小议GPS基线解算的过程
GPS静态数据解算(自己整理版详细流程)
汇 报 人： 日 期：2019.6.29
1 PART
GPS静态测量及基线解算
2 PART
曲线要素输入
3 PART
坐标转换
GPS静态观测及基பைடு நூலகம்解算
1、静态GPS原理
静态相对定位是在ＷＧＳ－８４坐标系中，利用载波相位确定 观测站与某一地面参考点之间的相对位置，或两测站之间的相对位置。 也就是我们通常所说的静态测量。测量时必须使用两台或两台以上的 接收机分别摆在不同的测站上，两两测站之间至少要有4颗共同卫星， 同步做一定时间的静止观测。其精度经静态后处理软件处理后可达到 仪器标识的精度（一般在GPS接收机机头上有说明）
一2、、网网形形设设计计
（1） 选点与埋设 在选点时应遵循以下原则： 1）点位周围应便于安置接收设备，视野开阔视场内障碍物的高度角不宜超过15°。 2）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、电台微波站等）及电压输电线和微波无线电信号 传送通道，以避免周围磁场对GPS信号的干扰； 3）点位周围不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物等）； 4）点位应选在交通方便，并有利于用其他测量手段扩展和联测，以提高作业效率； 5）点位应选在地面基础稳固的地方，以利于点位的保存； 6）点位的埋设宜用混凝土现场浇筑的形式埋设为不锈钢标志，埋深应在当地永久冻土层以下0.3 米，桩面注记字体应朝向正北。
（4）设计网形 布设GPS控制网的观测作业方式主要以下几种：点连式、边连式、网连式和混连 式：
3、外业施侧
（1）、观测计划 GPS卫星的可见性图及最佳观测时间的选择 采用的接收机类型和数量 观测区的划分 运输 通信等
（2）野外观测 在外业观测中，仪器操作人员应注意以下事项： 1、 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。 2、 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动; 改变卫星高度角设置；改变天线位 置；改变数据采样间隔。 3、在观测过程中要特别注意供电情况。 4、仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入测量手簿之中。 5、接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机、玩手机。 6、观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软 盘上，确保观测数据不丢失。
GPS基线解算和质量控制
GPS 基线解算和质量控制
郭海洋
( 中国石油天然气集团公司物探监理中心)
摘 要
郭海洋. G PS 基线解算和质量控制. 石油地球物理勘探, 2001, 36( 6) : 773～781 本文介绍了 G PS 基线向量解 算的基本原理、过程和质量控制点, 重点分析了 影响 GP S 基线解 算结果的 因素以及对这些因 素的判别。通 过对 GP S 基线解算 的精化处理, 能够获得高质 量的定位 点的坐标, 并为 GP S 网平差提供符合要求的基线向量。 关键词 基线解算 质量控制 精化处理
观测数据的读入 在 GP S 外业观测中, 每天必须把原始观测数据输入到计算机中。在进行基线解算时, 需首
先读取这些 GP S 原始观测数据。接收机厂家配备的 GPS 数据处理软件, 能读取本厂生产的 GP S 接收机的原始观测数据, 而不能直接读取其他厂家生产的 GP S 接收机的原始观测数据; 如果 要处 理这些 原始观 测数据, 首先 需要进 行格式 转换。目前最 常用 的格 式转换 软件 是 RINEX 格式。 输入数据的检查
Key words: base line calculat ion, quality control, ref ined processing
引 言
全球定位系统( Global Posit ioning Sy stem) 简称 GPS, 最初是由美国国防部作为军事系统 发展起来的。该系统可以向全球用户提供连续、实时的三维导航定位, 现在已在全球范围内的 航空、矿产勘探、交通、通讯、导航和测绘等领域得到广泛应用, 特别是使测绘学科发生了巨大 的变化, 并导致该行业进行一场技术革命。
图2 同步观测测站个数与基线向量 数的关系
图3 同步观测测站个数与相互独立的基线向量数的关系
第六章 GPS基线解算
25
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009，
质量的控制指标 ⑤
• 复测基线长度较差
– 定义
• 不同观测时段，对同一条基线的观测结 果，就是所谓复测基线。这些观测结果 之间的差异，就是复测基线较差。
– 作用
• 当其超限时，就表明复测基线中一定存 在质量不满足要求的基线。通过一条基 线三次以上的重复观测结果，通常能够 确定出存在质量问题的基线解算结果。
dS 2 2
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009，
d S X 2 Y 2 Z 2
26残差
– 作用
• 若无约束平差基线分量改正数超出限差 要求，则认为所对应基线向量或其附近 的基线向量可能存在质量问题。
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009，
WS 3W
n n (Ci Cm ) 2 n 1 2 i 1 ci RC n 1 2 i 1 ci 1
2
d X 3 2 RX d Y 3 2 RY d Z 3 2 RZ d S 3 2 RS
28
质量的控制指标⑧
基线解算的结果②
• 基线解算控制参数设置
– 星历类型，截止高度角、解的类型、对流层折 射的处理方法、电离层折射的处理方法、周跳 处理方法等
• 基线向量估值及其统计信息
– 基线分量、基线长度、基线分量的方差-协方差 阵/协因数阵、观测值残差RMS、整周模糊度解 方差的比值（RATIO值）、单位权方差因子 （参考方差）
T
– 基线向量估值的方差-协方差阵
X i 2 d bi Yi X i Zi X i
基线解算的步骤
基线解算的步骤
1、在GPS处理下点右键选择处理参数，在配置GPS处理参数栏目下的概要栏目里，选择高级参数。
在附加输出栏目下，选择残差。
在自动处理栏目中，选择基线重解。
处理模式选自动；全部时段选择后，点处理。
2、在结果栏目中，如果模糊度状态栏显示是，则点右键存储。
3、在平差栏目下点右键，在配置下选择一般参数，在标准差栏目中的计算使用框中选择仅对GPS观测值应用缺省设置然后确定。
4、右键单击空白处选择网平差计算，右键选择结果中的网，看看F-检验是否接受，如果接受平差结束；如果拒绝就在平差栏目中看最弱边（显示黑色）属性，如有多个时段观测值，调试看那一个观测时段能减小F-检验的数值，如果最弱边只有一个观测值可以选择去活或补测，直到F-检验接受。
GPS测量基线解算
第六章 GPS 基线解算第1节 GPS 基线解算的基本原理一较为常用的差分观测值为双差观测值双差观测值可以表示为下面的形式(...)dd 为双差分算子ｊ和卫星mf v 为频率f 的双差载波相位观测值的残差ion ρ为电离层延迟f λ为频率f 的载波相位的波长若在某一历元中则可以得到k -1个双差观测值在进行基线解算时而是通过某些方法将它们消除1»ùÏß½âËãʱһ°ãÖ»ÓÐÁ½Àà²ÎÊý数量为32m 为同步观测的卫星数数量为1−m 基线解算基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程在基线解算时第一阶段进行初始平差浮动解在第二阶段在第三阶段仅将待定的测站坐标作为未知参数解求出基线向量的最终解-整数解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固定的点称为起点3此时所解求出的整周未知数为实数1. 初始平差根据双差观测值的观测方程然后组成法方程后其结果为=N C X X X )))待定参数的协因数阵单位权中误差通过初始平差但由于观测值误差使得其结果为实数此时与实数的整周未知数参数对应的基线解被称作基线向量的实数解或浮动解必须准确地确定出整周未知数的整数值目前所采用的方法基本上是以下面将要介绍的搜索法为基础的1. 根据初始平差的结果N X )和NNX XD ))1ÒÔÓëËüÃÇÖÐÎó²îµÄÈô¸É±¶2为搜索半径2. 从上面所确定出的每一个整周未知数的备选整数值中一次选取一个并分别以它们作为已知值确定出相应的基线解[]iCiC X Xi Q Q ))=⋅ ∈♠⋅√∏∝⊗®⊄©〈≠≈∫≥∅≠⊂∂♦ ®[]iC i X X ))=i 0ˆσ不过当出现以下情况时而无法求出该基线向量的整数解其自由度为f 和f2可根据一定的置信水平来加以确定其中i 0ˆσ也被称为RMS3. 确定基线向量的固定解当确定了整周未知数的整数值后第2节 GPS 基线解算的分类一每两台接收机之间就可以形成基线向量其中最多可以选出相互独立的1−m 条同步观测基线只要保证所选的1−m 条独立基线不构成闭和环就可以了凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的但它们却是误差相关的所谓单基线解算对每条基线单独进行解算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一般只用在普通等级GPS 网的测设中多基线解1. 定义与单基线解算不同的是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在理论上是严密的质量控制指标及其应用1. 质量控制指标n 单位权方差因子0ˆσn 定义fPVV T =0ˆσ其中P 为观测值的权n 实质单位权方差因子又称为参考因子如果观测值的改正数大于某一个阈值时则需要将其删除就是所谓的数据删除率数据删除率越高n RATIOn 定义RATIO RMS RMS =次最小最小显然这一指标取决于多种因素测值的质量有关n RDOPn 定义所谓RDOP 值指的是在基线解算时待定参数的协因数阵的迹的平方根即观测条件当基线位置确定后而观测条件又是时间的函数实际上对与某条基线向量来讲n 实质RDOP 表明了GPS 卫星的状态对相对定位的影响它不受观测值质量好坏的影响Root Mean Square 即V 为观测值的残差n 为观测值的总数观测值质量越好反之则RMS 越大观测期间卫星分布图形依照数理统计的理论观测值误差落在1.96倍RMS 的范围内的概率是95%n 特点及作用由于同步观测基线间具有一定的内在联系如果同步环闭合差超限但反过来还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格2所谓环的闭和差有以下几类∑∆=∆XX ε∑∆=∆ZZ ε∆∆∆++=Sz y x 1222)(εεεε∑S 为环长n 异步环闭合差n 定义不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环n 特点及作用当异步环闭合差满足限差要求时当异步环闭合差不满足限差要求时要确定出哪些基线向量的质量不合格n 重复基线较差n 定义不同观测时段就是所谓重复基线就是重复基线较差应用RATIOËüÃÇÊýÖµµÄ¸ßµÍ²»Äܾø¶ÔµÄ˵Ã÷»ùÏßÖÊÁ¿µÄ¸ßµÍÔò˵Ã÷¹Û²âÖµÖÊÁ¿½Ï²î1Ôò˵Ã÷¹Û²âÌõ¼þ½Ï²î影响GPS 基线解算结果的几个因素影响基线解算结果的因素主要有以下几条会导致基线出现尺度和方向上的偏差导致这些卫星的整周未知数无法准确确定当卫星的观测时间太短时而对与基线解算来讲如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话有个别时间段里周跳太多多路径效应比较严重周跳修复是否完全以及多路径效应是否严重等因素二有些是较容易判别的周跳太多对流层或电离层折射影响过大等如起点坐标不准确目前还没有较容易的方法来加生别在实际工作中以避免这种情况的发只要查看观测数据的记录文件中有与每个卫星的观测数据的数量就可以了这就更直观了示例可以从基线解算后所获得的观测值残差上来大部分的基线处理软件一般采用的双差观测值与此相关的所有双差观测值的残差都会出现显著的整数倍的n 多路径效应严重对流层或电离层折射影响的判别不过与整周跳变不同的是对流层或电离层折射影响过大时而只是出现非整数倍的增大但却又明显地大于正常观测值的残差可以在进行基线解算时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所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来然后引入系统参数的方法加以解决则可以删除该卫星的观测数据这样可以保证基线解算结果的质量则可采用删除周跳严重的时间段的方法若只是个别卫星经常发生周跳来尝试改善基线解算结果的质量因此另外n 对流层或电离层折射影响过大的应对方法对于对流层或电离层折射影响过大的问题1. 提高截止高度角但这种方法因为不一定受对流层或电离层的影响就大3. 如果观测值是双频观测值3. 基线精化处理的有力工具-残差图在基线解算时经常要判断影响基线解算结果质量的因素残差图对于完成这些工作非常有用0.000.100.10图9 残差图上图是一种常见双差分观测值残差图的形式纵轴表示观测值的残差SV12-SV15Õý³£µÄ²Ð²îͼһ°ãΪ²Ð²îÈÆ×ÅÁãÖáÉÏÏ°ڶ¯下面三个图表明SV12号卫星的观测值中含有周跳周1图11 SV12含有周跳的残差图 0.100.10图12 SV12含有周跳的残差图下面三个残差图表明SV25在21~T T 时间段内受不名因素对流层折射影响严重1.000.001.00图13 SV25受不明因素影响的残差图 残差1.000.001.00图14 SV25受不明因素影响的残差图 0.100.000.10图15 SV25受不明因素影响的残差图 第5节GPS基线解算的过程每一个厂商所生产的接收机都会配备相应的数据处理软件但是它们在使用步骤上却是大体相同的1. 原始观测数据的读入在进行基线解算时一般说来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首先需要进行格式转换最常用的格式是RINEX格式大部分的数据处理软件都能直接处理就需要对观测数据进行必要的检查测站名测站坐标对这些项目进行检查的目的3. 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通过控制参数的设定4. 基线解算基线解算的过程一般是自动进行的5. 基线质量的检验基线解算完毕后还必须对基线的质量进行检验如果不合格基线的质量检验需要通过RATIO RMSÒì²½»·±ÕºÍ²îºÍÖظ´»ùÏ߽ϲîÀ´½øÐÐ。
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 mf 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 fN ,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，待求的点类是整周未知数参数1,1-m N X （m 为同步观测的卫星数），数量为1-m 。
二、 基线解算（平差）基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平差所采用的观测值主要是双差观测值。
在基线解算时，平差要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数3的和基线向量的实数解（浮动解）；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解-整数解（固定解）。
GPS测量数据处理中的基线解算与坐标转换方法
GPS测量数据处理中的基线解算与坐标转换方法GPS（全球定位系统）是一种使用卫星技术进行地理测量和定位的先进工具。
在实际的测绘和测量工作中，GPS测量数据处理是一个重要的环节。
其中，基线解算与坐标转换方法是其中的核心内容之一。
基线解算是指根据通过GPS观测得到的卫星观测数据，计算出两个或多个测站之间的距离和方向的过程。
对于两个测站之间的基线，首先需要解算出基线长度，即测站之间的直线距离。
然后，根据相同的基线长度，可以得到基线的坐标方向。
基线解算方法主要有静态基线解算、动态基线解算和RTK（实时动态差分）基线解算。
静态基线解算是利用长时间内（通常为几个小时到一天）的GPS观测数据，通过一些统计学方法计算出基线的精度。
这种方法适用于不需要实时性的测量任务，例如大范围的地形测量和控制网的建立。
静态基线解算的优点是计算结果精度高，但缺点是耗时较长。
动态基线解算是利用运动中的GPS接收机，通过较短时间内的观测数据，计算出基线的精度。
这种方法适用于需要实时性的测量任务，例如航空和航海等应用。
动态基线解算的优点是计算速度快，但相对于静态基线解算，精度稍低。
RTK（实时动态差分）基线解算是一种利用两个或多个接收机之间的无线电链路，进行实时差分校正的方法。
这种方法适用于需要高精度和实时性的测量任务，例如建筑物和道路测量。
RTK基线解算的优点是计算精度高且实时性强，但缺点是对设备的要求较高。
坐标转换是指将GPS观测得到的坐标转换为地理坐标系统或工程坐标系统中的相应坐标的过程。
常用的坐标转换方法有七参数法、四参数法和三参数法等。
七参数法是指通过观测得到的七个参数，包括三个旋转参数、三个平移参数和一个尺度参数，来实现坐标转换的方法。
这种方法适用于大范围的坐标转换，例如全球定位系统和国家坐标系之间的转换。
七参数法的优点是转换精度高，但缺点是计算复杂。
四参数法是指通过观测得到的四个参数，包括两个平移参数和两个尺度参数，来实现坐标转换的方法。
基线解算步骤
基线解算步骤
基线解算步骤如下：
1.数据准备：获取观测数据，并进行预处理，包括格式转换、数
据筛选、异常值处理等。
2.初始基线向量估计：根据观测数据，采用合适的算法估计初始
基线向量。
常用的算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波等。
3.基线向量优化：根据初始基线向量和观测数据，采用迭代算法
不断优化基线向量，直到满足收敛条件或达到预设迭代次数。
常用的算法包括梯度下降法、共轭梯度法等。
4.参数估计：根据优化后的基线向量，估计相关参数，如卫星轨
道参数、地球引力场参数等。
5.精度评估：根据估计的参数和观测数据，评估基线解算的精
度，包括位置精度、速度精度等。
6.结果输出：将基线解算结果输出，包括基线向量、参数估计
值、精度评估结果等。
需要注意的是，基线解算过程中可能存在多种误差源，如卫星信号干扰、大气折射误差等。
为了提高解算精度，可以采用一些降噪算法和模型对观测数据进行预处理，如滤波算法、插值算法等。
同
时，在基线解算过程中需要注意处理多路径效应和电离层误差等问题，可以采用相应的模型和方法进行补偿和修正。
gps解算过程
1、原始观测数据的读入
在进行基线解算时，首先需要读取原始的GPS观测值数据。
一般说来，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，要处理这些数据，首先需要进行格式转换。
目前，最常用的格式是RINEX格式，对于按此种格式存储的数据，大部分的数据处理软件都能直接处理。
2、外业输入数据的检查与修改
在读入了GPS观测值数据后，就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。
3、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，可以实现基线的精化处理。
4、基线解算
基线解算的过程一般是自动进行的，无需过多的人工干预。
5、基线质量的检验
基线解算完毕后，基线结果并不能马上用于后续的处理，还必须对基线的质量进行检验，只有质量合格的基线才能用于后续的处
理，如果不合格，则需要对基线进行重新解算或重新测量。
基线的质量检验需要通过 RATIO、RDOP、RMS、同步环闭和差、异步环闭和差和重复基线较差来进行。
6、结束。
GPS操作流程及基线解算
6）点位的埋设宜用混凝土现场浇筑的形式埋设为不锈钢标 志，埋深应在当地永久冻土层以下0.3米，桩面注记字体应 朝向正北。
（2）GPS网构成的概念
观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续 工作的时间段，简称时段。
同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进 行的观测。
2）数据分流。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理， 剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、 观测文件和测站信息文件等。 （以上为数据的粗加工，称为预 处理的准备工作。） 3）观测数据的平滑、滤波。剔除粗差并进一步剔除无效观测 值。 4）统一数据文件格式。将不同类型接收机的数据记录格式、 项目和采样间隔，统一为标准化的文件格式，以便统一处 理。 5）卫星轨道的标准化。为了统一不同来源卫星轨道信息的表 达方式，和平滑GPS卫星每小时更新一次的轨道参数，一般采用 多项式拟合法，使观测时段的卫星轨道标准化，以简化计算工 作，提高定位精度。 6）探测周跳、修复载波相位观测值。
（2）野外观测
在外业观测中，仪器操作人员应注意以下事项：
① 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接 通电源，启动接收机。
② 开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有 关测站和时段控制信息。
③ 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、 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。
根据网的用途及工程控制的精度要求确定GPS
网测量的相应精度等级，精度等级的划分应参 照相应行业的GPS测量规范。 CP I和CP II控制网采用GPS测量时，分别按照二
等和三等测量。
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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 TECHNOLOGYVol .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)03-0103-02D iscussi on on the Procedure of GPS Baseli n e Soluti onS UN Hai -yong 1,HU Yun -l ong2(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 on0 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数解(即固定解),基线解算是自动完成的。
对于短基线静态测量,当观测时段较长和观测历元数较多时,算得的基线浮点解与固定解相差不大。
2 实例计算与分析短基线静态测量是基线解算中最为基础的。
利用程序将数据读入,再根据前面的短基线双差的误差方程求解基线向量。
主要流程如图1所示。
图1 解算流程F i g .1 The ma i n work i n g ftowchart下面以两个测站的观测数据和卫星星历为例来进一步理解基线解算的方法和应注意的问题。
已知r 1,r 2两个测站的观测数据,其中包括CA 码观测值,L 1观测值,L 2观测值,P 1观测值,P 2观测值以及两个多普勒记数的观测值。
还有观测时段的卫星星历。
经过程序运算后结果为:当取40个历元时,The Matrix N and W are:1072.39289.517125.838-52.956130.0774-*******-69.687442.919-4.8517299.5508-3823136289.517620.146-379.07214.257412.9438-7014159-48.60158.813519.9742-12.9276-14899.8125.838-379.0721102.09-8.0752753.7273481492-1.88479-49.2727-109.62338.044140351-52.956114.2574-8.0752717.5-2.5-2.5-2.5-2.5-2.5-2.5860.36230.077412.943853.7273-2.517.5-2.5-2.5-215-2.5-2.51454.51-29.0534-70.415948.492-2.5-2.517.5-215-2.5-2.5-2.51666.41-69.6874-48.601-1.88479-2.5-2.5-2.517.5-2.5-2.5-2.5-43.496742.91958.8135-49.2727-2.5-2.5-2.5-2.51715-2.5-2.5-2874.5-4.8517219.9742-109.623-2.5-2.5-2.5-2.5-2.517.5-2.5-3857.5999.5508-12.927638.0441-2.5-2.5-2.5-215-2.5-2.517.51039.2The result is:X [0]=12.3611X [1]=-12.0061X [2]=-30.3272X [3]=4.95616X [4]=16.856X [5]=-15.1728X [6]=32.1427X [7]=96.7204X [8]=60.5726X [9]=-44.6293SX [0]=12.3611SX [1]=-12.0061SX [2]=-30.3272The square_err or =0.0197515周或0.00375859m基线平面距离:17.232m 基线空间距离:34.8809m--------DX ---------0.00137240.000167223-0.000188108010*******-0.002816520.001888770.00402086-010*******-0.00201484-0.007514970.0001672230.0006333691.39454e -005010007050399.29096e -0060.003147220100283124-0.001478880.0001925930.000258657-0.0001881081.39454e -0050.0003372580.000278871.85779e -005-0.0003911636.09464e-0050.001844250.002439710.0009545050.002288970.0007050390.000278870.00519242-0.00514560.004633440.00921734-0.006796110.000881823-0.011966-0.002816529.29096e -0061.85779e -005-0.00514560.0065104-0.00179269-0.007478340.008373680.001720430.01630110.001888770.00314722-0.0003911630.00463344-0.001792690.01682620.016226-0.012238-0.00279517-0.004589250.004020860.002831246.09464e -0050.00921734-0.007478340.0162260.02148-0.0162396-0.000953556-0.0177353-0.00504998-0.001478880.00184425-0.006796110.00837368-0.012238-0.01623960102452540.01513690.0254488(下转第107页)401 测绘与空间地理信息 2009年7)地貌(TERA,TERL,TERP)的检查检查地物类表示是否正确;检查坎与等高线的关系是否合理;有向点的定位点和方向是否正确,有向线的方向是否正确,面状要素是否闭合;检查辅助线的代码是否正确;用“空值检测”检查高程点是否赋高程值;用“重叠点检测”检查高程点是否存在重叠点;用“等高线检测”配合目视检查是否有高程矛盾;检查等高线与三角点、水准点是否矛盾,用“等高线检测”和“高程谱”配合检查等高线赋值是否正确;用“图形检测”检查折线、重线、不合理的悬挂点和伪节点;检查面状地物标志点有无丢漏及拓扑构建是否正确,检查有无复合要素,复合要素的边线与面层辅助线是否重合,检查有属性的要素属性录入是否正确。
8)植被与地质(VEG A,VEG L,VEGP)的检查检查地物类表示是否正确,要素关系是否合理;面状要素是否闭合;共边要素是否完全重线;检查辅助线的代码是否正确,图边的辅助线是否与内图廓线重合;用“图形检测”检查折线、重线、不合理的悬挂点和伪节点;重点检查线状地物靠点和靠线问题;检查面状地物标志点有无丢漏及拓扑构建是否正确,属性录入是否正确。
9)地名及注记(AG NP,AANP)的检查检查居民地、政府所在地、单位名称与无实体对应的其他名称有无遗漏,标注的位置是否正确,属性录入是否正确。
2.4 检查图幅接边精度检查要素几何图形是否接边;检查要素属性是否接边。