基于高壓輸電環(huán)境的GPS觀測數(shù)據分析[權威資料]

基于高壓輸電環(huán)境的 GPS 觀測數(shù)據分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】本文是用于驗證，在高壓輸電線周圍進行GPS 數(shù)據采集，其測量成果會受到強磁場干擾的影響。本次研究進行了嚴格的實驗設計，分別在高壓輸電線周圍和遠離高壓輸電線的地方進行靜態(tài) GPS 測量，使用 GPS 數(shù)據處理軟件Pinnacle 進行內業(yè)數(shù)據處理，從數(shù)據的角度分析可以看出，在高壓輸電線周圍進行的靜態(tài)測量成果及在電磁干擾地區(qū)的同步和異步環(huán)數(shù)據分別與在普通地區(qū)進行對比，其結果的精度和 可靠性要低很多。在對各觀測時段數(shù)據進行分段處理平差，并與整體數(shù)據處理的成果進行比較，更直觀全面地分析高壓輸電線對靜態(tài) GPS 測量的影響。 關鍵詞： GPS 靜態(tài)測量、高壓輸電線、數(shù)據分析、影響 Abstract:This paper is to verify, in the high-voltage transmission line around the GPS data acquisition, the measurement results will be affected by the strong magnetic field interference. This study was conducted to rigorous experimental design, respectively, in the high-voltage transmission line around and away from the high voltage transmission line where the static GPS measurement, the use of GPS data processing software of Pinnacle data processing within the industry, from the perspective of the data analysis can be seen, in the high-voltage transmission line around the static measurement results and electromagnetic interference in region synchronous and asynchronous ring data respectively and in the general area are compared, the results of the accuracy and reliability of much lower. In the observation period data is segmented adjustment, and the whole data processing results are compared, more intuitive and comprehensive analysis of high voltage transmission line effects on static GPS surveying. Key words: GPS static measurement, high voltage transmission line, data analysis, influence TM621.5A 1. 引言 本次研究課題主要針對的是高壓輸電線可能對 GPS 靜態(tài)測量的影響 。 此次試驗，分別在高壓輸電線周圍和遠離高壓輸電線的地方設置 GPS 控制點，進行靜態(tài) GPS 測量。完成外業(yè)數(shù)據采集后，使用 GPS 數(shù)據處理軟件 Pinnacle 進行內業(yè)數(shù)據處理。從數(shù)據的角度分析可以看出，在高壓輸電線周圍進行 GPS靜態(tài)測量與在普通地區(qū)進行 GPS 靜態(tài)測量在測量成果上有差異，其控制點在各方向上的測量精度和可靠性要低很多。對比在有電磁干擾地區(qū)的同步環(huán)和異步環(huán)實驗數(shù)據，可以得出，在強磁場中進行靜態(tài) GPS 測量，其測量的精度和可靠性都比在沒有強磁場中的測量要低很多。在對整體數(shù)據進行處理后，還對各觀測時 段數(shù)據進行分段處理平差，與整體數(shù)據處理的成果進行比較，更直觀全面地分析高壓輸電線對靜態(tài)GPS 測量的影響。 所以，在高壓電線塔下或高壓輸電線周圍進行靜態(tài) GPS數(shù)據采集之前，必須了解高壓輸電線對 GPS 測量影響的大致情況，分析和掌握這些不利因素便于采取相應的測量手段，以更好地提供合格的測量成果。 2. GPS 介紹及在測繪領域中的應用 GPS 是英文 Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為 “ 全球定位系統(tǒng) ” 。 GPS 是由覆蓋全球的 24 顆衛(wèi)星組 成的衛(wèi)星系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到 4 顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。 GPS 作為新一代的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)已在軍事、交通運輸、測繪、高精度時間對比及資源調查等領域中得到了廣泛的應用。 GPS 在應用上有以下一些優(yōu)點： (1)全天候； (2) 全球覆蓋； (3)三維定速定時高精度； (4)快速省時高效率； (5)應用廣泛多功能。此外， GPS 定位技術在變形監(jiān)測、水利建設、輸電線路施測、道路（如鐵路、公路）測量、水下地形測量（如航道測量、水庫容 量測量）、海洋大地測量、海底地形測量、地籍測量乃至于航空攝影測量等方面也都得到了廣泛應用。 3.實驗方法論證理論方法分析 3.1 數(shù)據處理方法及實驗結果分析原理 本實驗靜態(tài) GPS 數(shù)據采用 Pinnacle 軟件進行處理，Pinnacle 是一個完全在 Windows 操作系統(tǒng)下運行的 GPS 觀測數(shù)據處理軟件。利用 Pinnacle 軟件對實驗所得 GPS 數(shù)據進行基線處理、無約束網平差、有固定點的約束平差。在進行全時段固定點平差后，本次實驗還設計了將各觀測時段進行拆分，最后將處理所得到的數(shù)據進行對 比分析，結合觀測點所處位置，觀。測時間等要素，得到最終結論。 3.2 基線處理 在測量學中，基線指的是在三角網測量中，經精確測定長度的直線段。在本次論證分析中，運用 Pinnacle 軟件對基線的處理主要分為四部分 :1 基線結算， 2 構網， 3 數(shù)據有效性檢測， 4 閉合環(huán)差檢測。經過對基線的處理，將解算結果誤差較大、未處理或屬性改變、明顯偏大的閉合環(huán)差的基線進行剔除或重新處理。 3.3 無約束平差 網平差分為無約束平差和約束平差及聯(lián)合平差， GPS 網的無約束平差指的是在平差 時不引入會造成 GPS 網產生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據。常見的 GPS 網的無約束平差，一般是在平差時沒有起算數(shù)據或沒有多余的起算數(shù)據。本次分析中，我們選取獨立基線參與平差，選取坐標系為 WGS-84，大地水準模型 Geoid 為 None。根據平差計算中軟件推薦值，作為基線的先驗單位權方差估值（ UWE），直到測試的結果通過。無約束平差中如果給出的先驗單位權方差推薦值很大，那么有可能在網中某些基線仍存在較大的粗差，這可以通過平差報告中的點位中誤差，和平差后某些基線殘差、及其降權系數(shù)來判斷，剔除有問題的基線重新平 差。 無約束平差的作用： 1） 評定 GPS 網的內部符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除 GPS 觀測值中可能存在的粗差。 2） 得到 GPS 網中各個點在 WGS-84 系下經過了平差處理的三維空間直角坐標。 3） 為將來可能進行的搞成擬合，提供經過了平差處理的大地高數(shù)據。 3.4 約束平差 約束平差是指平差時所采用的觀測值完全是 GPS 觀測值（即 GPS 基線向量），而且，在平差時引入了使得 GPS 網產生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據。當我們在WGS-84 坐標系下做完無約 束平差后，我們就可以在國家標準系下執(zhí)行約束平差。根據轉換模型的不同，本分析中我們分為二維約束平差及三維約束平差。 二維約束平差：在本分析實驗中，我們只能選擇Transformation Type 中的 Topocentric(地心模型 )，在約束控制點坐標時，需要最少約束網中的兩個平面控制點，如果其中一個點有高程，那么就約束該點的高程。否則必須假定其中一點的高程，可以選擇當定的大致平均海平面的高度，或者某一點的 WGS-84 大地高； 三維約束平差：在本分析實驗中，我們只能選擇Transformation Type 中的 Geocentric(球心模型 )，在約束控制點坐標時，必須要有三個以上具有三維坐標的控制點來約束整個網，否則無法求解轉換參數(shù)，也就無法得到平差結果。 如果控制點的精度不太好，或者控制點間不太相容，那么約束平差后檢驗也許不會通過，這就需要我們剔除有問題的控制點。 在實驗分析中，通過觀察報告中出現(xiàn)的存在較大粗差的控制點及它們與受到高壓電、距離高壓電遠近等因素影響的控制點間的關系，從而對實驗得到分析結論。 4. 靜態(tài) GPS 數(shù)據處理及實驗結果分析 4.2 靜態(tài) GPS 數(shù)據處理成果 4.2.1 基線結算成果 基線解算的參數(shù)設置及 78 條基線解算成果 (部分 )如表4-1、表 4-2 所示： 表 4-1. 基線解算的常數(shù)設置 表 4-2. 基線解算成果 (N-E-U) 4.2.2 靜態(tài) GPS 網平差 根據基線解算結果，首先進行 WGS84 坐標系下的無約束平差，然后再以 D002 作為已知基準，進行約束平差（固定控制點平差）， D002 點基準坐標由 2 次、共計 16 小時的靜態(tài)GPS 觀測結果，采用單點定位原理解算得到。表 4-3 為GPS/GLONASS 觀測網平差坐標及精度情況（部分）。 表 4-3. 平差坐標成果 4.2.3 分段處理靜態(tài) GPS 數(shù)據 在進行整體解算之后，得到了有固定點平差結果，這個結果是對試驗數(shù)據的全觀測平差。為了研究高壓輸電線對靜態(tài) GPS 外業(yè)數(shù)據采集的影響，我們將全觀測時段數(shù)據進行分時段處理，然后對每一組的同步觀測數(shù)據進行處理，得出分段處理靜態(tài) GPS 數(shù)據的結果。 4.3 靜態(tài) GPS 數(shù)據分析 4.3.1 同一點不同時段數(shù)據比較 對于同一個點在不同時間段得到的平 差數(shù)據，也有很大差異。在做全觀測時段整體平差時，點 C000 的中誤差比較大。在分段平差時，每個時間段得出的平差結果區(qū)間也就比較大，如圖 4-1 所示，是該點各時間段 N 方向的平差結果： 圖 4-1 點 C000 拆分平差后各時段在 N 方向上的平差結果統(tǒng)計圖 （縱坐標為 N 方向上平差結果，橫坐標為拆分后的組號） 如上圖所示，該點的各段的平差結果大體上很平均，在毫米級浮動，但是有一些時間段的數(shù)據質量很差，如第16、 17、 21、 22、 25、 29 和 32 組數(shù)據，其結果在分米級浮動。 4.3.2 同 一點在不同方向上得平差結果 如圖 4-2、 4-3 所示，是點 C000 在 N 方向、 E 方向和 H方向的分段平差結果分布圖： 圖 4-2 點 C000 拆分平差后各時段在 E 方向上的平差結果統(tǒng)計圖 圖 4-3 點 C000 拆分平差后各時段在 H 方向上的平差結果統(tǒng)計圖 與在 N 方向上的結果一樣，該點的在 E 方向和 H 方向上的各時段平差結果也不好， E 方向的各時段平差結果也在分米級浮動，而 H 方向上的平差結果則更差，在米級浮動。 4.3.3 同步環(huán)數(shù)據比較 對于在同一時段不同點上采集的數(shù)據 ，其數(shù)據質量也是有差異的。如表 4-4 是同步環(huán) A000-B000-C000-C001-B001-A001 各點在做整體平差和拆分平差的中誤差對比： 表 4-4. 同步環(huán)各點在 N、 E、 U 方向上的中誤差對比 其中， s(N) 、 s(E)和 s(U)分別為各點在北方向、東方向和海拔高上的中誤差。從表格可以看出，無論是在全觀測時段整體平差結果中，還是在某一觀測時段的平差結果中， C000 在個方向上的中誤差都是最大的。 4.3.4 異步環(huán)數(shù)據比較 本次試驗，每臺儀器進行了四次遷站，共有 四組異步環(huán)。 從表格 4-5 可以看出，各方向上中誤差較大的幾條基線都與點 A000、點 B000 和點 C000 有關。而這三個點為同步環(huán) A000-B000-C000-C001-B001-A001 中的點。在四組異步環(huán)的數(shù)據對比分析后，我們得出這樣的結論，高壓輸電線周圍進行靜態(tài) GPS 測量，其測量出來的結果精度低，可靠性差。 表 4-5 基線解算成果 5. 結論 從實驗數(shù)據分析角度，我們得出以下結論： (1)在不同時間段的同步觀測，其得出的質量是有很大差距的。在外業(yè)觀測中，當 時的氣象條件、可接受衛(wèi)星數(shù)、地面信號質量等等各種影響因素，都會影響最終的數(shù)據采集成果。 (2)在高壓電線周圍進行靜態(tài) GPS 測量，其對平面方向N、 E 的精度影響要小于高程 H 方向的精度影響。 (3)高壓輸電線周圍進行 GPS 測量，其測量出來的結果精度低，可靠性差。 (4)高壓輸電線周圍進行靜態(tài) GPS 測量，其對同步環(huán)和對異步環(huán)的測量精度和可靠性都有影響，但影響大小不一樣。 參考文獻 【 1】 李征航，黃勁