GPS控制测量数据处理方法研究

在 ２ｃｍ 左 右 ， 东 西 分 量 和 高 程 分 量 方 向 的 重 复 性 大 于 ４ｃｍ。
表 ２ ＪＢ３２ 点计算结果
公路交通科技 应用技术版
３．２ 某公路控制网测量结果分析 图 １ 给出了陕西公路勘测设计院在桂林某公路建立
的控制网的点位分布图。其中有 ３ 个点为已知点， 图中 以三角符号表示， 其余点为待定点。
ＧＰＳ 数据处理的第二步是进行基线处理。基线处理 通常单天进行， 即按每天一个时段进行基线的处理。基 线 处 理 可 采 用 随 机 的 处 理 软 件 ， 如 ＧＰＰＳ、 ＧＧＮＩＵＳ、 ＷＩＮＲＰＩＳＭ 等， 也可以采用高精度的 ＧＰＳ 分析软件， 如 ＧＡＭＩＴ、ＢＥＲＮＥＳＥ 等。
通常基线处理软件一次只能解算一个时段同步观测 站的数据 （目前最长的一个时段的长度为一天）， 而且解 的形式是基线解， 我们将它称为基线单天解。网平差是 把不同时段的基线单天解进行统一处理。合并多时段解 的常用方法是最小二乘平差法， 这通常是法方程迭加过 程。除用最小二乘平差法外， 还可以用卡尔曼滤波法， 卡尔曼滤波法的好处在于它计算速度较快， 节约内存 等。
２ 数据处理流程及 ＧＡＨＩＴ 软件简介
ＧＰＳ 数据处理通常包括为 ３ 个步骤： 数据准备； 基 线处理； 网平差。
数据准备根据实际工作的不同有所变化， 一般包括 数据下载、格式转换、数据质量检查及观测文件合并等 工作。ＧＰＳ 观测数据可通过随机携带的数据下载软件把 数据下载到计算机中。如果采用了不同类型的接收机则 需要把所有观测数据转换为与接收机无关的数据格式， 转换软件由接收机制造商提供。目前各接收机均支持将 观测数据转换为 ＲＩＮＥＸ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ） 格式。如果要采用精密星历， 还需要准备精密星历。
表 １ Ｆ００７ 点计算结果
从以上结果可以看出： 不同型号的仪器获得的定位 精度不同， 对 Ａｓｈｔｅｃｈ 仪器， 水平 方 向 的 重 复 性 在 １ｃｍ 左右， 东西分量比南北分量差， 高程方向分量的重复性 大于 ２ｃｍ。对捷创力 Ｇｅｏ２２００ 仪器， 南北分量的重复性
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（ ３）
（ １）
式 中 ， ｉ 为 观 测 时 段 ， σｓ 为 基 线 ｓ 的 重 复 性 统 计 值 ， σｉ
作者简介： 许娅娅 （ １９６２－ ） ， 女， 陕西咸阳人， 副教授， 主要从事测量学的教学与研究的工作。
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表 ３ 部分同步区基线精度
图 １ 某公路控制网点位分布 该控制网沿公路两侧布置控制点， 以方便放样。测
量采用 Ａｓｈｔｃｈ 单频接收机进行， 采样间隔 １０ｓ。测量日 期 为 ２００３ 年 ２３６～２４２ 天 。测 量 的 部 分 同 步 区 及 精 度 见 表 ３。
对应的坐标三角形、四边形闭合差见表 ４。
另 一 未 知 点 是 ＪＢ３２， 位 于 西 北 地 区 ， 观 测 仪 器 是 Ａｓｈｔｅｃｈ Ｚ１２。观测日期是 ２００４ 年 ５ 月 ２３ 日 （ＵＴＣ）， 年 积日为 １４４。
以 ２ｈ 为观测时段长度， 一天数据按 １２ 个测段分别 进 行计算。表中列 出 了 １２ 个 测 段 ３ 个 坐 标 分 量 Ｎ、Ｅ、 Ｕ 的计 算值与已知值 （多天观测平 差 结 果） 之 差 （表 中 第 ２， ４， ６ 列）， 和对应的计算精度 （表中第 ３， ５， ７ 列） 的平均值、最大值、最小值以及 １ ２ 个测段的重复性 （重复性）。单位均为 ｍ。
中图分类号： Ｕ４９１是路线勘测设计的基础， 随着高等级 公路的兴建， 新《公路勘测规范》对路线勘测提出了更高 的要求， ＧＰＳ 高精度的特点可以满足这一要求。
在 ＧＰＳ 定位中， 影响观测量精度的主要误差有 ＧＰＳ 卫星误差、信号传播误差和接收设备误差等， 由于上述 ＧＰＳ 观测误差对两个观测站或多个观测站同步观测相同 卫星具有较强的相关性， 因此， 为了有效消除或减弱这 些误差影响， 可将观测量进行不同的线性组合。
（ ３） 当边长为 １５ｋｍ 时， 基线的精度为 ２．１７ｃｍ， 边 长 为 １１ｋｍ 时 ， 基 线 的 精 度 为 １．４ｃｍ。 即 在 几 公 里 的 距 离范围内， 基线精度可满足公路工程控制测量的精度要 求。
参考文献：
［１］ 周忠谟．ＧＰＳ 测量原理及应用［Ｍ］．北京：测绘出版社，２００２． ［２］ 交通部第一勘测设计院．公路勘测规范［Ｍ］．北京：人民交通出版
３ 数据处理实例及精度分析
３．１ 某大地控制网联测结果 表 １ 和表 ２ 给出了两个大地控制点的计算结果。一
个 未 知 点 是 Ｆ００７， 位 于 东 南 地 区 ， 观 测 仪 器 是 捷 创 力 Ｇｅｏ２２０２。观 测 日 期 是 ２００４ 年 ４ 月 １９ 日 （ＵＴＣ）， 年 积 日为 １１０。
目前在国际上用于大型高精度 ＧＰＳ 数据处理的软件
主要有 ３ 个， 分别是美国麻省理工学院 （ＭＩＴ） 和海洋研 究所 （ＳＩ０） 联合研制的 ＧＡＭＩＴ／ＧＬＯＢＫ 软件、瑞士伯尔 尼 大 学 研 制 的 ＢＥＲＮＥＳＥ 软 件 、 美 国 喷 气 推 进 实 验 室 （ＪＰＬ） 研制的 ＧＩＰＳＹ 软件， 均是 ＩＧＳ （国际 ＧＰＳ 服务） 认 可的 ＧＰＳ 数据处理软件。ＧＡＭＩＴ／ＧＬＯＢＫ 软件采用 相位 双差数据作为基本解算数据， 可得到厘米级的点位坐标 精 度 。ＧＡＭＩＴ 软 件 的 运 行 平 台 是 ＵＮＩＸ 操 作 系 统 ， 目 前， 它可在 Ｓｕｎ、ＨＰ、ＩＢＭ／ＲＩＳＣ、ＤＥＣ、ＬＩＮＵＸ 等基于 ｉｎｔｅｌ 处理器的工作站上运行。软件可处理的最大测站和 卫星数目可在编译时设定。它的基本输出文件是 Ｈ—文 件， 可作为 ＧＬＯＢＫ 软件的输入文件， 进而估计测站 坐 标与速度、卫星轨道参数和地球定向参数。数据处理 前， 用户需准备所需要的文件， 如测站先验坐标文件 （Ｌ－ 文件 和 ｖｇ－ ｉｎ 文 件）、广 播 星 历 文 件 、观 测 数 据 文 件 以及其他辅助文件等。ＧＡＭＩＴ 每个时段观测数据要求的 周期最长为 １ 个 ＵＴＣ 天， 即从 ＵＴＣ 的 ０ 点到 ２４ 点 （北 京时间 ８： ００￣２４： ００）， 原则上不要跨天作业。
社，２００７．
［３］ 胡伍生，等．ＧＰＳ 测量原理及应用［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００２． ［４］ 张耀华，编译．ＧＰＳ 定位技术在公路工程中的应用［Ｊ］．中外公路，
时则将被承担超过正常数额的费用。同样， 在上述领域 有信用危机的人， 在办理机动车登记和驾驶证业务时， 也将会比正常情况下多出一定的限制。
综上所述， 结合“三基”工程， 进一步加强车辆管 理规范化建设， 加强车辆管理工作基础， 是车辆管理工 作发展的立足点； 改善车辆管理部门的形象， 是车辆管 理工作发展的突破点； 协调好与其他相关部门的工作联 动关系， 明确工作职责范围， 获得更多的理解和支持， 是车辆管理工作发展的支撑点； 尝试建立个人信用体 系， 提高公民的道德素质和守法意识， 是车辆管理工作 的创新点。充分重视和努力提高警察类院校相关专业教 师队伍的业务培训和深造， 将之纳入公安系统的年度预 算和业绩考核， 是进一步提升车辆管理工作水平的根 本。抓好这 ５ 方面的重点工作， 必然能够促进车辆管理 工作水平大幅度提高， 为共同构建和谐社会发挥更大作 用。
公路交通科技 应用技术版
ＧＰ Ｓ 控制测量数据处理方法研究
许娅娅， 彭余华
（ 长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室， 陕西 西安 ７１００６４）
摘 要： 文章针对高等级公路 ＧＰＳ 控制测量， 提出了对不同载波的 ＧＰＳ 相位观测量进行线性组合， 利用 ＩＧＳ 认可
的 ＧＰＳ 数据处理软件 ＧＡＭＩＴ 进行数据处理， 并采用相位双差数据作为基本解算数据， 可以有效 地 消 除 或 减 弱 卫
式中， 间钟差；
式中
为卫星站间相位差； δｔ１２ 为站 为站间整周模糊度差
（ ２）
１ 数据处理原理及精度评定
１．１ 数据处理原理 载波相位测量的基本方程中包含了两种不同类型的
参数， 即必要参数 （ 如测站坐标等） 和多余参数 （ 如观 测瞬间接收机的钟差、观测瞬间信号的电离层延迟等） 。 在 ＧＰＳ 相对定位中， 通常采用的组合方式有三种， 即单 差、双差和三差。本文数据处理采用双差模型。
如果当两个观测站同步观测了 ｎｐ 个卫星， 可得（ ｎｐ－ １） 个 误差方程组
式中 若在两个观测站同步观测了 ｎｐ 组 卫 星 、（ ｎｐ－ １） 个 历 元 ， 那么相应的误差方程为
法方程为
１．２ 精度评估评定 ＧＰＳ 常用评价站坐标精度的指标是多时段基线重复
性和多时段坐标重复性。基线重复性计算模型
星星历误差、信号传播误差以及接收机不同步误差对定位精度的影响。研究结果表明， 本方法能在公路控制测量
中获得较高的 ＧＰＳ 定位精度， 在几公里的距离范围内基线精度可达到 ２ｃｍ， 完全满足 《公路勘测规范》 中平面控
制测量的精度要求。
关键词： 道路工程； ＧＰＳ 测量； 线性组合； ＧＡＭＩＴ 软件
为 第 ｉ时 段 基 线 ｓ 的 中 误 差 ， Ｒｉ 为 第 ｉ 时 段 基 线 解 算 结 果， Ｎ 为总的时段数， Ｒ 为基线结果的加权平均值。有
基线结果的评价还以基线长度与误差的关系来衡量， 有 两种形式
这里的 ａ、ｂ、ｃ、ｄ 等 ４ 个参数可以根据基线长度和它 的 重 复 性 统 计 值 σｓ 拟 合 出 来 。也 有 以 基 线 的 ３ 个 分 量 分 别 检 验 它 的 重 复 性 的 ， 这 ３ 个 分 量 是 南 北 分 量 σｓｎ、 东西分量 σｓｅ 和高程分量 σｓｎ。计算公式与基线重复性的 公式（ ３） 相同， 只是用基线分量代替 基 线 长 度 而 已 。坐 标分量重复性计算模型也与（ ３） 相 同， 只 是 用 坐 标 用 量 和坐标分量中误差代替基线长度和基线长度中误差计算 而已。