GPS基线向量网平差
GPS基线向量解算及平差处理技巧
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50 ppm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(,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。
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。
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。
9_4 基线向量网平差
设网中固定点号为1，其坐标为: 基线向量观测值为:
差及其权阵分别为: , ；
待定点近似坐标及其改正数分别为： , 待定点坐标平差值为: 。
为网中点数。
由 、 以及 三式，不难得出基线向量观测值 的误差方程为:
9.4 基线向量网平差《GPS定位原理及应用》授课教案
第9章 GPS测量数据处理
9.4 基线向量网平差
两观测站对GPS卫星的同步观测数据，经过平差后，解算出两观测站间的基线向量及其方差与协方差。实际工作中，同时参加作业的接收机可能多于两台，这样，在同一观测时间段中，便可能在多个观测站上同步观测成网，称为GPS基线向量网。GPS基线向量网的平差是以GPS基线向量为观测值，以其方差阵之逆阵为权，进行平差计算，消除许多图形闭合条件不符值，求定各GPS网点的坐标并进行精度评定。
法方程组成与解算以及精度评定与三维约束平差相同。求单位权方差时自由度计算中应加上地面观测值个数。
三维联合平差也可以在三维直角坐标系中进行。
由于地面网通常都有是在大地坐标系统或高斯平面坐标系统中进行平差计算的，为计算网点的大地高程，必须以相应的精度确定点的高程异常。但实际上高程异常的精度在东西沿海地区好于1m，而在西北高山地区，只能保持数米的精度。这样，高程异常的误差直接影响所求地面网点大地高的精度，从而影响据以计算的空间直角坐标的精度，在这种情况下，大工业高的方差和协方差也难以比较可靠地确定，这样一来便会对两网的联合平差造成不利影响。因此，通常应选择二维联合平差的方案。
1.三维联合平差
GPS基线向量观测值的误差方程和条件方程同三维约束平差。地面网观测值误差方程为：
(1)空间弦长观测值的误差方程:
式中:
GPS 基线向量网平差
Dij
Pij
=
D −1 ij
σ0 为先验的单位权中误差
平差所用的观测方程就是通过上面的方法列出的
但为了使平差进行下去
还必须引入位
置基准 引入位置基准的方法一般有两种 第一种是以 GPS 网中一个点的 WGS-84 坐标作为 起算的位置基准 即可有一个基准方程
dX i
dYi
=
X Yi
0 i 0
43
2. 约束平差
GPS 网的约束平差指的是平差时所采用的观测值完全是 GPS 观测值 即 GPS 基线向量 而且 在平差时引入了使得 GPS 网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据
3. 联合平差
GPS 网的联合平差指的是平差时所采用的观测值除了 GPS 观测值以外 还采用了地面常 规观测值 这些地面常规观测值包括边长 方向 角度等观测值等
−
Xi
Yi
=
0
dZi
Z
0 i
Zi
第二种是采用秩亏自由网基准
引入下面的基准方程
GT dB = 0
1 0 0 ... 1 0 0
GT = 0 1 0 ... 0 1 0 = [E E E ... E]
0 0 1 ... 0 0 1
dB = [db1 db2 db3 ... ] dbn T
第七章 GPS 基线向量网平差
GPS 基线解算就是利用 GPS 观测值 通过数据处理 得到测站的坐标或测站间的基线向 量值
我们在采用 GPS 观测完整个 GPS 网后 经过基线解算可以获得具有同步观测数据的测站 间的基线向量 为了确定 GPS 网中各个点在某一坐标系统下的绝对坐标 需要提供位置基准 方位基准和尺度基准 而 GPS 基线向量只含有在 WGS-84 下的方位基准和尺度基准 而我们 布设 GPS 网的主要目的是确定网中各个点在某一特定局部坐标系下的坐标 这就需要通过在 平差时引入该坐标系下的起算数据来实现 当然 GPS 基线向量网的平差 还可以消除 GPS 基线向量观测值和地面观测中由于各种类型的误差而引起的矛盾
高精度GPS基线向量网平差
第 １ ９卷 第 ３期 ２０ ０ ２年 ９月
测 绘 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｎｓｉｕ ｅｏ ｕ ｖ ｙｎ ｎ ａ ｐｎ ｏ ｒ ａ Ｉ ｔｔ ｔ ｆＳ ｒ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｍ ｐ ｉｇ ｏｆ
ＶＯｉ １ Ｏ ３ Ｎ ． ９ Ｓ ｐ ．２ ０ ｅ ｔ ０ ２
ｒ ｓｎ Ｂ Ｃ — ｉ ＯＳＬ ～ ｓ ｎ Ｌ Ｃ ＯＳＬ ］ ｉ ＯＳ ＢＣ
Ａ — ｌ ｓｎ ＢｓｎＬ — ｉ ｉ Ｌ Ｃ ＳＢ Ｏ
Ｃ ＳＬ Ｏ ０
Ｃ ＳＢｓｎＬ Ｉ Ｏ ｉ Ｓｎ Ｂ ｉ Ｊ
步 进行 ： 首先 利用 基 线解 软 件 （ 如 ＧＡＭＩ 等 ） 例 Ｔ
维普资讯
第 ３ 期
赵 庆 海 等 ： 精 度 ＧＰ 高 Ｓ基 线 向量 网 平 差
１ １ ３ 必 要 基 线 向 量 ．． 如 果 有 ”台 接 收 机 进 行 同 步 观 测 ． 可 以 组 就
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影 响 ； 用 方差 分 量估 计 顾 及 各 同步 观 测 时 段 的 应
精 度估 计 问题 ； 应用 误 差 检 验 方 法 检 验基 线 向量 的系统 误差 。并将 这些 理论模 型 和方 法 融入 新编 制 的 Ｇ Ｓ基 线 向量 网平 差软件 ＧＰ ＡＤ 。 Ｐ Ｓ Ｊ
１ Ｇ Ｓ基 线 网 平 差 的 理 论 与 模 型 Ｐ
协方差 ， 且 不 同点 的坐标 之 间也存 在协方 差 。 而 由
“ ：ｆ ＝
GPS网平差中遇到几种问题的处理方法
GPS网平差中遇到几种问题的处理方法摘要：本文结合gps实测控制网，就平差处理中个别问题进行分类剖析，探讨利用 gpsadj 升级版为poweradj平差软件解决相应问题的一些处理方法。
power adj能处理各种gps接收机数据，并能与其他观测数据进行联合平差。
关键词： gps；poweradj；独立坐标；投影变形gps定位具有快速、高效、准确、全天候、无需通视等特点，被广泛应用于各种测绘领域。
然而，在实际工作中，无论是布网还是平差都应根据具体的情况灵活处理，才能保证定位成果的可靠性和准确性。
一、已知点数量不足时的平差处理由gps定位直接取得的成果属于wgs-84坐标系下的大地坐标（b，l，h）。
而通常我们要得到的坐标是国家坐标系或独立坐标系下的平面三维坐标（x，y，z）。
通常采用的方法是联测多个已知点，对全网进行约束平差。
从而求得国家或独立坐标系下的三维平面坐标。
为确保定位成果的可靠性和准确性，要求联测的已知平面点不得少于两个，已知高程点不得少于三个。
但在实际工作中，某些测区由于历史、经济、自然和人为等原因，测区周围无已知点或已知点数量不足。
在这种情况下，我们可以将该测区gps控制网看作独立网来处理。
下面举例说明。
（一）实测 gps工程简介我院承接的辽宁鞍山黑石砬子铁矿gps控制网可行性方案研究项目就属于这种情形。
测区位于典型的山丘地区，通视不便，测区内只有一个四等已知点（1 号）。
采用gps方法建立了测区平面控制网，如图 1 所示，高程采用几何水准联测。
（二）平差处理方案固定1号已知点三维坐标，在1954北京坐标系内进行三维无约束平差，获取所有待定点的三维平差坐标。
其中1号点的大地高由水准联测和高程异常推算。
在待定点中选择6号点(要求与1号已知点相距最远)，与1号已知点联合作为 gps三维基线向量投影至二维平差计算面的转换点体现在 trans.arg文件中，将gps网整体投影至国家或地方坐标系内，为二维平差做准备。
GPS测量基线选取对平差结果的影响
对GPS测量数据处理时正确选取基线的探讨唐斌（江西核工业测绘院南昌）摘要：GPS控制测量中基线是数据解算的基本量，是数据解算过程中的重要依据。
本文介绍了在GPS测量数据处理时如何正确选取基线的方法，研究了GPS网中独立基线不同的选取方法对解算结果的影响。
关键词：GPS测量、基线、基线解算、质量控制１、概述GPS以其全天候、高精度、自动化、对通视条件无要求以及操作方全简便、作业灵活、快捷、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、工程变形监测测等测量领域。
其定位方式主要有两种，即绝对定位和相对定位。
绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。
这种作业模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。
绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。
相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。
这也就是说，在精度较高的GPS 测量中，我们得到的基本观测量为基线，即我们进行网平差时所依靠的是基线。
因此，基线的精度高低及基线的选取在很大程度上影响着最后平差结果的精度。
２、GPS网布设中基线的选取2.1GPS网的设计网的图形设计，虽然主要决定于用户的要求，但是有关经费、时间和人力消耗以及所需设备的类型、数量和后勤保障等，也都与网的图形设计有关。
对此应当充分的加以顾及，以及在满足用户要求的前提下，尽量减少消耗。
2.2设计的一般原则①GPS网一般采用独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合路线，以增加检核条件，提高网的可靠性；②GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应平均分布；③GPS点应尽量与原有地面控制点相重点。
重合点一般不少于三个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以利于可靠地确GPS网与地面网之间的转换参数；④GPS网点应考虑与水准点重合；⑤GPS网应布设于视野开阔和交通便利的地方。
GPS网解算与平差
一、前言随着科技的发展，我们的日常生活也逐步的在发生着变化。
由美国自20世纪70年代开始研制的全球定位系统（GPS）就是其中一项伟大的发明。
GPS已在世界各国的各行各业中得到了广泛的应用。
它的发展带领我们进入了定位与导航的新纪元。
GPS网布设的出发点是保证工程质量的前提下，尽可能的提高工作效率，降低费用成本。
同时工程GPS网还能为在工程区域内所进行的下一项工程布设导线使用。
在已知GPS采集数据的前提下，GPS解算与网平差变成为了GPS 数据处理的两个重要环节。
Trimble Geomatics Office（TGO）是美国Trimble （天宝）公司设计的对GPS数据进行管理和处理的综合系统，它能对GPS解算与网平差这两个环节给与重要的支持。
二、主题2.1、GPS定位系统简介卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的技术。
GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（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、定位和定时功能。
能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
GPS（全球定位系统）是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System 的字头缩写词NAVSTAR/GPS 的简称。
它的含义是，利用导航卫星进行测时和测距，构成全球定位系统。
GPS 全球卫星定位系统从提出到建成，经历了20年，到1994年24颗工作卫星进入预定轨道，系统全面投入运行。
GPS系统因其应用价值极高，所以得到美国政府和军队的重视，不惜投资300 亿美元来建立这一工程，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三大空间计划。
它也成为目前最先进、应用最广的卫星导航定位系统。
GPS由三部分组成：空间部分，地面控制部分和用户设备部分。
空间部分，GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。
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（2）得到GPS网中各个点在WGS-84系下经 过了平差处理的三维空间直角坐标在进行GPS
网的三维无约束平差时，如果指定网中某点准 确的WGS-84坐标作为起算点，则最后可得到 的GPS网中各个点经过了平差处理的在WGS84系下的坐标。为将来可能进行的高程拟合， 提供经过了平差处理的大地高数据 。
（3）用GPS水准替代常规水准测量获取各点 的正高或正常高是目前GPS应用中一个较新的 领域，现在一般采用的是利用公共点进行高程 拟合的方法。在进行高程拟合之前，必须获得 经过平差的大地高数据,三维无约束平差可以 提供这些数据。
原理：对于某一条基线向量，都可写出下列方 程
方差-协方差阵、协因数阵、权阵分别是：
三维平差
所谓三维平差是指平差在三维空间坐标系中进 行，观测值为三维空间中的观测值，解算出的 结果为点的三维空间坐标。GPS 网的三维平 差，一般在三维空间直角坐标系或三维空 间 大地坐标系下进行 。
二维平差
指平差在二维平面坐标系下进行，观测值为二 维观测值，解算出的结果为点的二维平面坐标。 二维平差一般适合于小范围 GPS 网的平差指的是平差时所采用的观 测值除了GPS观测值以外，还采用了地面常规 观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、 角度等观测值。
二、GPS网平差的原理
三维无约束平差
定义：所谓 GPS 网的三维无约束平差是指平 差在 WGS-84三维空间直角坐标系下进行，平 差时不引入使得 GPS 网产生由非观测量所引 起的变形的外部约束条件。具体地说，就是在 进行平差时，所采用的起算条件不超过三个。 对于 GPS 网来说,在进行三维平差时，其必要 的起算条件的数量为三个，这三个起算条件既 可以是一个起算点的三维坐标向量，也可以是 其它的起算条件 。
GPS基线向量网平差
任务目标
一、GPS网平差的分类 二、GPS网平差的原理 三、GPS网平差的过程 四、GPS网平差起算数据的检验
一、GPS网平差的分类
GPS 网平差的类型有多种,根据平差所进行的 坐标空间,可将 GPS 网平差分为三维平 差和 二维平差，根据平差时所采用的观测值和起算 数据的数量和类型，可将平差分为无约束平差、 约束平差和联合平差等。
采用秩亏自由网基准,引入以下基准方程
根据观测方程和基准方程，按照最小二乘法进 行平差计算，得到结果如下：
三维联合平差
GPS 网的三维联合平差一般是在某一个地方 坐标系下进行的,平差所采用的观测量除了 GPS 基线向量外，有可能还引入了常规的地 面观测值，这些常规的地面观测值包括边长观 测值，角度观测值，方向观测值等；平差所采 用的起算数据一般为地面点的三维大地坐标， 除此之外，有时还加入了已知边长和已知方位 等作为起算数据。
作用：（1）评定 GPS 网的内部符合精度,发 现和剔除 GPS 观测值中可能存在的粗差由于 三维无约束平差的结果完全取决于GPS网的布 设方法和 GPS 观测值的质量，因此，三维无 约束平差的结果就完全反映了GPS网本身的质 量好坏，如果平差结果质量不好，则说明GPS 网的布设或GPS观测值的质量有问题；反之， 则说明 GPS 网的布设或 GPS观测值的质量没 有问题。
2、调整各基线向量观测值的权，使得它们相 互匹配
（3）约束平差/联合平差 1、指定进行平差的基准和坐标系统. 2、指定起算数据. 3、 检验约束条件的质量. 4、进行平差解算.
（4）质量分析和控制 1、基线向量的改正数. 2、根据基线向量的改正数的大小, 可以判断出
基线向量中是否含有粗差
2、所选取的基线应构成闭合的几何图形
3、选取质量好的基线向量，基线质量的好坏,可以依 据同步环闭和差，异步环闭和差和重复基线较差来判 定
4、选取能构成边数较少的异步环的基线向量，选取 边长较短的基线向量
（2）三维无约束平差
1、根据无约束平差的结果，判别在所构成的 GPS 网中是否有粗差基线，如发现含有粗差 的基线，需要进行相应的处理，必须使得最后 用于构网的所有基线向量均满足质量要求
是单位权中误差
平差的观测方程是由上式列出，为了使平差进 行下去，要引入位置基准，引入位置基准的方 法有2种：
（1）以GPS 网中一个点的WGS-84坐标 作为 起算的位置基准，即可有一个基准方程
（2）采用秩亏自由网基准,引入基准方程
以GPS 网中一个点的WGS-84坐标 作为起算 的位置基准，即可有一个基准方程
三、GPS网平差的过程
（1）提取基线向量,构建 GPS 基线向量网 提 取基线向量
（2）三维无约束平差 （3）约束平差/联合平差 （4）质量分析和控制
（1）提取基线向量，构建 GPS 基线向量网提取基线 向量
1、必须选取相互独立的基线，若选取了不相互独立 的基线，则平差结果会与真实的情况不相符合.
无约束平差 GPS网的无约束平差指的是在平差时不引入 会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形 的外部起算数据。常见的GPS网的无约束平 差，一般是在平差时没有起算数据或没有多 余的起算数据。
约束平差
GPS网的约束平差指的是平差时所采用的观测 值完全是 GPS 观测值(即GPS基线向 量),而且, 在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所 引起的变形的外部起算数据
3、相邻点的中误差和相对中误差.
若在进行质量评定时，发现有质量问题，需要 根据具体情况进行处理，如果发现构成 GPS 网的基线中含有粗差，则需要采用删除含有粗 差的基线，重新对含有粗差的基线进行解算或 重测含有粗差的基线等方法加以解决；如果发 现个别起算数据有质量问题，则应该放 弃有 质量问题的起算数据。
二维联合平差
二维联合平差与三维联合平差很相似，不同的 是二维联合平差一般在一个平面坐标系下进行。 与三维联合平差一样的是，平差所采用的观测 量除了 GPS 基线向量外，有可能还引入了常 规的地面观测值，这些常规的地面观测值包括 边长观测值,角度观测值,方向观测值等；平差 所采用的起算数据一般为地面点的二维平面坐 标，除此之外，有时还加入了已知边长和已知 方位等作为起算数据。