第九章GS數(shù)據(jù)處理

第九章GPS測量數(shù)據(jù)處理§9.1概述

GPS數(shù)據(jù)處理：從原始的觀測值出發(fā)得到最終的測量定位成果。數(shù)據(jù)處理過程：GPS測量數(shù)據(jù)的基線向量解算、GPS基線向量網(wǎng)平差以及GPS網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平差等幾個階段。數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)傳輸

預處理基線解算網(wǎng)平差9.1.1數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是用專用電纜將接收機與計算機連接，并在后處理軟件的菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項后，便將觀測數(shù)據(jù)傳輸至計算機。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r進行數(shù)據(jù)分流，生成四個數(shù)據(jù)文件：

①載波相位和偽距觀測值文件②星歷參數(shù)文件

③電離層參數(shù)、UTC參數(shù)文件④測站信息文件

9.1.2預處理GPS數(shù)據(jù)預處理的目的是：①對數(shù)據(jù)進行檢驗，剔除粗差；②統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式，數(shù)據(jù)文件標準化；③找出整周跳變點并修復觀測值；④對觀測值進行各種模型改正。內(nèi)容1、GPS衛(wèi)星軌道方程的標準化2、衛(wèi)星鐘差的標準化3、觀測值文件的標準化①記錄格式標準化。②記錄項目標準化。③采樣密度標準化。④數(shù)據(jù)單位的標準化。

同步觀測值獨立基線解算§9.2GPS基線向量的解算（1）一、雙差觀測值模型（方程式的組成）單差(SD-SingleDifference)在同一歷元,不同測站同步觀測相同衛(wèi)星§9.2GPS基線向量的解算一、單差觀測值模型（方程式的組成）（1）載波相位觀測方程測站1、2相距較近時§9.2GPS基線向量的解算一、單差觀測值模型（方程式的組成）（2）雙差§9.2GPS基線向量的解算一、雙差觀測值模型（方程式的組成）（1）令于是§9.2GPS基線向量的解算如圖9-2，設分別為單位向量則有（9-5）（9-7）式(9-7)兩邊乘以得又（9-8）上式變?yōu)椤?.2GPS基線向量的解算式(9-7)兩邊乘以得(9-9)(9-9)+(9-9)得(9-10)同樣對于衛(wèi)星有(9-11)§9.2GPS基線向量的解算又由雙差觀測方程得到誤差方程§9.2GPS基線向量的解算設有個測站同時觀測顆衛(wèi)星個歷元則有載波相位觀測方程個單差方程個雙差方程個三差方程個§9.2GPS基線向量的解算解三差方程得到基線的近似解雙差誤差方程基線向量平差值§9.2GPS基線向量的解算精度評定單位權(quán)中誤差基線向量中任一分量的精度基線長在展開得由協(xié)因數(shù)傳播定律得基線長相對中誤差基線長度中誤差權(quán)的衰確定1如果劍同一銀歷元稠，還芬同步天觀測常了另訪一顆測衛(wèi)星Sk，則穩(wěn)同理過可得埋：在上裙面的偽法方潤程式盈中權(quán)P應如鞏何確浩定?各觀府測量啞是相以互獨忠立還狂是相埋關(guān)？冊是我判們必獵須關(guān)老注的施問題姻。1）單差組觀測仰量的爸相關(guān)簽性由單乖差的潤定義菌可知弟：觀曬測站1、2，于褲歷元t同步棄觀測槳衛(wèi)星Sj的觀樣測量蛙之差置為：權(quán)的左確定2式中恐各量粱表示蜓為：由矩倍陣表相示為批：權(quán)的嫌確定3由于E(尿t):單位臺矩陣由此些得：從上躲面的小協(xié)方罩差陣請可知辛，兩曠觀測冰站同購步觀反測兩潔顆不顯同衛(wèi)糟星的擱單差栽，其痛間是背不相蒼關(guān)的保。這攔一結(jié)寸論可幫推廣奪到一津般情湖況。(9倉-1畫8)觀測就量單竄差的駛方差演和協(xié)鹿方差病陣:權(quán)的寒確定42）雙差搏觀測鉆量的疤相關(guān)嘩性設在鋸觀測椅站1、2，與矩歷元t同步姑觀測淘衛(wèi)星Si、Sj、Sk,并取Si作為榮參考田星，瘡則：權(quán)的擋確定5式中底各量利表示猴為：由矩傲陣表稍示為朗：權(quán)的跑確定6由于由此排得：從上弦面的孟協(xié)方差差陣諷可知蘆，兩軌觀測逆站同聰步觀余測兩詳顆不瓣同衛(wèi)系星的俊雙差仇，其傾間是于相關(guān)羽的。起由此敞可得姥到權(quán)天陣：觀測糧量單哭差的菜方差尚和協(xié)剛方差辨陣:當同鹽步觀勉測nj顆衛(wèi)奧星時棄，相回應的冤權(quán)陣示為：權(quán)的跳確定7如果頸同步錄觀測愉歷元攪數(shù)為nt時，索則相獻應雙雨差的緣瑞權(quán)陣記為：權(quán)的姑確定8四、摧基調(diào)線向悼量解兵算結(jié)付果分吳析1.觀測遺值殘戴差分美析平差激處理棟時假慌定觀顧測值鞠僅存首在偶叫然誤吊差。膽理論上，民載波污相位劫觀測般精度見為1%周，漠即對L1波段板信號答觀測臉誤差泡只有2m存m。因猜而當胸偶然粘誤差聲達1c傅m時，袍應認險為觀扛測值蹄質(zhì)量拌存在伶系統(tǒng)取誤差獄或粗鋸差。體當殘斗差分棍布中僅出現(xiàn)肢突然貸的跳懸變時卡，表須明周浮跳未獻處理愿成功埋。2畢.基線金向量吸環(huán)閉制合差播的計指算及按檢核由同時列段的宵若干房誠基線篇向量召組成居的同寧步環(huán)羞和不厲同時樸段的狼若干管基線屠向量工組成嘆的異昌步環(huán)謹，其盾閉合強差應核滿足臺相應父等級遷的精堅度要陶求，沿小于沒相應侵等級難的限光差值待?；季€向劑量檢千核合并格后派，便腿可進部行基氏線向督量網(wǎng)頃的平林差計蠅算（盞以解蝦算的林基線攻向量蒜作為葬觀測慕值進底行無撓約束慕平差拋）。支平差他后求盆得各GP繪S之間縫的相遼對坐殲標差竿值，襯加上場基準旅點的量坐標恒值，腳求得魚各GP受S點的卻坐標暖。3.基線辛長度弄的精脂度基線處覆理后今基線第長度賤中誤何差應呆在標滿稱精值度值社內(nèi)。課多數(shù)野接收沙機的你基線償長度顧標稱貸精度擺為5~世10±1~奇2p望pm·D（mm）.對于20剪km以內(nèi)厘的短嗚基線丑，單嶼頻數(shù)欺據(jù)通刪過差全分處堅理可成有效韻地消乘除電魯離層與影響退，從撤而確盤保相凍對定揉位結(jié)敬果的熄精度察。當岸基線學長度蠢增長皆時，逆雙頻要接收靜機消晉除電轎離層桂的影齡響將希明顯糾優(yōu)于烏單頻肅接收暢機數(shù)織據(jù)的嚷處理拆結(jié)果緊。4.雙差鵲固定吃解與靠雙差余實數(shù)宏解理論誦上整譜周未本知數(shù)N是一刑整數(shù)沒，但糧平差概解算凳得的追是一孕實數(shù)愉，稱刑為雙蹦差實救數(shù)解戲。將蜘實數(shù)勇確定潮為整損數(shù)在梅進一蝦步平怖差時拘不作抖為未偏知數(shù)桿求解鋒時，測這樣紙的結(jié)靠果稱寒為雙彎差固挺定解沸。短提基線宋情況匯下可怎以精螞確確守定整靈周未斜知數(shù)今，因痛而其蘇解算默結(jié)果午優(yōu)于崗實數(shù)晶解，升但兩膀者之寬間的稈基線復向量碗坐標胸應符逆合良潑好（劑通常丑要求禾其差茄小于5c顛m）。生當雙拼差固望定解更與實嫂數(shù)解訂的向行量坐夕標差伙達分騙米級姐時，跳則處猜理結(jié)角果可拾能有盈疑，趕其中稈原因臉多為鞭觀測砍值質(zhì)欲量不捏佳。學基線活長度旋較長禾時，腥通常立以雙副差實讀數(shù)解荒為佳鬧?！?倦.3者GP桿S定位茂成果蛛的坐致標轉(zhuǎn)脊換GP竟S坐標已定位摩成果嫁（包胳括單桑點定繳位的號坐標捏以及擾相對定剛位中應解算度的基疏線向哨量）伙屬于WG紹S-浴84大地慌坐標筑系，漂而實屆用的相測量閱成果看往往拳是屬隨于某虎一國傷家坐死標系螞或地瀉方坐帖標系禾（或韻叫局霜部的票，參喜考坐呢標系黃）。認參考葬坐標常系與WG嶼S-隨84坐標組系之洋間一室般存忌在著叨平移披和旋瞎轉(zhuǎn)的壇關(guān)系皂。實搬際應科用中計必須扒研究GP駐S成果傷與地尋面參薦考坐丙標系訊統(tǒng)的述轉(zhuǎn)換螺關(guān)系個。一、GP里S定位頭結(jié)果叢的表畏示方戴法單點擋定位鼓確定的是點點在WG虧S-稱84坐標吩系中俘的位鐮置。廚大地獅測量暑中點緒的位綠置常戲用大宴地緯來度B，大子地經(jīng)鹿度L和大糧地高H表示拋，也倉常用真三維增直角設坐標X，Y，Z表示獵。相對定魯位確吉定的是嘩點之護間的劃相對泛位置毛，因州而可五以用沸直角羞坐標芝差ΔX，ΔY，ΔZ表示急，也滋可以擾用大憂地坐班標差ΔB、ΔL和ΔH表示蕉。二、GP杰S定位芬成果毅的坐甜標轉(zhuǎn)訴換將WG中S-恨84坐標斤轉(zhuǎn)換磁到地博方坐裂標的擴方法仿：利用畝重合鍵點的卸三維匙大地剝坐標適進行逮坐標立轉(zhuǎn)換利用硬重合融點的豎三維巷直角瓣坐標見進行碑坐標去轉(zhuǎn)換利用謙已知浪重合暗點的衣二維攪高斯興平面服坐標泊進行固坐標鑼轉(zhuǎn)換利用偉已知欄重合頁點的臣二維專大地回平面所坐標翼進行催坐標茫轉(zhuǎn)換9.抖4基線紐奉向量餐網(wǎng)平療差差GP圓S基線回向量消網(wǎng)的類平差吃分為堪三種噸類型潤：經(jīng)典左的自罷由網(wǎng)協(xié)平差（無燦約束響平差桑）：平定差時婚固定月網(wǎng)中勢某一送點的日坐標呀，平經(jīng)差的珍主要樓目的徒是檢掘驗網(wǎng)藥本身突的內(nèi)準部符墨合精皺度以貼及基諷線向炭量之敵間有圣無明肉顯的恨系統(tǒng)蛛誤差少和粗淚差，廚同時蜘為用GP我S大地停高與膏公共極點正答高（每或正撇常高伴）聯(lián)懇合確蛾定GP績S網(wǎng)點博的正故高（頑或正泰常高討）提替供平脹差處凱理后結(jié)的大楚地高氣程數(shù)精據(jù)；非自探由網(wǎng)否平差昂（約束緞平差脾）：平構(gòu)差時救以國較家大轎地坐閃標系予或地皮方坐個標系聚的某詞些點布的坐光標，偵邊長增和方賽位角畝為約垃束條坊件，訊顧及GP責S網(wǎng)與禍地面服網(wǎng)之華間的詠轉(zhuǎn)換喜參數(shù)為進行答平差略計算GP斬S網(wǎng)與癢地面啄網(wǎng)聯(lián)席合平術(shù)差：除了GP導S基線升向量盟觀測輪值和熱約束鋼數(shù)據(jù)違以外毀，還超有地蛙面常俯規(guī)測鴉量值雪如邊聯(lián)長、盛方向荷和高本差等猾，將錦這些架數(shù)據(jù)勉一并斥進行縱平差約。一、GP帳S基線緩向量鑄網(wǎng)的映無約叫束平茶差進行幫三維焰無約支束平壞差時范，需災要引夫入位練置基聲準，海引入填的位蓮置基噸準不貞應引道起觀必測值卻的變韻形和疾改正揭。引雕入位退置基駛準的嚼方法蒸有三轉(zhuǎn)種，候一是跡網(wǎng)中刃有高岡級的GP市S點時禿，作傷為網(wǎng)沾平差悟時的遞位置購基準俗；二奔是取探網(wǎng)中瘦任一羊點的尸偽距奏定位自坐標鞏作為葉固定荒網(wǎng)點朱坐標緞的起凈算數(shù)年據(jù)；浪第三鋪種方幕法是疊引入唱合適柏的近凈似坐習標系火統(tǒng)下株的虧謊秩自擁由網(wǎng)跳基準航。1.誤差煤方程槳的列五立誤差解方程睜的列陣立矩陣戴形式新為：權(quán)Pi1對于淹一端霉為固算定點談的基選線向勻量，翠其誤凈差方雅程式促為：矩陣瞇形式底為：權(quán)PijT分布握檢驗檢驗采自由草網(wǎng)的嘩基線思向量笨是否牲含有志粗差大，要客求基候線向撇量改棟正數(shù)蝴不超族過頂呆級基互線距抄離中示誤差失的3倍值二、GP料S基線老向量慌網(wǎng)的賄三維桑約束代平差三維珍約束頌平差當在國決家大維地坐嚇標系察中進構(gòu)行，將地手面已垂知點析的方沿位、轟邊長尸作為柔基準互約束奮條件微，由顯此建唇立基切線向情量的冒觀測膨方程悄。三、GP航S基線延向量緞網(wǎng)的痰三維統(tǒng)聯(lián)合體平差三維侍將地嘗面已劑知點姜的方咬位、蔽邊長涂作為體基準冷約束矩條件剪，同濟時顧烈及地吼面測握量中油的常箭規(guī)觀帆測值廉如方懇向、好距離扭、天淚頂距戲等的待平差果。四、GP饅S基線匠向量舍網(wǎng)的誰二維聞約束崇平差以一匹個已圣知點拐坐標科和已載知基慘線的癢方向碰作為詢起算砌數(shù)據(jù)勿，平膜差時筒將GP私S基線次向量典觀測野值及椅其方蕩差陣酷轉(zhuǎn)換疊到國賤家（耐或地荒方）瓣坐標看系的紫二維溜平面?。ɑ蛟馇蛎婕儯┥嫌?，然蔥后在有國家租（或榴地方建）坐模標系淹中進遼行二套維約紫束平雜差。陵轉(zhuǎn)換銀后的GP盤S基線摸向量赤網(wǎng)與夠地面覺網(wǎng)在印一個民起算柴點上艦位置違重合直，在愧一條眾空間捎基線側(cè)方向性上重牌合。照這種黎轉(zhuǎn)換訓方法師避免仗了三伙維基只線網(wǎng)廢轉(zhuǎn)換尖成二五維向葛量時暫地面曲網(wǎng)大欲地高懇不準屑確引豪起的伴尺度油誤差赴和變測形，廢保證GP詞S網(wǎng)轉(zhuǎn)霞換后笛整體紗及相媽對幾霸何關(guān)艙系的桌不變漫性。扭轉(zhuǎn)換孤后，者二維棵基線枝向量模網(wǎng)與彎地面或網(wǎng)之偷間只律存在慢尺度跨差和滅殘余躲的定幫向差比，因簽而進猾行二肚維約貝束平拉差時畫只要率考慮階兩網(wǎng)退之間裁的尺抵度差嗚參數(shù)案和殘叼余定雖向差涼參數(shù)晉。已知叉點兼窩容性辛檢驗檢驗供已知難點的太兼容代性時核，要潛求二納維約終束基躺線向汗量的革改正駕數(shù)與冰剔除季了粗訴差的憂同名感基線悠向量義相應狀改正攪數(shù)之掙差應欄符合烈下列遺要求§9能.5雹G捐PS高程傳統(tǒng)幅地面注測量衣：平面勸位置拒：參貌考橢漆球為炎基準搶面；串測角湊量邊高程索：大魄地水寸準面敞或似題大地吩水準艱面，誼水準唐測量GP柳S定位宮：同身時確多定三箱維位休置，棄大地盟高基乘于特晶定橢聚球大地襖高惕正背高（學正常天高）GP梨S高程高程撲系統(tǒng)怒：確睛定與滴高程咳有關(guān)儉的參鞏考面礎(chǔ)及高奸程定澇義大地家高：地面廉點沿白通過跨該點赤的橢嚷球面歪法線向到橢球桑面的距生離。H（幾鼻何量切，不報具備耽物理喝意義蜘）正高償：沿地伍面點蝦與基荷準面亮間各貍個重爬力等擦位面引的垂榮線所冷量得思的距喘離。Hg（物夠理定解義，叉難以熔直接剪測定灰）正常憶高：地面品點沿林通過貍該點踏的正禍常重暴力線癥方向泡到似大漁地水子準面的距妥離。Hr大地癢水準擔面、奸似大愧地水列準面鑒、參鞋考橢免球面似大舒地水橡準面:從地毒面點狡沿正昂常重逼力線壩量取冷正常婆高所邊得端喉點構(gòu)狼成的汪封閉碗曲面邁。高程垃系統(tǒng)盲之間略的轉(zhuǎn)回換關(guān)寫系1）大列地水植準面塊差距雷：沿心法線大地束水準咽面→參葵考橢恰球面距離hg。2）高程位異常ζ：沿墓正常曉重力沿線方穩(wěn)向，灘似大控地水翠準面未→參亮考橢嗚球面德的距座離，相稱為3）大歡地高曠與正從高之廣間的悲關(guān)系吊可以般表示輪為：秋H=差Hg+鉤hg4）大步地高答與正段常高樓之間拉的關(guān)緊系可州以表但示為坑：H=Hr+ζGP鳥S水準正高腔、正憤常高偷：采薯用水安準測靜量或慘重力稠測量蘆方法搭，成村本高很效率唇低GP霧S水準澤：利校用GP掛S技術(shù)爬測定饅點的墊正高挑或正決常高機。兩方悼面：GP院S大地宅高；黎確定渡大地董水準灶面差襪距或數(shù)高程姜異常冊。GP槍S高程目前薦計算GP膏S正常糊高Hr的主鑒要方炊法一、GP天S水準姜高程(G詳PS水準)二、GP芳S水準緩重力斬高程三、GP襪S三角喇高程繪等欄值線捐法解析曾內(nèi)插腥法曲面尤擬合板法移動醒曲面瞎法地形茶改正歌法多項區(qū)式擬努合法三次拐樣條墨曲線Ak編im免a法等值陣線圖除法通過荒水準準聯(lián)測憐求出尾若干通已知阻點的態(tài)正常嗎高結(jié)合誓大地妹高求籍得已盜知的姿高程清異常展繪化在圖厘紙上內(nèi)插繩出未跪知點頃的高潑程異欄常求出應未知嗎點的鑒正常僻高解析誰內(nèi)插嬸法曲線錘內(nèi)插曲面圣內(nèi)插曲線風內(nèi)插根據(jù)戴已知身點的育坐標墨和高脆程異黎常擬合甘出測留線方向向的鋪似大族地水寒準面內(nèi)插據(jù)出未什知點潤的高裹程異謹常求出劣未知決點的橡正常遵高適用脈于GP些S點布塔設成蠻測線栽形式多項稼式內(nèi)斤插法幾何虜內(nèi)插蛙法適造合于歡既有蓄正高如又有熊大地葛高的幼點并沫且分尊布和畜密度施都較溜為合躺適的覽地方秀。該方臘法沒抹考慮栗大地彈水準苗面起駛伏變董化，除僅適筍用于健大地挖水準引面較噸為光重滑的查地區(qū)曲面即擬合羞精度滔評定為了剛能客紙觀地求評定GP沙S水準億計算牧的精波度，子在布脆設幾忍何水害準聯(lián)書測點鉛時，秧適當府多聯(lián)惡測幾涂個GP巨S點，掩其點算位也惕應均膀勻地矛分布戰(zhàn)在全御網(wǎng)，塊以作選外部靜檢核換用。(1筆)內(nèi)符喇合精熄度根據(jù)藝參與駐擬合棟計算旋已知母點的僑值值與營擬合禍值，用求擬虜合殘黃差，按難下式采計算GP帖S水準贏擬合調(diào)計算很的內(nèi)彈符合溪精度。(2裕)外符刪合精魔度其中n為檢猴核點略數(shù)。根據(jù)稼檢驗羽點殺值與源擬合屯值憑之差盞，按糖下式閥計算GP去S水準憶的外撕符合歇精度M。(3團)務GP饑S水準鐘精度藍評定等級

允許殘差（mm）

三等幾何水準測量

四等幾何水準測量

普通幾何水準測量

①根據(jù)賠檢核組點至挑已知桐點的片距離L（單給位：屋公里等），毒按下桶表計都算檢日核點完擬合脖殘差蠻的限窯值，腹以此六來評柴定GP棒S水準掏所能動達到挑的精沉度。②用GP桑S水準紅求出裳的GP渠S間的要正常兵高程蹄差，愚在已五知點餃間組巨成附鏈合或份閉合雄高程較導線搭，按菌計算鵲的閉矛合差W與下騰表中壞允許設殘差完比較筋，來西衡量GP壺S水準翼達到秘的精深度。(4訪)外圍相點的善精度剃估算其中堡：D是待榜求點鞭至最鵝近已癢知點效的距廢離（溜單位詢?yōu)楣劾铮┳?，系?shù)a,銀c可根吉據(jù)測僅區(qū)部職分外處圍檢擱核點西按上庫式計先算出妥。各種石擬合昌模型繳都不析宜外壟推，壩但在菊實際膠工作倡中，努測區(qū)的GP勺S點不閑可能紅全部唯都包詞含在剩已知敞點連邪成的幕幾何沫圖形秤內(nèi)。述對這法些外講圍點等，GP鼓S水準酒計算授時只混能外先推，篇外推穩(wěn)點的蚊殘差V按下帥式來昌估算北：提高GP臉S水準肅精度劣的措繡施1.提高異大地強高（泉差）廊測定孕的精乏度其措榆施主渴要有熟：(1牌)提高必局部GP綠S網(wǎng)基防線解爐算的異起算倉點坐殿標的筋精度研究班表明焰，當清起算妖點坐本標有10藍m誤差灘時，歡對其唇他GP吃S點的高才程會仿產(chǎn)生10匠mm的誤挑差。炊因此性，應訴盡量役采用尚國家A、B級GP長S網(wǎng)點受為局膝部GP忍S網(wǎng)的節(jié)起算墳點。(2熄)改善GP瓦S星歷差的精孫度有關(guān)壯文獻響分析德表明勞，用