GPS静态基线解算质量控制指标分析

GPS 静态基线解算质量控制指标分析

建筑工程学院测绘工程2004级学生：卢国鹏指导老师：肖东升摘要：GPS 基线解算是进行网平差的基础。基线解算质量的好坏将直接影响到GPS 网的定位精度和工作效率。本论文研究的内容如下:

讨论了GPS 基线解算的质量控制指标、GPS 网几何关系对基线解算质量的影响，并就各指标对基线解算的影响做了分析，提出了提高基线解算精度的方法。

关键词：静态基线解算质量控制指标分析

Analysis on the Quality Control Index of the GPS

Static Baseline Computation

Abstract ：Baseline computation is the basis of network adjustment. The quality

of baseline computation is good or bad directly influences the positioning accuracy of GPS network and work efficiency. The main contents of this paper are as follows: Discuss quality control index of GPS baseline computation and the influence of GPS network geometric relation on the quality of baseline computation, and then made an analysis on the influences of all indexes on baseline computation. The methods to improve the accuracy of baseline computation were proposed.

Key words : static baseline; computation; quality control index; analysis

一、GPS 基线解算的基本模型

基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值：

m f f trop ion f f N dd dd dd v dd ,)()()()(?+++=+λρρρφ

其中：

(...)dd ：双差分算子；

)(f dd φ：载波相位观测值；

v ：改正数；

ρ：站星距离；

ion ρ：电离层延迟； trop ρ：对流层延迟；

λ：波长；

n m f

N ,：整周未知数。

二、GPS 基线解算质量控制指标

（1）质量控制相对指标

○

1．单位权方差因子0

?σ

0?σ

=其中：

V ：观测值的残差

P ：观测值的权

N ：观测值的个数 ○

2．数据删除率被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，是所谓的数据删除率。 ○

3．RATIO 值 RATIO RMS RMS =次最小最小

显然，0.1≥RATIO

RATIO 反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性。 ○

4．相对几何强度因子RDOP 21))((Q tr RDOP =是在基线解算时待定参数的协因数阵的迹，RDOP 值的大小与基

线位置和卫星在空间中的几何分布及运行轨迹（即观测条件）有关。

○

5．RMS RMS 即均方根误差（Root Mean Square ）

1-=

n V

V RMS T

其中：

V ：残差

n ：观测值的总数

RMS ：表明了观测值的质量（2）半相对指标（同步环闭合差）

同步环闭合差指同步观测基线所组成的闭合环闭合差。同步环闭合差：分量闭合差：∑?=?X X ε；∑?=?Y Y ε；∑?=?Z Z ε。

全长相对闭合差：∑???++

=S z y x 212

22)(εεεε，其中：∑S 为环长

（3）绝对指标

○

1.异步环闭合差异步环闭合差指相互独立的基线组成闭合环的三维向量闭合差。异步环闭合差满足限差要求，说明组成异步环的所有基线向量质量合格。

○

2.重复观测基线较差重复观测基线较差指不同观测时段,对同一条基线进行重复观测的观测值间的差异。其定义为：

121()11

i i i n

i i c c n n R σσ-

==??-??-??=???????

?∑∑

式中：i

c 是各时段解基线的分量，2i σ是相应分量的协方差，c 为相应基线分量的加权平均值，R 为相应的重复性。

三、基于工程数据质量控制指标分析及结论

1、基线分析

图1-1 基线解算

（1）不同基线解算的分析

从图1-1也可以看出，RATIO 等相对质量控制指标的数值大小在不同基线解算中精度上关系没有直接的关系，如图5-2中基线PY1→PY3 RATIO =9.2，平差后中误差为0.0062；基线PY1→PY4 RATIO =28.3，平差后误差为0.0088。

（2）同一基线解算的分析

从表1-2可以看出，基线解算质量控制相对指标针对同一基线，如RATIO 越大说

明基线解算的解算越高。

表1-2 同一基线不同RATIO 与误差的关系

通过表1-2生成以下图1-3

图1-3 RATIO 与整周解误差的关系

（3）对重复基线解算的分析

图1-4重复基线搜索

重复基线站点解算（RATIO ）与中误差的关系(以GL2.0161为例)

RATIO 与整周解误差的关系

4.5

4.6

6.2

6.3

0.0113

0.0112 0.011 0.0108 1 2 3 4

整周模糊度解误差

RATIO

图1-5重复基线站点解算（RATIO ）与中误差的关系(以GL2.0161为例) （2）环分析

（1）同步环分析

从表1-6可以看出由于同步观测基线间具有一定的内在联系，基线解算是顾及了同步观测基线间的误差相关特征，在一个同步环中，各基线解RATIO 越大中误差越小，与基线的长度没有关系，图1-6是以表1-7中第五个同步环为例的图。

表1-6 同步环各基线RATI0、相对误差、距离、中误差的关系

同步环基线 RATIO 与中误差的关系

11.2 34.7

99.9

0.0084

0.0068

0.0038

0 20 40 60 80

100 120 1 2 3 中误差

RATIO 同一站点基线解与中误差的关系

18 46

99.9

0.0084

0.0068

0.0048

20 40 60 80 100 120 1

2 3 中误差

基线解 2

图1-7同步环基线RATIO与中误差的关系

（2）异步闭合环

不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环。异步环的闭合差称为异步环闭合差。

图1-8异步环闭合差

从基线解算搜索结果图1-8，基线解与中误差之间不存在线性关系，但它确是网型精度的绝对指标。

四、结论

从以上的工程数据的试验结论可以得出很多量化的数据，给广大GPS测量技术人员提供了一个可靠的理论依据，但论文中也有几个方面还需进一步探讨：（1）异步环中各基线误差不相关性对GPS基线解算精度的影响分析。

（2）同步环中同步基线与函数相关的特征分析，总结同步观测基线间误差相关性的特征。

（3） GPS基线解算模型的优化。

GPS基线解算的优化及平差的方法技巧

GPS数据处理 GPS基线解算的优化及平差的方法技巧摘要:对影响GPS基线解算质量的主要因素进行分析和研究，结合实例阐明基于南方GPS后处理软件的GPS基线解算的优化技术和方法。以及对GPS 解算数据平差处理的方法与技巧。关键词:GPS基线解算;固定解;浮动解;残差曲线;优化，数据传输、数据分流、观测数据的平滑、滤波、平差计算、同步环、异步环、重复基线。GPS接收机采集记录的是GPS接收机天线至卫星的伪距、载波相位和卫星星历等数据。GPS数据处理就是从原始观测值出发得到最终的测量定位成果，其数据处理过程大致可划分为数据传输、格式转换(可选)、基线解算和网平差以及GPS网与地面网联合平差等四个阶段。 181

GPS测量数据处理的流程如图所示。 GPS测量数据处理流程一、引言根据GPS外业观测和基线数据处理的实际情况，即使通过选取恰当的点位来保证良好的观测条件，进行星历预报来保证观测到的卫星数目及星座的图形强度，但在实际的基线解算过程中，时常会遇到基线只有浮动解而无固定解。在此情况下，对基线解算进行优化处理后通常能够得到固定解，从而提高基线质量，避免或减少返工重测现象。二、影响GPS基线解算结果的几个因素及其对策 182

影响GPS基线解算质量的因素较多也较为复杂，如卫星的周跳、星历误差、对流层及电离层影响、多路径误差、无线电干扰、不明因素影响及起算点误差过大等都会影响基线解算。应对措施 1基线起点坐标不准确的应对方法要解决基线起点坐标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。 2卫星观测时间短的应对方法卫星整周模糊度难以确定的影响。由于个别或少数卫星观测时间太短，而导致这些卫星的整周模糊度难以准确确定。对于参与解算的卫星，其整周模糊度不能确定，必将对这一组同步观测的基线解算带来影响。对于卫星观测时间过短，是非常容易识别的，因观测时间短，则观测记录的数据量就会小。解算基线时观察卫星相位跟踪图，能直观地看到观测到的各颗卫星的出、没时间。当基线无固定解时，在基线报告中可以看到各颗卫星的整周模糊度及其误差。若某颗卫星的观测时间太短，则可以删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算，这样可以保证基线解算结果的质量。 183

GPS基线向量解算及平差处理技巧

基线向量解算及平差软件特点与问题一、基本方法： 1、基线清理数据量大的时候，基线解算比较耗时。GPS观测接收机数量较多时，会因为自然同步产生许多长基线，即许多相距较远的点连接而成的基线。这些长基线往往同步观测时间不长，属于不必要的基线，对于控制网质量也无多大益处，所以为了节省计算时间，应在基线解算前将其清理删除。删除时可在图上选择，也可以在基线表中根据距离选择删除。 2、处理超限闭合环基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环），对于闭合差大的环，应该进行处理。一般按相对精度≤1／20000估算，相对闭合差应小于50ppm。所以大于50ppm的环应进行处理。闭合环超限处理是一项繁琐、耗时的工作，也是GPS控制网数据处理的主要内容，主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭合差，所以处理需要反复进行。作为一般的原则，首先处理相对闭合差较大的环，然后处理环闭合差较小的环。（2）、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限闭合环（J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、…,（J012，J020，J015）就涉及到共同基线J012→J015，这条基线有问题的可能性就较大。（3）、处理时首先分析可能有问题的基线是否必要，如果是连接两个不相邻的点，并且涉及到环甚多，则可以直接将其删除。井研算例网形复杂回路众多，一般可直接删除不合格基线。（4）、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除（删除后影响图形结构，减少了重要环路），应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。方法是在网图上选中重解基线，重新设置高度角，历元间隔、参考星等设置，点击“基线解算”→“解算选择基线”。（5）、基线解算的精度指标rms和ratio是基线解算质量的参考指标，前者是中误差，后者是方差比(ratio=rms max/rms min),rms越小，表明基线解算质量越高，ratio越大，表明整周未知数解算越可靠，所以重解基线，要关注这两项指标，但是这两项指标只作参考，最重要的指标还是闭合差。（6）、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差超限环中的基线，分别与周边的基线组成闭合环，检查其闭合差。如果仅涉及到其中一条基线的环闭合差超限，则可以将这条基线删除。（7）、检查环闭合差时，可能会出现两个相同顶点的环，闭合差一个超限，一个不超限。这是因为某一条基线存在重复基线。这时可以删除超限环中的重复基线。 3、三维基线自由网平差（1）、三维基线自由网平差目的是检查观测值质量，及获取高程拟合所需大地高平差值。GPS坐标是WGS84系统，GPS工程控制网需要转换到当地坐标系统，所以都是在高斯平面上进行平差。平差中未知参数除了坐标改正数外，还设

5静态基线处理

第五章静态基线处理基线处理软件的优劣不但影响着GPS相对静态测量的精度，而且也影响着相对静态测量可靠性、所需观测时间等。对于一个商业用途的基线处理软件而言，不但要求能准确、可靠地处理出基线向量，而且要求软件对用户友好、易于使用。 HDS2003 数据处理软件很好地实现了复杂的基线处理理论与简易的软件使用的有机统一。对于正常的观测数据，通常不需人工干预，就能很快得到准确的结果。而对于观测质量比较差的数据，用户也可以根据各种基线处理的输出信息，进行人工干预，使基线的处理结果符合工程的要求。 §5.1 基线处理的过程按指定的数据类型录入GPS观测数据后，软件会自动分析各点位采集到的数据内在的关系，并形成静态基线后，就可以进行基线处理了。基线处理的过程可分为如下几个主要部分：一、设定基线解算的控制参数基线解算的控制参数，用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算。设定基线解算的控制参数是基线解算时的一个非常重要的环节。通过控制参数的设定可以实现基线的优化处理。控制参数在“基线解算设置”中进行设置，主要包括“数据采样间隔”、“截止角”、“参考卫星”及其电离层和解算模型的设置等。二、外业输入数据的检查与修改在录入了外业观测数据后、在基线解算之前，需要对观测数据进行必要的检查。检查的项目包括测站名点号、测站坐标、天线高等。对这些项目进行检查的目的是为了避免外业操作时的误操作。

三、基线解算基线解算的过程一般是自动进行的，无需人工干预。基线解算有分为如下几步： 1)基线解算自检基线解算之前，软件会检查基线解算控制参数的设置、观测数据及星历文件、起算坐标等等。 2)读入星历数据星历数据的格式可以为RINEX格式，也可以为中海达自定义的二进制格式（*.zhd）,也可以为SP3格式的精密星历。 3)读入观测数据 HDS2003 GPS 数据处理软件进行单基线处理时，首先需要读取原始的GPS 观测值数据，一般来说各接收机厂商随接收机一起提供的数据处理软件都可以直接处理从接收机中传输出来的GPS 原始观测值数据，而由第三方所开发的数据处理软件则不一定能对各接收机的原始观测数据进行处理。HDS2003 GPS 数据处理软件能处理的数据已经在第十章作了全面介绍。读入起始站和终点站的观测数据，其中还包括观测时记录的单点定位坐标、观测时刻、C/A码伪距、载波相位，若单点定位坐标不正确，则需要进行单点定位计算，以将起算坐标用于后续的解算，起算坐标也可由外部输入。在读入的同时，组成单差观测值，并寻找一个合适的参考卫星。 4)三差解算将双差观测值在历元间进行相减，组合成三差观测值，建立观测方程，进行解算，得到三差解。但对于短边，三差解的精度往往不高1，通常三差解的目的在于得到比较近似的基线边，便于进行周跳修复。 1一般认为，对于短边，双差固定解的精度最高，对于长边，往往也利用三差解。

第六章GPS基线解算

第六章 GPS 基线解算第1节 G PS 基线解算的基本原理 GPS 基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量。GPS 基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS 基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS 基线向量是GPS 同步观测的直接结果，也是进行GPS 网平差，获取最终点位的观测值。一、观测值基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。双差观测值可以表示为下面的形式： n m f f trop ion f f N dd dd dd v dd ,)()()()(?+++=+λρρρφ 其中： (...)dd 为双差分算子（在测站i ，j 和卫星m ，n 间求差）； )(f dd φ为频率f 的双差载波相位观测值； f v 为频率f 的双差载波相位观测值的残差（改正数）； ρ为观测历元t 时的站星距离； ion ρ为电离层延迟； trop ρ为对流层延迟； f λ为频率f 的载波相位的波长； n m f N ,为整周未知数。若在某一历元中，对k 颗卫星数进行了同步观测，则可以得到k -1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为l 则整周未知数的数量为l -1。在进行基线解算时，ion ρ和trop ρ一般并不作为未知参数，而是通过某些方法将它们消除1。因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数1 ,3C X ，数量为32；另一 1 如用模型改正或双频改正。 2 在基线解算时将基线的一个端点的坐标作为已知值固定，解求另一个点。固定的点称为起点，待求的点

gps静态测量数据处理

gps静态测量数据处理一、基线解算的类型 1、单基线解（1）定义：当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中最多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间误差相关性，对每条基线单独进行解算。（2）特点：单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。 2、多基线解（1）定义：与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。（2）特点：多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。（3）多站整体解（绝对坐标）（4）单基线解算的过程

（5）利用基线解算软件解算基线向量的过程二、基线解算结果的质量评定指标 1、单位权方差因子

（1）定义：（2）实质：反映观测值的质量，又称为参考方差因子。越小越好。 2、RMS - 均方根误差（1）定义：（2）实质：表明了观测值的质量，观测值质量越好，越小，反之，观测值质量越差，则越大，它不受观测条件（观测期间卫星分布图形）的好坏的影响。 3、数据删除率（1）定义：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。（2）实质：数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。数据删除率越高，说明观测值的质量越差。 4、RATIO （1）定义：RATIO值为在采用搜索算法确定整周未知数参数的整数值时，产生次最小的单位权方差与最小的单位权方差的比值。

静态测量解说

GPS静态测量 ,就是利用测量型GPS接收机进行定位测量得一种。主要用于建立各种级别得控制网。进行GPS 静态测量时,认为GPS接收机得天线在整个观测过程中得位置就是静止,在数据处理时,将接收机天线得位置作为一个不随时间得改变而改变得量,通过接收到得卫星数据得变化来求得待定点得坐标。在测量中,GPS静态测量得具体观测模式就是多台(3台以上)接收机在不同得测站上进行静止同步观测,时间由40分钟到十几小时不等。使用GPS进行静态测量前,先要进行点位得选择,其基本要求有以下几点: 1、周围应便于安置接收设备与操作,视野开阔,市场内障碍物得高度角不宜超过15度; 2、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;远离高压输电线与微波无线电信号传送通道,其距离不小于50米; 3、附近不应有强烈反射卫星信号得物件(如大型建筑物、大面积水域等); 4、地面基础稳定,易于点得保存; 5、充分利用符合要求得旧有控制点。 GPS点位选好后,就可以架站进行静态数据采集了。在采集静态数据时,一定要对中整平,在采集得过程中需要做好记录,包括每台GPS各自所对应得点位、不同时间段得静态数据对应得点位、采集静态数据时GPS得天线高(S86量测高片高,S82量斜高)。用GPS采集完静态数据后,就要对所采集得静态数据进行处理,得出各个点得坐标。下面以为临城建设局做得GPS静态测量为例,介绍静态数据处理得过程。打开GPS数据处理软件,在文件里面要先新建一个项目,需要填写项目名称、施工单位、负责人,并设置坐标系统与控制网等级,基线得剔除方式。在这里由于利用得旧有控制点所属得坐标系统就是1954北京坐标系3度带,因此坐标系统设置成1954北京坐标系3度带。控制网等级设置为E级,基线剔除方式选着自动。

基线解算

GPS 基线解算阶段的关键问题
黄勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控制指标，详细分析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了判别这些因素方法，并对如何消除这些因素的影响提出了相应的处理措施。

GPS 基线解算阶段的关键问题
GPS 基线解算阶段的关键问题
黄勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控制指标，详细分析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了判别这些因素方法，并对如何消除这些因素的影响提出了相应的处理措施。【关键词】：GPS 基线解算质量控制因素措施
GPS 静态定位在测量中主要用于测定各种用途的控制点。其中较为常见的方面是利用 GPS 建立各种类型和等级的控制网，在这些方面 GPS 技术已基本上取代了常规的测量方法，成为了主要手段。较之于常规方法， GPS 在布设控制网方面具有测量精度高；选点灵活、不需要造标、费用低；全天侯作业；观测时间短；操作简便等优点。基线解算是 GPS 网观测数据处理过程的重要环节，基线解算质量的好坏直接关系到各条基线的观测精度，从而影响整个控制网的精度。因此基线解算质量控制以及基线解算过程中数据的处理方法是整个控制网数据处理的关键点。结合 GPS 定位原理和实际经验对于 GPS 基线解算阶段需要解决的一些关键问题作以下论述。
1

静态基线解算

GPS静态基线解算原理

2011年5月

目录 1 RINEX文件命名与类型............................... - 1 - 1.1 观测文件格式.................................... - 1 - 1.2 导航电文文件格式................................ - 4 - 2 GPS卫星位置的计算................................. - 7 - 2.1 计算归化时间tk.................................. - 7 - 2.2 对平均运动角速度进行改正........................ - 8 - 2. 3 观测时刻卫星平近点角Mk的计算................... - 8 - 2. 4 计算偏近点角Ek.................................. - 8 - 2. 5 真近点角Vk的计算............................... - 8 - 2. 6 升交距角Φk的计算.............................. - 8 - 2. 7 摄动改正项δu，δr，δi的计算.................. - 8 - 2.8 计算经过摄动改正的升交距角uk、卫星矢径rk和轨道倾角ik ..................................................... - 9 - 2.9 计算卫星在轨道平面坐标系的坐标.................. - 9 - 2.10 观测时刻升交点经度Ωk的计算.................... - 9 - 2.11 计算卫星在地心固定坐标系中的直角坐标............ - 9 - 3 GPS静态基线解算 .................................. - 9 - 3.1 载波相位测量原理................................ - 9 - 3.2 载波相位测量的观测方程......................... - 10 - 3.3 观测值的组合................................... - 11 - 3. 4 在接收机和卫星间二次差......................... - 11 - 3. 5 观测方程的线性化............................... - 12 -

小议GPS基线解算的过程

第32卷第3期2009年6月测绘与空间地理信息 GEOMA TICS &SPA T I AL I N FORMA TI ON TECHNOLOGY Vol .32,No .3Jun .,2009 收稿日期:2009-03-10 作者简介:孙海永(1976-),男,吉林镇来人,工程师,学士,2000年毕业于武汉测绘科技大学土地管理专业,现从事航空摄影测量内外业技术工作。小议GPS 基线解算的过程孙海永1 ,胡云龙 2 (1.吉林省地理信息工程院,吉林长春130051;2.天津测绘院,天津300381) 摘要:对GPS 基线解算的过程予以简要介绍,并用相应程序对实例予以计算,同时进行了简要分析。关键词:GPS 测量数据处理;实例计算与分析;解算中图分类号:P228.4 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2009)03-0103-02 D iscussi on on the Procedure of GPS Baseli n e Soluti on S UN Hai -yong 1 ,HU Yun -l ong 2 (1.J ili n I n stitute of Geo ma ti cs Eng i n eer i n g,Changchun 130051,Ch i n a;2.T i a n ji n I n stitute of Survey i n g and M app i n g,T i a n ji n 300381,Ch i n a ) Abstract:This paper briefly intr oduced the p r ocedure of GPS baseline s oluti on .It als o calculated and analyzed the p ractical examp le using relevant p r ogra mme . Key words:GPS surveying data p r ocessing;examp le calculati on and analysis;s oluti on 0　引　言 GPS 接收机采集的数据是接收机天线至卫星的距离和卫星星历等数据,而不是常规测量所测的地面点间的边长、角度和高差等。因此,接收机采集的GPS 数据还需要通过一系列的处理,才能得到定位成果。本文对GPS 基线解算的过程予以简要介绍,并用相应程序对实例予以计算。 1　GPS 测量数据处理 GPS 测量数据处理包括:观测值的预处理、基线向量解算和GPS 向量网与地面网的联合平差等步骤。 GPS 测量数据预处理前,需要先将接收机采集的数据通过传输、分流,解译成相应的数据文件。GPS 测量数据预处理的目的,是对野外采集的卫星信号和数据进行编辑、加工与整理,分离出各种专用信息文件,为严密数据处理作准备。预处理工作包括: 1)数据检验对观测数据进行平滑滤波检验,剔除观测值中的粗差,删除无用观测值。 2)数据格式的标准化将各类接收机的数据文件加工成彼此兼容的标准化文件。包括文件记录格式标准化、数据类型标准化、数据项目标准化、数据单位标准化和采样间隔密度标准化等。 3)GPS 卫星轨道方程的标准化一般用一多项式拟合观测时段内的星历数据,包括卫星轨道位置的地固坐标系坐标计算和分段轨道拟合的标准化。 4)诊断整周跳变点发现并修复原始观测值周跳,使原始观测值复原。5)星钟多项式标准化卫星钟差多项式的拟合及标准化。6)对观测值进行系统误差改正如相对论改正和大气折射模型改正。基线解算预处理完成后就可进行基线解算,基线解算的过程实际上是一个平差的过程,平差所采用的观测值主要是双差观测值。基线解算时的平差分以下3个阶段进行: 1)初始平差根据双差观测方程,组成误差方程和法方程后,求解待定的未知参数及其精度信息;通过初始平差,解算出整周未知数参数和基线向量的实数解或浮动解。 2)整周未知数的确定根据初始平差结果,使用搜索法将整周未知数固定成整数。 3)确定基线向量的固定解将确定了的整周未知数作为已知值,仅将待定点的坐标作为未知参数再次进行平差,解算出基线向量的整

GPS静态基线解算质量控制指标解析(doc 7页)

GPS静态基线解算质量控制指标分析建筑工程学院测绘工程2004级学生：卢国鹏指导老师：肖东升摘要：GPS基线解算是进行网平差的基础。基线解算质量的好坏将直接影响到GPS 网的定位精度和工作效率。本论文研究的内容如下: 讨论了GPS基线解算的质量控制指标、GPS网几何关系对基线解算质量的影响，并就各指标对基线解算的影响做了分析，提出了提高基线解算精度的方法。关键词：静态基线解算质量控制指标分析 Analysis on the Quality Control Index of the GPS Static Baseline Computation Abstract：Baseline computation is the basis of network adjustment. The quality of baseline computation is good or bad directly influences the positioning accuracy of GPS network and work efficiency. The main contents of this paper are as follows: Discuss quality control index of GPS baseline computation and the influence of GPS network geometric relation on the quality of baseline computation, and then made an analysis on the influences of all indexes on baseline computation. The methods to improve the accuracy of baseline computation were proposed. Key words: static baseline; computation; quality control index; analysis 一、GPS基线解算的基本模型基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值：

GPS基线解算精度分析

GPS基线解算精度分析摘要：本文主要通过是建立在实验的上分析影响不同长度基线解算精度的因素。在熟悉TGO这款软件的同时进行实验分析影响基线解算精度的因素，进而掌握GPS基线解算是的一些简单技巧。关键词：基线TGO精度RMS 作者简介：黄纪晨（1985－），男，硕士研究生，毕业于河海大学，先在新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院任职，主要从事星导航与定位和精密工程测量等方面的研究工作 GPS定位技术在测量中的应用日益深入广泛，随着该技术的不断发展，对GPS测量精度的要求越来越高。对于GPS控制网而言，提高基线解算精度是提高GPS网点精度的基础。本文使用Trimble提供的TGO进行解算，对不同长度基线的解算精度做简单的对比介绍。根据TGO的特点主要从卫星高度角设置、对流层模型选择、电离层改正进行实验对比。本文所采用的数据是来自三个不同的控制网的具有典型长度的基线，同样选择了Trimble 5700接收机所测数据。选择的基线长度不同的六条基线，为了对比方便设置基准为： Bern是高精度的基线解算软件，其的解算结果作为参考假设为真值，实验数据以对比RMS为主，同时注意水平精度和垂直精度，以及ΔL，ΔL是TGO 的基线解算结果和Bern解算结果之差的绝对值。 1、卫星高度角的设置增加卫星高度角是为了剔除一些观测质量不佳的数据，比如高大建筑物遮挡造成的不佳。从信号质量来讲，增加高度角都会剔除一些质量不佳的数据。实验分为Trimble默认的13和30度数下的解算精度进行对比。其中使用L1频率固定解算，对流层改正模型使用Saastamoine模型，电离层设置为对于10Km 以上的基线加入电离层改正。

gps 基本原理及基线解算

城市GPS控制网施测质量控制措施探讨【摘要】本文作者在深入研究全球定位系统（GPS）静态定位原理的基础上，结合多年生产实践经验，就城市GPS控制网的布网原则、等级划分、作业方法及成果整理要求进行了探讨。通过全面质量控制以确保城市GPS控制网测量成果符合现行测量规范的要求。【关键词】GPS 基线向量约束平差全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。如何对城市GPS控制网施测进行有效的质量监控，将会直接影响到成果的测量精度。为此，笔者结合多年的生产实践经验，就如何有效保证城市GPS控制网测量精度制定了一套质量控制措施，以供城市测量GPS用户参考。一、技术标准 ※中华人民共和国国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001 ※中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》CJJ 73-97 ※中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》CH 8016-95 ※中华人民共和国测绘行业标准《测绘产品检查验收规定》CH 1002-95 二、专业技术设计（一）等级划分根据《全球定位系统（GPS）测量规范》和《全球定位系统城市测量技术规程》中规定的城市各级GPS 控制网相邻点间平均距离，要求在城市GPS控制网布设时，其相邻点间平均距离应符合表1要求。同时，允许相邻点的最小距离可为平均距离的1/3~1/2，最大距离可为平均距离的2~3倍。考虑到南方地区丘陵、山地地形复杂，因此，在南方地区布设C级GPS控制网时，其平均边长限制可根据实际情况适当放宽到20~25公里，同时规定边长超过25公里的同步环应增测一个时段，以确保GPS测量数据的质量。城市各级GPS控制网平均边长表1（单位：km）（二）精度设计根据GPS控制网相邻点间基线长度精度计算公式：式中：σ为标准差，单位mm； d为相邻点间距离，单位mm。计算得到各级GPS控制网最弱边相对中误差限差，同时规定了观测相应等级GPS控制网时所选GPS 接收机标称精度不应低于表2的要求。布设一级、二级GPS控制网时，由于边长通常都较短，如用最弱边相对中误差来评定控制网精度则很难达到要求，因此，《全球定位系统城市测量技术规程》中规定了当边长小于200米时，则以其边长中误差应小于20毫米为限差要求。城市各级GPS控制网最弱边相对中误差表2

基线解算报告

1.参考站信息点名：SD0 点号： 1 WGS84 X(m): -2541233.8339 WGS84 Y(m): 4868927.9810 WGS84 Z(m): 3232056.9475 WGS84 纬度030:38:40.12781N WGS84 经度117:33:40.87376E WGS84 椭球高(m): 22.8458 接收机类型：GeoMax Zenith 接收机型号： 1.0 接收机编号：GMZ203710032 天线类型：GMXZENITH NONE 天线型号：天线高(m) 1.5890 量测至：天线座底部 2.移动站点名：SH0 点号： 1 WGS84 X(m): -2541304.5512 WGS84 Y(m): 4869037.3641 WGS84 Z(m): 3231841.0571 WGS84 纬度030:38:31.94983N WGS84 经度117:33:41.32744E WGS84 椭球高(m): 24.3883 接收机类型：GeoMax Zenith 接收机型号： 1.0 接收机编号：GMZ203710033 天线类型：GMXZENITH NONE 天线型号：天线高(m) 1.7420 量测至：天线座底部 3.解算控制参数开始时间：2015/7/12 14:50:26 结束时间：2015/7/12 15:50:22 间隔：20 解算模式：Auto

Lc 解算距离[m]: 10000 粗差容忍系数： 3.5 Ratio 值限制: 1.8 高度截止角：15 对流层模型：Hopfield 轨道类型：广播星历单频基线解算长度限制[m]: 30000 4.卫星跟踪 5.基线解算结果观测值DX(m) DY(m) DZ(m) 中误差 _DX(mm) 中误差 _DY(mm) 中误差_DZ(mm) RMS(mm) 三差_L1 -70.8158 109.3681 -215.8567 79.5 48.4 29.5 4.0 浮动_L1 -70.7138 109.3869 -215.8990 2.9 1.5 1.1 4.3 固定_L1 -70.7173 109.3831 -215.8904 0.3 0.4 0.2 4.4 6.整周模糊度浮动解情况(L1) 系统卫星号Week Seconds 间隔浮动解标准差使用星数弃用历元RMS GPS 7 1853 24626 3120 16.0718 0.0117 152 4 0.0054 GPS 30 1853 24626 3420 8.0561 0.0145 166 6 0.0056 GPS 4 1853 24626 3580 3.9839 0.0046 178 2 0.0042 GPS 11 1853 24626 3580 0.9930 0.0030 180 0 0.0029 GPS 32 1853 24626 3580 -4.9976 0.0086 179 1 0.0047 GPS 28 1853 24666 3540 -1.9863 0.0091 178 0 0.0028 GPS 3 1853 24686 3520 -9.9593 0.0069 177 0 0.0041 GPS 17 1853 24686 3520 -12.9609 0.0185 177 0 0.0041 固定解情况(L1) 系统卫星号Week Seconds 间隔固定解Ratio 使用星数弃用历元RMS GPS 7 1853 24626 3120 16 99.0 153 3 0.0059 GPS 30 1853 24626 3420 8 99.0 161 11 0.0050 GPS 4 1853 24626 3580 4 99.0 177 3 0.0043 GPS 11 1853 24626 3580 1 99.0 180 0 0.0030 GPS 32 1853 24626 3580 -5 99.0 180 0 0.0048 GPS 28 1853 24666 3540 -2 99.0 178 0 0.0030

静态测量解说

GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种级别的控制网。进行GPS 静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台（3台以上）接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。使用GPS进行静态测量前，先要进行点位的选择，其基本要求有以下几点： 1、周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，市场内障碍物的高度角不宜超过15度； 2、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，其距离不小于50米； 3、附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物、大面积水域等）； 4、地面基础稳定，易于点的保存； 5、充分利用符合要求的旧有控制点。 GPS点位选好后，就可以架站进行静态数据采集了。在采集静态数据时，一定要对中整平，在采集的过程中需要做好记录，包括每台GPS各自所对应的点位、不同时间段的静态数据对应的点位、采集静态数据时GPS的天线高（S86量测高片高，S82量斜高）。用GPS采集完静态数据后，就要对所采集的静态数据进行处理，得出各个点的坐标。下面以为临城建设局做的GPS静态测量为例，介绍静态数据处理的过程。打开GPS数据处理软件，在文件里面要先新建一个项目，需要填写项目名称、施工单位、负责人，并设置坐标系统和控制网等级，基线的剔除方式。在这里由于利用的旧有控制点所属的坐标系统

GPS操作流程及基线解算

第八章GPS操作流程和基线解算第一节GPS系统组成一、设备 GPS系统由空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分三部分组成，如图6.1所示。 1、空间卫星部分（1）GPS卫星星座。设计星座：21—3，即 21颗正式的工作卫星加3颗活动的备用卫星。6 个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角 55°，周期11h58min（顾及地球自转，地球与卫星的几何关系每天提前4min重复一次）。保证在24h，在高度角15°以上，能够同时观测到4～ 8颗卫星。（2）GPS卫星。GPS卫星的作用是发送用于导航定位的信号等。主要设备是原子钟（2台铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置。类型有试验卫星B1oCk I和工作卫星BloCkⅡ。（3）GPS卫星由洛克韦尔国际公司空间部研制。卫星重774kg（包括310kg燃料），采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为l。5m。星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2㎡。对日定向系统控制两翼帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH镉镍蓄电池充电，以保证卫星在地影区能正常工作。在星体底部装有多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L，和L。波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。工作卫星的设计寿命为7年。从试验卫星的工作情况看，一般都能超过或远远超过设计寿命。第一代卫星现已停止工作。第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座，通常称为GPS工作卫星。BloCkⅡA的功能比BloCkⅡ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。BloCkⅡ只能存储供45天用的导航电文，而BloCkⅡA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在特殊情况下使用GPS卫星。第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫星，改善全球定位系统。其特点是：可对自己进行自主导航；每颗卫星将使用星载处理器，计算导航参数的修正值，改善导航精度，增强自主能力和生存能力。据报道，该卫星在没有与地面联系的情况下可以工作6个月，而其精度可与有地面控制时的精度相当。 2、地面监控部分（1）地面监控部分的分布。 1）主控站1个，地点在美国科罗拉多州法尔孔空军基地。 2）监测站5个，分别在夏威夷、美国科罗拉多州法尔孔空军基地、阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。

静态GPS解算步骤

GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种级别的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位臵是静止，在数据处理时，将接收机天线的位臵作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台（3台以上）接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。使用GPS进行静态测量前，先要进行点位的选择，其基本要求有以下几点： 1、周围应便于安臵接收设备和操作，视野开阔，市场内障碍物的高度角不宜超过15度； 2、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，其距离不小于50米； 3、附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物、大面积水域等）； 4、地面基础稳定，易于点的保存； 5、充分利用符合要求的旧有控制点。 GPS点位选好后，就可以架站进行静态数据采集了。在采集静态数据时，一定要对中整平，在采集的过程中需要做好记录，包括每台GPS各自所对应的点位、不同时间段的静态数据对应的点位、采集静态数据时GPS的天线高（S86量测高片高，S82量斜

高）。用GPS采集完静态数据后，就要对所采集的静态数据进行处理，得出各个点的坐标。下面以为临城建设局做的GPS静态测量为例，介绍静态数据处理的过程。打开GPS数据处理软件，在文件里面要先新建一个项目，需要填写项目名称、施工单位、负责人，并设臵坐标系统和控制网等级，基线的剔除方式。在这里由于利用的旧有控制点所属的坐标系统是1954北京坐标系3度带，因此坐标系统设臵成1954北京坐标系3度带。控制网等级设臵为E级，基线剔除方式选着自动。在数据录入里面增加观测数据文件，若有已解算好的基线文件，则可以选择导入基线解算数据。增加观测数据文件后，会在网图显示窗口中显示网图，还需要在观测数据文件中修改量取的天线高和量取方式（S86选择测高片，S82选择天线斜高）。修改完观测数据文件里的量取的天线高和量取方式，就要进行基线解算了。在基线解算中点击全部解算，软件就会自动解算基线，若基线解算合格就会显示为红色，解算不合格就会显示为灰白色。在基线简表窗口中可以查看解算的结果。解算不合格的基线需要进行调整，在网图中双击不合格的基线会弹出基线状况对话框，在该对话框中调整高度截止角和历元间隔后再解算，直至合格为止。原来的高度截止角为20，现在调整成15后，解算后基线已经合格了，由原来的灰白色变成了红色。基线全部解算合格后，就需要看闭合环是否合格，直接点击左侧

静态数据接收及解算过程

静态数据接收及解算过程一、接收接收器连接电脑——打开loader软件——在loader软件上面第二排第四个图标点击连接（连接后软件数据框内会出现数据）——将鼠标放到数据框内，按住鼠标左键拖动全选数据然后点击鼠标右键选择数据导出——选择导出数据将要保存的路径二、解算过程 1、新建数据库：打开电脑桌面图标CGO软件——点击右上角图标“文件”——点击“文件”里面二级选项“新建项目”选择保存路径进行文件夹新建。 2、文件导入：点击右上角图标“文件”——点击“文件”里面二级选项“导入”——单击二级选项“导入”里面的三级选项“原始数据”——选择静态数据保存的文件夹——按鼠标左键全选数据——确定。 3、原始数据检查：当原始数据导入后操作界面会出现“原始数据检查”数据框，在“原始数据检查”数据框里面改变“测量天线高”及“测量方法”里面的数据为实际数据——点击确定后进入图形界面。 4、点击右上图标“基线处理”——点击“基线处理”里面的二级选项“处理全部基线”（处理完成后图形界面里面的绿色线条表示合格线条，白色线条表示不合格。若合格可不进行处理，若不合格：点击图形文件底下的“基线”图标，进入后会出现数据框——鼠标左键点击不合格的基线数据——然后右键单击此条数据——选择选线里面的“残差观测数据图”——单击数据折线图上方的“下一步”查看单个卫星图形，若哪一条不合格可根据图形上面的名称，如下图“G07”在图

形文件上面的横道图中找GO7，若全部横道图不连续、断开或很短，则此横道图后面的对号去掉；若一部分不合格，则按住鼠标左键拖动选择不合格的部分，之后发现这部分横道图被打上，说明这部分已不参加解算，然后单击图形文件左下角的基线处理即可。若想要恢复打部分，则鼠标左键单击这一部分，然后鼠标右键单击，选择选项“恢复被删除数据”即可。） 5、录入已知点：单击软件上部图标“平差”——单击二级选项“录入已知点”——将数据库里面的“North”、“East”、“H”数据分别改为已知点的Y、X、H的具体数据——点击确定 6、网平差：鼠标左键单击软件上方的图标“平差”——选择二级选项“网平差”——之后会出现一个上浮选项框，在这个选项框里面点击下方选项“平差”。 7、报告：鼠标左键单击软件上方的图标“平差”——选择二级选项“网平差”——之后会出现一个上浮选项框，在这个选项框里面点击下方选项“报告”——然后出现一个html格式的“网平差总结报告”，里面的4.5条为需要的数据。