)需要組成一個(gè)同步環(huán)進(jìn)行觀測(cè)[6]。其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 GNSS作業(yè)技術(shù)參數(shù)

2 超短基線場(chǎng)

GNSS接收機(jī)檢定場(chǎng)超短基線場(chǎng)的邊長(zhǎng)測(cè)定利用因瓦長(zhǎng)度基線尺(補(bǔ)尺) 配合水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行量測(cè)[7](按JJF1214-2008《長(zhǎng)度基線場(chǎng)校準(zhǔn)規(guī)范》執(zhí)行)。

超短基線丈量每條基線邊采用往返測(cè)，施測(cè)兩測(cè)回。基線邊長(zhǎng)采用高差化平。其作業(yè)參數(shù)為：讀數(shù)差小于0.2 mm，往返差小于0.2 mm，測(cè)回差小于0.3 mm。作業(yè)中嚴(yán)格按以上規(guī)定執(zhí)行。示意圖如圖1所示。

圖1 超短基線場(chǎng)示意圖

3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)于中長(zhǎng)基線場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理采用GAMIT解算，基線解算時(shí)采用精密星歷，以提高衛(wèi)星軌道的解算精度；并著重關(guān)注NRMS指標(biāo)，一般要求同步觀測(cè)環(huán)NRMS的值小于0.3周，其數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示[8-9]。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程圖

對(duì)于超短基線的處理嚴(yán)格執(zhí)行下列步驟：

(1)按每根因瓦基線尺分別計(jì)算各段長(zhǎng)度

每根因瓦基線尺讀數(shù)和加入溫度改正數(shù)、尺長(zhǎng)改正數(shù)、傾斜改正數(shù)、分劃尺改正數(shù)后，即為每根因瓦基線尺算得的段長(zhǎng)[10-11]。

溫度改正數(shù)計(jì)算公式：

Δt=α(t-20)+β(t2-202),μm

(1)

傾斜改正數(shù)計(jì)算公式：

(2)

(2)各段最后長(zhǎng)度的計(jì)算

① 懸鏈線不對(duì)稱改正數(shù)ΔP：

ΔP=2.993×10-3∑h2,mm

(3)

② 重力變化改正數(shù)Δg：

Δg=7.02×n((g2-g1)/g1),mm

(4)

式中,

Δg=g2-g1=0.025 908×(cos2φ1-cos2φ2)

(5)

(3)基線全長(zhǎng)的計(jì)算及精度評(píng)定[12-14]

基線全長(zhǎng)為各段長(zhǎng)度之和。

① 基線測(cè)量本身的誤差：

(6)

② 軸桿頭水準(zhǔn)測(cè)量的誤差：

(7)

③ 因瓦基線尺溫度系數(shù)的測(cè)定誤差：

E3=±0.7(tm-tO)n,μm

(8)

④ 用于檢驗(yàn)因瓦基線尺和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)桿長(zhǎng)度的誤差：

E4=±6.4n,μm

(9)

檢驗(yàn)最后長(zhǎng)度總的誤差[12]：

(10)

4 比較評(píng)價(jià)

對(duì)于中長(zhǎng)基線場(chǎng)需要將其與上期的基線邊成果進(jìn)行逐條對(duì)比，其結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，兩期成果各基線比較較差均小于限差[13](限差按重復(fù)基線限差計(jì)算；標(biāo)準(zhǔn)差按儀器的標(biāo)稱精度3 mm+0.5×D計(jì)算，D為基線長(zhǎng)度，單位為km)，表明中長(zhǎng)基線場(chǎng)各點(diǎn)比較穩(wěn)定。

表2 中長(zhǎng)基線場(chǎng)兩期成果比較

對(duì)于超短基線場(chǎng)丈量結(jié)束后，將兩期丈量成果進(jìn)行了比較[14]，其結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，兩年丈量成果相差不大(對(duì)于超短基線場(chǎng)較差的確定，業(yè)界一般依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，通常超短基線邊的限差認(rèn)為在1.5 mm[15-16])，表明超短基線場(chǎng)場(chǎng)地比較穩(wěn)定。

表3 超短基線場(chǎng)兩期丈量成果比較

5 結(jié) 語(yǔ)

該GNSS接收機(jī)檢定場(chǎng)測(cè)量成果真實(shí)、準(zhǔn)確，精度符合規(guī)范要求，可用于對(duì)于該綜合檢定場(chǎng)的評(píng)價(jià)，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)在中長(zhǎng)基線場(chǎng)的基線成果平差中，筆者科學(xué)利用CHAN、BJFS、SUWN、PIMO等四點(diǎn)的IGS數(shù)據(jù)，據(jù)此對(duì)算法佐證，并關(guān)注了平差后基線向量的改正數(shù)(VΔx、VΔy、VΔz)均小于三倍標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)現(xiàn)了步步檢核。

(2)在超短基線成果計(jì)算中，綜合運(yùn)用了依據(jù)JJF1214-2008《長(zhǎng)度基線場(chǎng)校準(zhǔn)規(guī)范》的基于Ⅰ光電測(cè)距儀配精密棱鏡的期間核查成果(要求頻差不大于0.6×10-6)，據(jù)此也實(shí)現(xiàn)了相互佐證。

下一步工作將從兩個(gè)方向進(jìn)行完善：

(1)在對(duì)中長(zhǎng)基線場(chǎng)的評(píng)價(jià)中需要著重對(duì)GNSS接收機(jī)檢定場(chǎng)中長(zhǎng)基線場(chǎng)各點(diǎn)坐標(biāo)框架沿用上期框架，以期達(dá)到不因框架歷元的更新對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。

(2)為該測(cè)繪儀器綜合檢定場(chǎng)可靠、有效地長(zhǎng)期使用，建議在以后的使用過(guò)程中必須定期進(jìn)行復(fù)測(cè)。