控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)一、GPS衛(wèi)星定位的基本原理GPS定位時(shí)，把衛(wèi)星看成是“飛行”的已知控制點(diǎn)，利用測(cè)量的距離進(jìn)行空間后方交會(huì)，便得到接收機(jī)的位置。衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)可以利用衛(wèi)星的軌道參數(shù)計(jì)算。二、在進(jìn)行載波相位觀測(cè)時(shí)，在不同觀測(cè)時(shí)段，載波可以劃分為哪幾部分？首次觀測(cè)值后繼量測(cè)值通常表示為三、坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程舉例:WGS84大地坐標(biāo)系至80平面直角坐標(biāo)系： 方法一：先將WGS84大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成WGS84空間直角坐標(biāo)系，再將WGS84大地坐標(biāo)系，利用七參數(shù)（三個(gè)平移參數(shù)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，一個(gè)尺度變換參數(shù)）轉(zhuǎn)變成80空間直角坐標(biāo)系，在將80空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成80大地坐標(biāo)系，通過(guò)高斯投影，輸入相應(yīng)中央子

2、午線(xiàn)經(jīng)度L0，將其轉(zhuǎn)換成80平面直角坐標(biāo)系。方法二; 通過(guò)高斯投影，輸入相應(yīng)中央子午線(xiàn)經(jīng)度L0，先將WGS84大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成WGS84平面直角坐標(biāo)系，再利用四參數(shù)（兩個(gè)平移參數(shù)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，一個(gè)縮放參數(shù)）將WGS84平面直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化成80平面直角坐標(biāo)系。四、GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的基本過(guò)程1、數(shù)據(jù)傳輸2、建立坐標(biāo)系統(tǒng)1）打開(kāi)TGO軟件，功能Coordinate System Manager，進(jìn)入坐標(biāo)系統(tǒng)管理器。2）增加橢球，輸入橢球名稱(chēng)、長(zhǎng)半軸、扁率3）增加基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換（Molodensky），創(chuàng)建新的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換組。4）增加坐標(biāo)系統(tǒng)組5）選擇投影方式：橫軸墨卡托投影6）文件保存退出3 、新建項(xiàng)目1）

3、新建項(xiàng)目2）選擇模板(Metric米制單位模板).3）改變坐標(biāo)系統(tǒng)，選擇需要的坐標(biāo)系統(tǒng)。4、導(dǎo)入靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)(*.dat或RINEX)數(shù)據(jù)1）文件/導(dǎo)入2）修改測(cè)站名，天線(xiàn)高度，天線(xiàn)類(lèi)型，測(cè)量方法。5、處理Timeline6、處理GPS基線(xiàn)7、GPS網(wǎng)的無(wú)約束平差1)平差基準(zhǔn)WGS-84，進(jìn)行無(wú)約束平差。2)查看網(wǎng)平差報(bào)告。看迭代平差是否通過(guò)；如果不通過(guò)，選擇“交替的”加權(quán)策略3)再次進(jìn)行平差，直到通過(guò)為止。8、網(wǎng)的約束平差1) 平差基準(zhǔn)當(dāng)?shù)赝队盎鶞?zhǔn)。2)然后點(diǎn)擊觀測(cè)值，加載水準(zhǔn)面模型，輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)。3)點(diǎn)擊平差，進(jìn)行網(wǎng)的約束平差。9、成果輸出五、GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類(lèi)處理方法零類(lèi)設(shè)計(jì)：

4、即控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是對(duì)一個(gè)已知圖形結(jié)構(gòu)和觀測(cè)方案的自由GPS網(wǎng)確定最優(yōu)坐標(biāo)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于區(qū)域GPS網(wǎng)來(lái)說(shuō)，主要確定控制網(wǎng)的投影面和投影帶，一般要考慮現(xiàn)有坐標(biāo)系統(tǒng)的利用及其兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。一類(lèi)設(shè)計(jì)：即控制網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)，是在約定網(wǎng)的精度和觀測(cè)方案的情況下，求得最佳點(diǎn)位的優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究表明，盡管GPS對(duì)網(wǎng)形設(shè)計(jì)要求不十分嚴(yán)格，但是網(wǎng)形仍然影響著最后成果的精度。GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)主要考慮連接方式：即邊連接，點(diǎn)連接，重復(fù)設(shè)站比率，重測(cè)基線(xiàn)比率等。二類(lèi)設(shè)計(jì)：即觀測(cè)方案的最佳選擇。選擇觀測(cè)方案主要反映在選星計(jì)劃，行車(chē)路線(xiàn)，觀測(cè)時(shí)間和數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容。三類(lèi)設(shè)計(jì)：用GPS改造現(xiàn)有控制網(wǎng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。主要

5、考慮在什么地方加測(cè)GPS基線(xiàn)向量，加則多少。在設(shè)計(jì)時(shí)主要計(jì)算各種方案的經(jīng)費(fèi)、精度和可靠性。六、GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度控制指標(biāo)A基本精度指標(biāo)相鄰點(diǎn)弦長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)差 B基線(xiàn)解算質(zhì)量控制指標(biāo)基線(xiàn)本身限制：比率、參考變量、RMS網(wǎng)限制：數(shù)據(jù)剔除率、復(fù)測(cè)基線(xiàn)的長(zhǎng)度較差、坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差、獨(dú)立閉合環(huán)或者附和路線(xiàn)坐標(biāo)閉合差C網(wǎng)平差質(zhì)量控制指標(biāo)無(wú)約束平差中，基線(xiàn)分量的改正數(shù)（Vx，Vy，Vz）絕對(duì)值約束平差中，基線(xiàn)向量的改正數(shù)與經(jīng)過(guò)粗剔除后的無(wú)約束平差結(jié)果的同名基線(xiàn)相應(yīng)改正數(shù)的較差的絕對(duì)值 ，最弱邊相對(duì)中誤差七、推導(dǎo)偽距定位法的數(shù)學(xué)模型八、推導(dǎo)載波定位法的數(shù)學(xué)模型九、推導(dǎo)載波相位雙差數(shù)學(xué)模型假設(shè)

6、基準(zhǔn)衛(wèi)星為S1, S1的單差觀測(cè)方程為式(4-9)，S2的單差觀測(cè)方程為式(4-10)：將式(4-10)與式(4-9)求差可得：實(shí)際運(yùn)算中，必須首先將觀測(cè)方程進(jìn)行線(xiàn)性化。運(yùn)用泰勒級(jí)數(shù)將雙差觀測(cè)方程式(4-11)線(xiàn)性化后有：在雙差觀測(cè)方程中，如果兩個(gè)測(cè)站同步觀測(cè)n顆衛(wèi)星，則未知數(shù)中除了含有3個(gè)未知測(cè)站坐標(biāo)分量改正數(shù)外，還有n一1個(gè)載波相位雙差整周模糊度。其雙差誤差方程為：十、控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算1.點(diǎn)連接：同步環(huán)間僅有一個(gè)點(diǎn)相連接而構(gòu)成的異步網(wǎng)圖，如下圖所示。該異步環(huán)網(wǎng)圖：網(wǎng)中點(diǎn)數(shù)n6，同步環(huán)數(shù)（觀測(cè)時(shí)段數(shù)） c3，則：總基線(xiàn)數(shù)j總 1/2 c N(N-1)=9獨(dú)立基線(xiàn)數(shù)j獨(dú)c（N-1）=6必要

7、基線(xiàn)數(shù)j必n15多余基線(xiàn)數(shù)j多j獨(dú)j必1由此產(chǎn)生1個(gè)異步環(huán)的閉合條件平均設(shè)站次數(shù)m（cN）/n9/6=1.5(次) 2.邊連接：同步環(huán)間由一條邊相連接而構(gòu)成的異步環(huán)網(wǎng)圖。如下圖所示。該異步環(huán)網(wǎng)圖：網(wǎng)中點(diǎn)數(shù)n6，同步環(huán)數(shù)（觀測(cè)時(shí)段數(shù)） c6，則：總基線(xiàn)數(shù) j總1/2 c N(N-1)=18獨(dú)立基線(xiàn)數(shù) j獨(dú)c（N-1）=12必要基線(xiàn)數(shù) j必n15多余基線(xiàn)數(shù) j多j獨(dú)j必7由此產(chǎn)生1個(gè)異步環(huán)的閉合條件和6個(gè)重復(fù)基線(xiàn)條件平均設(shè)站次數(shù)m（cN）/n18/6=3(次) 3.邊點(diǎn)混合連接：既有點(diǎn)連接又有邊連接的GPS網(wǎng)，如下圖所示。23圖中：n6 ； c4 則：J總12；j獨(dú) 8；j必5；j多3有1個(gè)異步環(huán)閉合條件和2個(gè)重復(fù)基線(xiàn)條件。m4×3/62。由上可見(jiàn)，混合連接是一種較合理的布網(wǎng)方案（能保證網(wǎng)的精度與可靠性，同時(shí)工作量適中）。 4.網(wǎng)連接：相鄰?fù)江h(huán)間有兩個(gè)以上公共點(diǎn)相連接