第七章_GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理

1、第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS接收機(jī)采集記錄的是接收機(jī)采集記錄的是:GPS接收機(jī)天線至衛(wèi)星偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)接收機(jī)天線至衛(wèi)星偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)處理過(guò)程大致分為其數(shù)據(jù)處理過(guò)程大致分為: GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的基線向量解算測(cè)量數(shù)據(jù)的基線向量解算; GPS基線向量網(wǎng)平差基線向量網(wǎng)平差; GPS網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平。網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理目的：目的：將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)量平差后規(guī)化到參考橢球?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)經(jīng)測(cè)量平差后規(guī)化到參考橢球面上并投影到所采用的平面上，得到點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。面上并投影到所采用的平面上，得到點(diǎn)的準(zhǔn)確

2、位置。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，生成四個(gè)數(shù)據(jù)文件：數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，生成四個(gè)數(shù)據(jù)文件： 載波相位和偽距觀測(cè)值文件載波相位和偽距觀測(cè)值文件; 星歷參數(shù)文件星歷參數(shù)文件; 電離層參數(shù)電離層參數(shù); UTC參數(shù)文件、測(cè)站信息文件參數(shù)文件、測(cè)站信息文件.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理觀測(cè)值文件是容量最大的文件。觀測(cè)值文件是容量最大的文件。觀測(cè)值記錄中有對(duì)應(yīng)的觀測(cè)值記錄中有對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星號(hào)，衛(wèi)星高度角和方位角，衛(wèi)星號(hào)，衛(wèi)星高度角和方位角，CA碼偽距，碼偽距，L，、，、L2的相位觀的相位觀測(cè)值，觀測(cè)值對(duì)應(yīng)的歷元時(shí)間，積分多普勒

3、記數(shù)，信噪比等。測(cè)值，觀測(cè)值對(duì)應(yīng)的歷元時(shí)間，積分多普勒記數(shù)，信噪比等。星歷參數(shù)文件星歷參數(shù)文件包含所有被測(cè)衛(wèi)星的軌道位置信息，根據(jù)這些信息包含所有被測(cè)衛(wèi)星的軌道位置信息，根據(jù)這些信息可以計(jì)算出任一時(shí)刻衛(wèi)星的位置。可以計(jì)算出任一時(shí)刻衛(wèi)星的位置。電離層參數(shù)和電離層參數(shù)和UTC參數(shù)文件中參數(shù)文件中，電離層參數(shù)用于改正觀測(cè)，電離層參數(shù)用于改正觀測(cè)值的電離層影響，值的電離層影響，UTC參數(shù)用于將參數(shù)用于將GPS時(shí)間修正為時(shí)間修正為UTC時(shí)間時(shí)間. 第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理 測(cè)站信息文件測(cè)站信息文件包含測(cè)站名、測(cè)站號(hào)、測(cè)站的概略坐標(biāo)、接收包含測(cè)站名、測(cè)站號(hào)、測(cè)站的概略坐標(biāo)、接收機(jī)號(hào)、天

4、線號(hào)、天線高、觀測(cè)的起止時(shí)間、記錄的數(shù)據(jù)量、初步定機(jī)號(hào)、天線號(hào)、天線高、觀測(cè)的起止時(shí)間、記錄的數(shù)據(jù)量、初步定位成果等。位成果等。經(jīng)數(shù)據(jù)分流后生成的四個(gè)數(shù)據(jù)文件中，除測(cè)站信息文件外，其余均為經(jīng)數(shù)據(jù)分流后生成的四個(gè)數(shù)據(jù)文件中，除測(cè)站信息文件外，其余均為二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件。二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件。 為下一步預(yù)處理的方便，必須將它們解譯成直接識(shí)別的文件，將為下一步預(yù)處理的方便，必須將它們解譯成直接識(shí)別的文件，將數(shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)化。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是:q 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除粗差；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除

5、粗差；q 統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)化文件統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)化文件(如如GPS衛(wèi)衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化，衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差標(biāo)準(zhǔn)化，觀測(cè)值文件標(biāo)準(zhǔn)化星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化，衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差標(biāo)準(zhǔn)化，觀測(cè)值文件標(biāo)準(zhǔn)化等等);q 找出整周跳變點(diǎn)并修復(fù)觀測(cè)值對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正找出整周跳變點(diǎn)并修復(fù)觀測(cè)值對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理基線向量的解算及網(wǎng)平差基線向量的解算及網(wǎng)平差基線處理完成后應(yīng)對(duì)其結(jié)果作以下分析和檢核：基線處理完成后應(yīng)對(duì)其結(jié)果作以下分析和檢核： 觀測(cè)值殘差分析。觀測(cè)值殘差分析。平差處理時(shí)假定觀測(cè)值僅存在偶然誤差。理平差處理

6、時(shí)假定觀測(cè)值僅存在偶然誤差。理論上，載波相位觀測(cè)精度為論上，載波相位觀測(cè)精度為1周，即對(duì)周，即對(duì)Ll波段信號(hào)觀測(cè)誤差只有波段信號(hào)觀測(cè)誤差只有2mm。因而當(dāng)偶然誤差達(dá)因而當(dāng)偶然誤差達(dá)1cm時(shí)，應(yīng)認(rèn)為觀測(cè)值質(zhì)量存在系統(tǒng)誤差時(shí)，應(yīng)認(rèn)為觀測(cè)值質(zhì)量存在系統(tǒng)誤差或粗差。當(dāng)殘差分布中出現(xiàn)突然的跳變時(shí)，表明周跳未處理成功?；虼植?。當(dāng)殘差分布中出現(xiàn)突然的跳變時(shí)，表明周跳未處理成功?；€長(zhǎng)度的精度?；€長(zhǎng)度的精度。處理后基線長(zhǎng)度中誤差應(yīng)在標(biāo)稱精度值內(nèi)。處理后基線長(zhǎng)度中誤差應(yīng)在標(biāo)稱精度值內(nèi)。多數(shù)雙頻接收機(jī)的基線長(zhǎng)度標(biāo)稱精度為多數(shù)雙頻接收機(jī)的基線長(zhǎng)度標(biāo)稱精度為5lppmD(mm)，單頻接收單頻接收機(jī)的基線長(zhǎng)度標(biāo)稱精度

7、為機(jī)的基線長(zhǎng)度標(biāo)稱精度為102ppmD(mm)。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理對(duì)于對(duì)于20km以內(nèi)的短基線，單頻數(shù)據(jù)通過(guò)差分處理可有效地消除電離層以內(nèi)的短基線，單頻數(shù)據(jù)通過(guò)差分處理可有效地消除電離層影響，從而確保相對(duì)定位結(jié)果的精度。當(dāng)基線長(zhǎng)度增長(zhǎng)時(shí)，雙頻接影響，從而確保相對(duì)定位結(jié)果的精度。當(dāng)基線長(zhǎng)度增長(zhǎng)時(shí)，雙頻接收機(jī)消除電離層的影響將明顯優(yōu)于單頻接收機(jī)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果收機(jī)消除電離層的影響將明顯優(yōu)于單頻接收機(jī)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果.基線向量環(huán)閉合差的計(jì)算及檢核?；€向量環(huán)閉合差的計(jì)算及檢核。由同時(shí)段的若干基線向量由同時(shí)段的若干基線向量組成的同步環(huán)和不同時(shí)段的若干基線向量組成的異步環(huán)，其閉合差

8、組成的同步環(huán)和不同時(shí)段的若干基線向量組成的異步環(huán)，其閉合差應(yīng)能滿足相應(yīng)等級(jí)的精度要求。其閉合差值應(yīng)小于相應(yīng)等級(jí)的限差應(yīng)能滿足相應(yīng)等級(jí)的精度要求。其閉合差值應(yīng)小于相應(yīng)等級(jí)的限差值。基線向量檢核合格后，便可進(jìn)行基線向量網(wǎng)的平差計(jì)算值?；€向量檢核合格后，便可進(jìn)行基線向量網(wǎng)的平差計(jì)算(以解以解算的基線向量作為觀測(cè)值進(jìn)行無(wú)約束平差算的基線向量作為觀測(cè)值進(jìn)行無(wú)約束平差)，平差后求得各，平差后求得各GPS之之間的相對(duì)坐標(biāo)差值，加上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值，求得各間的相對(duì)坐標(biāo)差值，加上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值，求得各GPS點(diǎn)的坐標(biāo)。點(diǎn)的坐標(biāo)。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS基線向量的解算基線向量的解算q 利用

9、載波相位觀測(cè)值進(jìn)行單點(diǎn)定位以及在觀測(cè)值間求差并利用求差利用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行單點(diǎn)定位以及在觀測(cè)值間求差并利用求差后的差分觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位的原理和方法。后的差分觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位的原理和方法。q 在相對(duì)定位中常用雙差觀測(cè)值求解基線向量。在相對(duì)定位中常用雙差觀測(cè)值求解基線向量。q 由雙差觀測(cè)值列出誤差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基由雙差觀測(cè)值列出誤差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基線向量的方法。線向量的方法。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS定位成果定位成果:(包括單點(diǎn)定位的坐標(biāo)以及相對(duì)定位中包括單點(diǎn)定位的坐標(biāo)以及相對(duì)定位中解算的基線向量解算的基線向量)屬于屬于WG

10、S-84大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系.實(shí)用的測(cè)量成果實(shí)用的測(cè)量成果:往往是屬于某一國(guó)家坐標(biāo)系或地方往往是屬于某一國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系坐標(biāo)系(或叫局部的、參考坐標(biāo)系或叫局部的、參考坐標(biāo)系).參考坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系與WGS-84坐標(biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系。坐標(biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS定位結(jié)果的表示方法定位結(jié)果的表示方法GPS定位有單點(diǎn)絕對(duì)定位和點(diǎn)間相對(duì)定位兩種方法，定位定位有單點(diǎn)絕對(duì)定位和點(diǎn)間相對(duì)定位兩種方法，定位結(jié)果的表示形式也隨結(jié)果的性質(zhì)不同而不同，但都以結(jié)果的表示形式也隨結(jié)果的性質(zhì)不同而不同，但都以WGS-84坐標(biāo)系作為參考體。坐標(biāo)系作為參

11、考體。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位:確定的是點(diǎn)在確定的是點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系中的位置。大坐標(biāo)系中的位置。大地測(cè)量中點(diǎn)的位置常用大地緯度地測(cè)量中點(diǎn)的位置常用大地緯度B，大地經(jīng)度大地經(jīng)度L和大地和大地高高H表示，也常用三維直角坐標(biāo)表示，也常用三維直角坐標(biāo)X、Y、Z表示。表示。相對(duì)定位相對(duì)定位:確定的是點(diǎn)之間的相對(duì)位置，因而可以用直確定的是點(diǎn)之間的相對(duì)位置，因而可以用直角坐標(biāo)差角坐標(biāo)差X、 Y、 Z表示，也可以用大地坐標(biāo)差表示，也可以用大地坐標(biāo)差 B、 L和和 H表示。表示。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在同一

12、坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)在同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi): (XYZ)與與(BLH)之間的轉(zhuǎn)換見(jiàn)第二章之間的轉(zhuǎn)換見(jiàn)第二章21中的公式中的公式 (23)和公式和公式(24)。不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換: 利用已知重合點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；利用已知重合點(diǎn)的三維直角坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 利用已知重合點(diǎn)的三維大地坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；利用已知重合點(diǎn)的三維大地坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 利用已知重合點(diǎn)的二維高斯平面坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；利用已知重合點(diǎn)的二維高斯平面坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 利用已知重合點(diǎn)的二維大地坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。利用已知重合點(diǎn)的二維大地坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題坐標(biāo)

13、轉(zhuǎn)換問(wèn)題坐標(biāo)表示方法：坐標(biāo)表示方法：經(jīng)緯度和高程，空間直角坐標(biāo)，平面坐經(jīng)緯度和高程，空間直角坐標(biāo)，平面坐標(biāo)和高程。標(biāo)和高程。 WGS-84坐標(biāo)是經(jīng)緯度和高程坐標(biāo)是經(jīng)緯度和高程; 北京北京54坐標(biāo)是平面坐標(biāo)和高程。坐標(biāo)是平面坐標(biāo)和高程。清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問(wèn)題，在同一個(gè)橢球里的轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問(wèn)題，在同一個(gè)橢球里的轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。(在在WGS-84坐標(biāo)和北京坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)之間是不存在一套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以全國(guó)通坐標(biāo)之間是不存在一套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以全國(guó)通用的，在每個(gè)地方會(huì)不一樣，因?yàn)樗鼈兪莾蓚€(gè)不同的橢球基準(zhǔn)用的，在每

14、個(gè)地方會(huì)不一樣，因?yàn)樗鼈兪莾蓚€(gè)不同的橢球基準(zhǔn))。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換: 嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，即嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，即X平移，平移，Y平移，平移，Z平平移，移，X旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化旋轉(zhuǎn)，尺度變化K。q 要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)，個(gè)以上的已知點(diǎn)，q 如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km(經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)值值)，這可以用，這可以用三參數(shù)三參數(shù)，即，即X平移，平移，Y平移，平移，Z平移，而將平移，而將X旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化

15、旋轉(zhuǎn)，尺度變化K視為視為0，所以三參數(shù)，所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。只是七參數(shù)的一種特例。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理 在一個(gè)橢球的不同坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換需要用到四在一個(gè)橢球的不同坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換需要用到四參數(shù)轉(zhuǎn)換，舉個(gè)例子，在深圳既有北京參數(shù)轉(zhuǎn)換，舉個(gè)例子，在深圳既有北京54坐標(biāo)坐標(biāo)又有深圳坐標(biāo)，在這兩種坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換就用到又有深圳坐標(biāo)，在這兩種坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換就用到四參數(shù)，計(jì)算四參數(shù)需要兩個(gè)已知點(diǎn)。四參數(shù)，計(jì)算四參數(shù)需要兩個(gè)已知點(diǎn)。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理實(shí)例：實(shí)例：轉(zhuǎn)換要求：轉(zhuǎn)換要求： 現(xiàn)在舉個(gè)例子說(shuō)明：在珠江有一個(gè)測(cè)區(qū)，現(xiàn)在舉個(gè)例子說(shuō)明：在珠江有一個(gè)測(cè)區(qū)，需要完

16、成需要完成WGS-84坐標(biāo)到珠江坐標(biāo)系（坐標(biāo)到珠江坐標(biāo)系（54橢球）橢球）的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程是這樣的：的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程是這樣的：第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理基線向量網(wǎng)平差基線向量網(wǎng)平差 將不同時(shí)段觀測(cè)的基線向量互相聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，稱為將不同時(shí)段觀測(cè)的基線向量互相聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，稱為GPS基線向量網(wǎng)基線向量網(wǎng)。GPS基線向量網(wǎng)的平差是以基線向量網(wǎng)的平差是以GPS基線基線向量為觀測(cè)值，以其方差陣之逆陣為權(quán)，進(jìn)行平差計(jì)算，向量為觀測(cè)值，以其方差陣之逆陣為權(quán)，進(jìn)行平差計(jì)算，消除許多圖形閉合條件不符值，求定各消除許多圖形閉合條件不符值，求定各GPS網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)并進(jìn)行精度評(píng)定。并

17、進(jìn)行精度評(píng)定。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理 GPS基線向量網(wǎng)的平差基線向量網(wǎng)的平差:經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無(wú)約束平差經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無(wú)約束平差 平差時(shí)固定網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)，平差的主要目的是檢驗(yàn)平差時(shí)固定網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)，平差的主要目的是檢驗(yàn)網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及基線向量之間有無(wú)明顯的系統(tǒng)網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及基線向量之間有無(wú)明顯的系統(tǒng)誤差和粗差，同時(shí)為用誤差和粗差，同時(shí)為用GPS大地高與公共點(diǎn)正高大地高與公共點(diǎn)正高(或正常高或正常高)聯(lián)合確定聯(lián)合確定GPS網(wǎng)點(diǎn)的正高網(wǎng)點(diǎn)的正高(或正常高或正常高)提供平差處理后的大地提供平差處理后的大地高程數(shù)據(jù)高程數(shù)據(jù).非自由網(wǎng)平差，又

18、叫約束平差非自由網(wǎng)平差，又叫約束平差 平差時(shí)以國(guó)家大地坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的某些點(diǎn)的坐標(biāo)，平差時(shí)以國(guó)家大地坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的某些點(diǎn)的坐標(biāo)，邊長(zhǎng)和方位角為約束條件，顧及邊長(zhǎng)和方位角為約束條件，顧及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算換參數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差 即除了即除了GPS基線向量觀測(cè)值和約束數(shù)據(jù)以外，還有基線向量觀測(cè)值和約束數(shù)據(jù)以外，還有地面常規(guī)測(cè)量值如邊長(zhǎng)、方向和高差等，將這些數(shù)據(jù)一地面常規(guī)測(cè)量值如邊長(zhǎng)、方向和高差等，將這些數(shù)據(jù)一并進(jìn)行平差。非自由網(wǎng)平差與聯(lián)合平差一般是在國(guó)家坐并進(jìn)行平

19、差。非自由網(wǎng)平差與聯(lián)合平差一般是在國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)。系內(nèi)進(jìn)行，平差完成后網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)已屬標(biāo)系或地方坐標(biāo)。系內(nèi)進(jìn)行，平差完成后網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)已屬于國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系，因而這兩種平差方法是解于國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系，因而這兩種平差方法是解決決GPS成果轉(zhuǎn)換的有效手段。成果轉(zhuǎn)換的有效手段。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS基線向量網(wǎng)的無(wú)約束平差基線向量網(wǎng)的無(wú)約束平差 GPS基線向量網(wǎng)無(wú)約束平差常用的是三維無(wú)約束平差法。基線向量網(wǎng)無(wú)約束平差常用的是三維無(wú)約束平差法。引入位置基準(zhǔn)的方法有引入位置基準(zhǔn)的方法有:q 網(wǎng)中有高級(jí)的網(wǎng)中有高級(jí)的GPS點(diǎn)時(shí)，將高級(jí)點(diǎn)時(shí)，將高級(jí)GPS點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)(

20、屬屬WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系)作為網(wǎng)平差時(shí)的位置基準(zhǔn)；作為網(wǎng)平差時(shí)的位置基準(zhǔn)；q 網(wǎng)中無(wú)高級(jí)網(wǎng)中無(wú)高級(jí)GPS點(diǎn)時(shí)，取網(wǎng)中任一點(diǎn)的偽距定位坐標(biāo)作為固定網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，取網(wǎng)中任一點(diǎn)的偽距定位坐標(biāo)作為固定網(wǎng) 點(diǎn)坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)；點(diǎn)坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)；q 引入合適的近似坐標(biāo)系統(tǒng)下的虧秩自由網(wǎng)基準(zhǔn)。引入合適的近似坐標(biāo)系統(tǒng)下的虧秩自由網(wǎng)基準(zhǔn)。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理 需要注意的是需要注意的是:q 無(wú)論是取一個(gè)點(diǎn)的單點(diǎn)定位值作為位置基準(zhǔn)，還是按秩虧平差由無(wú)論是取一個(gè)點(diǎn)的單點(diǎn)定位值作為位置基準(zhǔn)，還是按秩虧平差由式取重心基準(zhǔn)，因式取重心基準(zhǔn)，因GPS單點(diǎn)定位值的

21、精度不高，所以，經(jīng)單點(diǎn)定位值的精度不高，所以，經(jīng)GPS網(wǎng)網(wǎng)平差后，各個(gè)平差后，各個(gè)GPS點(diǎn)在點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值精度也較低坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值精度也較低.q 但是，它們相對(duì)于網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，則具有相當(dāng)高的精度；平差中但是，它們相對(duì)于網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，則具有相當(dāng)高的精度；平差中求得的點(diǎn)位精度，也就是各個(gè)求得的點(diǎn)位精度，也就是各個(gè)GPS點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)相對(duì)于GPS網(wǎng)位置基準(zhǔn)的精網(wǎng)位置基準(zhǔn)的精度度.q 從這個(gè)意義上說(shuō)，該從這個(gè)意義上說(shuō)，該GPS網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)并不屬于真正的網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)并不屬于真正的WGS-84坐標(biāo)系，而只是屬于一種獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，當(dāng)然，這個(gè)獨(dú)立坐坐標(biāo)系，而只是屬于一種獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，當(dāng)

22、然，這個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)系相應(yīng)的橢球幾何參數(shù)與標(biāo)系相應(yīng)的橢球幾何參數(shù)與WGS-84坐標(biāo)系相同坐標(biāo)系相同.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS基線向量網(wǎng)的約束平差基線向量網(wǎng)的約束平差目的目的:是求定是求定GPS點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。因此，平點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。因此，平差中一般都含有一些地面數(shù)據(jù)。差中一般都含有一些地面數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，也就是說(shuō)，GPS網(wǎng)在國(guó)家坐標(biāo)系中進(jìn)行三維平差，實(shí)際上網(wǎng)在國(guó)家坐標(biāo)系中進(jìn)行三維平差，實(shí)際上是是GPS與地面數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差聯(lián)合平差中與地面數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差聯(lián)合平差中GPS測(cè)量數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)，仍然是據(jù)，仍然是GPS基線向量觀測(cè)值而地面數(shù)據(jù)有兩種，一基線向量觀測(cè)值而

23、地面數(shù)據(jù)有兩種，一種是地面起算數(shù)據(jù)；一種是地面常規(guī)測(cè)量所得的觀測(cè)數(shù)種是地面起算數(shù)據(jù)；一種是地面常規(guī)測(cè)量所得的觀測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理地面起算數(shù)據(jù)有：地面起算數(shù)據(jù)有：1某些點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地緯度和大地經(jīng)度得到。一般是由已某些點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地緯度和大地經(jīng)度得到。一般是由已知的高斯平面坐標(biāo)反算知的高斯平面坐標(biāo)反算.2某些點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地高，因?yàn)橐话闶且阎恍c(diǎn)的正常某些點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地高，因?yàn)橐话闶且阎恍c(diǎn)的正常高高(或正高或正高)，需要加上相應(yīng)的高程異常，需要加上相應(yīng)的高程異常(或大地水準(zhǔn)面差距或大地水準(zhǔn)面差距)才得到才得到大地高。所以，這些點(diǎn)

24、的大地高往往不能都作為固定值，而只取一大地高。所以，這些點(diǎn)的大地高往往不能都作為固定值，而只取一個(gè)點(diǎn)的大地高作為起算數(shù)據(jù)；且已知大地高的個(gè)點(diǎn)的大地高作為起算數(shù)據(jù)；且已知大地高的GPS點(diǎn)不一定與已知點(diǎn)不一定與已知大地緯度和大地經(jīng)度的點(diǎn)重合大地緯度和大地經(jīng)度的點(diǎn)重合3某些點(diǎn)間的已知空間距離，因?yàn)檫@些空間距離一般也含有誤差，某些點(diǎn)間的已知空間距離，因?yàn)檫@些空間距離一般也含有誤差，所以也可以當(dāng)作距離觀測(cè)值。所以也可以當(dāng)作距離觀測(cè)值。4某些點(diǎn)間在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地方位角，通常是為了確定網(wǎng)的方某些點(diǎn)間在國(guó)家坐標(biāo)系中的大地方位角，通常是為了確定網(wǎng)的方位基準(zhǔn)而給定的位基準(zhǔn)而給定的.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)

25、處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理地面觀測(cè)數(shù)據(jù)主要有：地面觀測(cè)數(shù)據(jù)主要有：1空間距離觀測(cè)值，一般是由電磁波測(cè)距儀觀測(cè)得空間距離觀測(cè)值，一般是由電磁波測(cè)距儀觀測(cè)得.需要需要注意的是，應(yīng)將觀測(cè)結(jié)果歸算為兩點(diǎn)的標(biāo)石中心之間的注意的是，應(yīng)將觀測(cè)結(jié)果歸算為兩點(diǎn)的標(biāo)石中心之間的空間距離，而不是直接測(cè)得的斜距，也不是兩點(diǎn)間的平空間距離，而不是直接測(cè)得的斜距，也不是兩點(diǎn)間的平面距離。面距離。2橢球面上的方向觀測(cè)值橢球面上的方向觀測(cè)值，即不加方向改化的方向觀測(cè)即不加方向改化的方向觀測(cè)值。值。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理三維約束平差三維約束平差GPS基線向量網(wǎng)的三維約束平差可以在國(guó)家基線向量網(wǎng)的三維約束平差可以在國(guó)

26、家(或地方或地方)大地大地坐標(biāo)系中進(jìn)行，約束條件是地面網(wǎng)點(diǎn)的固定坐標(biāo)，固定坐標(biāo)系中進(jìn)行，約束條件是地面網(wǎng)點(diǎn)的固定坐標(biāo)，固定大地方位角和固定空間弦長(zhǎng)，平差結(jié)束后同時(shí)完成了坐大地方位角和固定空間弦長(zhǎng)，平差結(jié)束后同時(shí)完成了坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換.第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理二維約束平差二維約束平差當(dāng)應(yīng)用當(dāng)應(yīng)用GPS定位的目的主要是為了得到定位的目的主要是為了得到GPS點(diǎn)的水平位置點(diǎn)的水平位置時(shí)，也可以采用時(shí)，也可以采用GPS網(wǎng)的二維平差方法。網(wǎng)的二維平差方法。要點(diǎn)要點(diǎn): 首先將三維的首先將三維的GPS基線向量變換為地面坐標(biāo)系統(tǒng)中基線向量變換為地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的二維高斯平面坐標(biāo)差，并

27、稱之為二維的二維高斯平面坐標(biāo)差，并稱之為二維GPS基線向量?；€向量。然后在平面坐標(biāo)系中對(duì)然后在平面坐標(biāo)系中對(duì)GPS網(wǎng)進(jìn)行二維平差，求得網(wǎng)進(jìn)行二維平差，求得GPS點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理二維約束平差二維約束平差實(shí)際應(yīng)用中以國(guó)家實(shí)際應(yīng)用中以國(guó)家(或地方或地方)坐標(biāo)系的一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知基線的方向作為起坐標(biāo)系的一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知基線的方向作為起算數(shù)據(jù)，平差時(shí)將算數(shù)據(jù)，平差時(shí)將GPS基線向量觀測(cè)值及其方差陣轉(zhuǎn)換到國(guó)家基線向量觀測(cè)值及其方差陣轉(zhuǎn)換到國(guó)家(或地方或地方)坐坐標(biāo)系的二維平面標(biāo)系的二維平面(或球面或球面)上，然后在國(guó)

28、家上，然后在國(guó)家(或地方或地方)坐標(biāo)系中進(jìn)行二維約束平坐標(biāo)系中進(jìn)行二維約束平差。轉(zhuǎn)換后的差。轉(zhuǎn)換后的GPS基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)在一個(gè)起算點(diǎn)上位置重合，在一條基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)在一個(gè)起算點(diǎn)上位置重合，在一條空間基線方向上重合?？臻g基線方向上重合。這種轉(zhuǎn)換方法避免了三維基線網(wǎng)轉(zhuǎn)換成二維基線向量時(shí)地面網(wǎng)大地高不準(zhǔn)確這種轉(zhuǎn)換方法避免了三維基線網(wǎng)轉(zhuǎn)換成二維基線向量時(shí)地面網(wǎng)大地高不準(zhǔn)確引起的尺度誤差和變形，保證引起的尺度誤差和變形，保證GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換后整體及相對(duì)幾何關(guān)系的不變性。網(wǎng)轉(zhuǎn)換后整體及相對(duì)幾何關(guān)系的不變性。轉(zhuǎn)換后，二維基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)之間只存在尺度差和殘余的定向差，因轉(zhuǎn)換后，二維基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)之

29、間只存在尺度差和殘余的定向差，因而進(jìn)行二維約束平差時(shí)只要考慮兩網(wǎng)之間的尺度差參數(shù)和殘余定向差參數(shù)。而進(jìn)行二維約束平差時(shí)只要考慮兩網(wǎng)之間的尺度差參數(shù)和殘余定向差參數(shù)。第七章第七章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)除了已知數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)除了已知數(shù)據(jù)(已知點(diǎn)坐標(biāo)，已知邊長(zhǎng)和已知方位角已知點(diǎn)坐標(biāo)，已知邊長(zhǎng)和已知方位角)以以外，還有常規(guī)觀測(cè)值外，還有常規(guī)觀測(cè)值(如方向、邊長(zhǎng)等如方向、邊長(zhǎng)等)，則將，則將GPS基線向基線向量觀測(cè)值與地面網(wǎng)的已知數(shù)據(jù)和常規(guī)觀測(cè)值一起進(jìn)行的量觀測(cè)值與地面網(wǎng)的已知數(shù)據(jù)和常規(guī)觀測(cè)值一起進(jìn)行的平差叫做平差叫做GPS基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差。 聯(lián)合平差可以兩網(wǎng)的原始觀測(cè)量為根據(jù)，也可以兩網(wǎng)單聯(lián)合平差可以兩網(wǎng)的原始觀測(cè)量為根據(jù)，也可以兩網(wǎng)單獨(dú)平差的結(jié)果為根據(jù)。平差時(shí)，引入坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參獨(dú)平差的結(jié)果為根據(jù)。平差時(shí)，引入坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，平差的同時(shí)完