GPSRTK測(cè)量及數(shù)據(jù)處理課件

GPS技術(shù)與應(yīng)用1GPS技術(shù)與應(yīng)用1

第四章GPS靜態(tài)測(cè)量在控制測(cè)量中的應(yīng)用2第四章2第一節(jié)、測(cè)前工作第二節(jié)、實(shí)施測(cè)量第三節(jié)、數(shù)據(jù)處理第四節(jié)、測(cè)后工作3第一節(jié)、測(cè)前工作3第一節(jié)、測(cè)前工作一、熟悉項(xiàng)目：一項(xiàng)GPS測(cè)量工程項(xiàng)目，往往是由工程發(fā)包方、上級(jí)主管部門或其他單位或部門提出，由GPS測(cè)量隊(duì)伍具體實(shí)施。對(duì)于一項(xiàng)GPS測(cè)量工程項(xiàng)目，一般有如下一些要求：測(cè)區(qū)位置及其范圍：測(cè)區(qū)的地理位置、范圍，控制網(wǎng)的控制面積。用途和精度等級(jí)：控制網(wǎng)將用于何種目的，其精度要求是多少，要求達(dá)到何種等級(jí)。點(diǎn)位分布及點(diǎn)的數(shù)量：控制網(wǎng)的點(diǎn)位分布、點(diǎn)的數(shù)量及密度要求，是否有對(duì)點(diǎn)位分布特殊要求的區(qū)域。提交成果的內(nèi)容：用戶需要提交哪些成果，所提交的坐標(biāo)成果分別屬于哪些坐標(biāo)系，所提交的高程成果分別屬于哪些高程系統(tǒng)，除了提交最終的結(jié)果外，是否還需要提交原始數(shù)據(jù)或中間數(shù)據(jù)等。時(shí)限要求：對(duì)提交成果的時(shí)限要求，即何時(shí)是提交成果的最后期限。投資經(jīng)費(fèi)：對(duì)工程的經(jīng)費(fèi)投入數(shù)量。4第一節(jié)、測(cè)前工作一、熟悉項(xiàng)目：一項(xiàng)GPS測(cè)量工程項(xiàng)目，往往是二、GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)：項(xiàng)目來源：介紹項(xiàng)目的來源、性質(zhì)。即項(xiàng)目由何單位、部門下達(dá)、發(fā)包，屬于何種性質(zhì)的項(xiàng)目。測(cè)區(qū)概況：介紹測(cè)區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、交通條件、通訊條件等。這可為今后工程施測(cè)工作的開展提供必要的信息。如在施測(cè)時(shí)作業(yè)時(shí)間、交通工具的安排，電力設(shè)備使用，通訊設(shè)備的使用。工程概況：介紹工程的目的、作用、要求、GPS網(wǎng)等級(jí)（精度）、完成時(shí)間、有無特殊要求等。技術(shù)依據(jù)：介紹工程所依據(jù)的測(cè)量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的技術(shù)要求等?，F(xiàn)有測(cè)繪成果：介紹測(cè)區(qū)內(nèi)及與測(cè)區(qū)相關(guān)地區(qū)的現(xiàn)有測(cè)繪成果的情況。如已知點(diǎn)、測(cè)區(qū)地形圖等。施測(cè)方案：介紹測(cè)量采用的儀器設(shè)備的種類、采取的布網(wǎng)方法等。5二、GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)：項(xiàng)目來源：介紹項(xiàng)目的來源、性質(zhì)。即項(xiàng)

作業(yè)要求：規(guī)定選點(diǎn)埋石要求、外業(yè)觀測(cè)時(shí)的具體操作規(guī)程、技術(shù)要求等，包括儀器參數(shù)的設(shè)置（如采樣率、截止高度角等）、對(duì)中精度、整平精度、天線高的量測(cè)方法及精度要求等。觀測(cè)質(zhì)量控制：介紹外業(yè)觀測(cè)的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項(xiàng)限差要求等。如數(shù)據(jù)刪除率、RMS值、RATIO值、同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差、相鄰點(diǎn)相對(duì)中誤差、點(diǎn)位中誤差等。數(shù)據(jù)處理方案：詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理方案，包括基線解算和網(wǎng)平差處理所采用的軟件和處理方法等內(nèi)容。對(duì)于基線解算的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：基線解算軟件、參與解算的觀測(cè)值、解算時(shí)所使用的衛(wèi)星星歷類型等。對(duì)于網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：網(wǎng)平差處理軟件、網(wǎng)平差類型、網(wǎng)平差時(shí)的坐標(biāo)系、基準(zhǔn)及投影、起算數(shù)據(jù)的選取等。提交成果要求：規(guī)定提交成果的類型及形式。6作業(yè)要求：規(guī)定選點(diǎn)埋石要求、外業(yè)觀測(cè)時(shí)的具體操作規(guī)程、技術(shù)

三、測(cè)繪資料的搜集與整理：需要收集整理的資料主要包括測(cè)區(qū)及周邊地區(qū)可利用的已知點(diǎn)的相關(guān)資料（點(diǎn)之記、坐標(biāo)等）和測(cè)區(qū)的地形圖等。四、儀器的檢驗(yàn):各種儀器包括GPS接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備、氣象儀器等進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保它們能夠正常工作。五、踏勘、選點(diǎn)埋石：綜合應(yīng)用地形圖、遙感圖、攝影圖和有關(guān)點(diǎn)之記進(jìn)行選點(diǎn)、埋石等設(shè)計(jì)工作。7三、測(cè)繪資料的搜集與整理：7第二節(jié)、測(cè)量實(shí)施

一、實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況點(diǎn)位情況（點(diǎn)的位置、上點(diǎn)的難度等）、測(cè)區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民風(fēng)民俗、交通狀況、測(cè)量人員生活安排等。二、衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào)：需要評(píng)估障礙物對(duì)GPS觀測(cè)可能產(chǎn)生的不良影響。三、確定作業(yè)方案：根據(jù)衛(wèi)星狀況、測(cè)量作業(yè)的進(jìn)展情況、以及測(cè)區(qū)的實(shí)際情況，確定出具體的布網(wǎng)和作業(yè)方案。8第二節(jié)、測(cè)量實(shí)施

一、實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況8

一）、選點(diǎn)：為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10

~15

高度角以上不能有成片的障礙物。為減少各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)方便的地方。測(cè)站應(yīng)選擇在易于保存的地方9一）、選點(diǎn)：9

二）、布網(wǎng)：（一）、GPS基線向量網(wǎng)的等級(jí)：依據(jù)國家測(cè)量規(guī)范、各行業(yè)測(cè)量規(guī)范、任務(wù)要求來定等級(jí)。以下用國家GPS測(cè)量規(guī)范為例說明GPS網(wǎng)等級(jí)的分類情況。根據(jù)我國1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了A、B、C、D、E五個(gè)級(jí)別。10二）、布網(wǎng)：101、網(wǎng)的精度指標(biāo)111、網(wǎng)的精度指標(biāo)112、各等級(jí)網(wǎng)的主要作用：

A級(jí)網(wǎng)一般為區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域動(dòng)力學(xué)網(wǎng)；B級(jí)網(wǎng)為國家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng)；C級(jí)網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；D級(jí)網(wǎng)為工程控制網(wǎng)；E級(jí)網(wǎng)為測(cè)圖網(wǎng)。此外，美國聯(lián)邦大地測(cè)量分管委員會(huì)（FederalGeodeticControlSubcommittee-FGCS）在1988年公布的GPS相對(duì)定位的精度標(biāo)準(zhǔn)中有一個(gè)AA級(jí)的等級(jí)，此等級(jí)的網(wǎng)一般為全球性的坐標(biāo)框架。122、各等級(jí)網(wǎng)的主要作用：12

(二）、GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個(gè)基本概念及網(wǎng)特征條件：在進(jìn)行GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)前，必須明確有關(guān)GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個(gè)概念，掌握網(wǎng)的特征條件計(jì)算方法：1、GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個(gè)概念1）、觀測(cè)時(shí)段：某一測(cè)站上開始接收衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停止，連續(xù)觀測(cè)時(shí)間段，簡稱時(shí)段。2）、同步觀測(cè)：兩臺(tái)或更多接收機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測(cè)。

3）、同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或三臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。

4）、獨(dú)立觀測(cè)環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)（非同步觀測(cè)）獲得的基線向量，所構(gòu)成的閉合環(huán)，稱獨(dú)立觀測(cè)環(huán)。

5）、異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有異步觀測(cè)的基線向量，該多邊形環(huán)路稱為異步觀測(cè)環(huán)。13(二）、GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個(gè)基本概念及網(wǎng)特征條件：13

6）、獨(dú)立基線：對(duì)于N臺(tái)接收機(jī)所構(gòu)成的同步環(huán)中，獨(dú)立基線數(shù)J獨(dú)=N-1。獨(dú)立基線的選擇以不構(gòu)成環(huán)為原則。7）、非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線以外的其它基線叫非獨(dú)立基線。非獨(dú)立基線數(shù)等于總基線數(shù)減去獨(dú)立基線數(shù)。2臺(tái)3臺(tái)4臺(tái)5臺(tái)146）、獨(dú)立基線：對(duì)于N臺(tái)接收機(jī)所構(gòu)成的同步環(huán)中，獨(dú)立基N臺(tái)接收機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個(gè)時(shí)段包含的GPS基線（GPS邊）數(shù)為：J=N（N-1）/2N臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)所構(gòu)成的同步圖形示例15N臺(tái)接收機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個(gè)時(shí)段包含的GPS基線（GPS邊

2、GPS網(wǎng)的特征條件計(jì)算：C為觀測(cè)時(shí)段數(shù)，n為網(wǎng)點(diǎn)數(shù)；m為每點(diǎn)的平均設(shè)站次數(shù)；N為接收機(jī)數(shù)。1）、觀測(cè)時(shí)段數(shù)：C=n·m/N2）、總基線數(shù)：J總=C·N·(N-1)/23）、必要基線數(shù)：J必=n-1C=5·6/5/3=2C=4·6/4/3=2必要基線4條必要基線3條162、GPS網(wǎng)的特征條件計(jì)算：2）、總基線數(shù)：J總=C·

2、GPS網(wǎng)的特征條件計(jì)算：C為觀測(cè)時(shí)段數(shù)，n為網(wǎng)點(diǎn)數(shù)；m為每點(diǎn)的平均設(shè)站次數(shù)；N為接收機(jī)數(shù)。4）、獨(dú)立基線數(shù)：J獨(dú)=C·(N-1)5）、多余基線數(shù)：J多=C·(N-1)-(n-1)沒有多余基線多余1條172、GPS網(wǎng)的特征條件計(jì)算：4）、獨(dú)立基線數(shù)：J獨(dú)=C（三）、GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式GPS網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種：跟蹤站式、會(huì)戰(zhàn)式、多基準(zhǔn)站式、同步圖形擴(kuò)展式、單基準(zhǔn)站式1、跟蹤站式：

1）、布網(wǎng)形式：若干臺(tái)接收機(jī)長期固定安放在測(cè)站上，進(jìn)行常年、不間斷的觀測(cè)，即一年觀測(cè)365天，一天觀測(cè)24小時(shí)，這種觀測(cè)方式很象是跟蹤站，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式。

2）、特點(diǎn)：采用跟蹤站式的布網(wǎng)形式布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，接收機(jī)在各個(gè)測(cè)站上進(jìn)行了不間斷的連續(xù)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間長、數(shù)據(jù)量大，而且在處理采用這種方式所采集的數(shù)據(jù)時(shí)，一般采用精密星歷，因此，采用此種形式布設(shè)的GPS網(wǎng)具有很高的精度和框架基準(zhǔn)特性。18（三）、GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式GPS網(wǎng)常用的

每個(gè)跟蹤站為保證連續(xù)觀測(cè)，一般需要建立專門的永久性建筑即跟蹤站，用以安置儀器設(shè)備，這使得這種布網(wǎng)形式的觀測(cè)成本很高。此種布網(wǎng)形式一般用于建立GPS跟蹤站（AA級(jí)網(wǎng)），對(duì)于普通用途的GPS網(wǎng)，由于此種布網(wǎng)形式觀測(cè)時(shí)間長、成本高，故一般不被采用。19每個(gè)跟蹤站為保證連續(xù)觀測(cè)，一般需要建立專門的永2、會(huì)戰(zhàn)式1）、布網(wǎng)形式在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，一次組織多臺(tái)GPS接收機(jī)，集中在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時(shí)，所有接收機(jī)在若干天的時(shí)間里分別在同一批點(diǎn)上進(jìn)行多天、長時(shí)段的同步觀測(cè)，在完成一批點(diǎn)的測(cè)量后，所有接收機(jī)又都遷移到另外一批點(diǎn)上進(jìn)行相同方式的觀測(cè)，直至所有的點(diǎn)觀測(cè)完畢，這就是所謂的會(huì)戰(zhàn)式的布網(wǎng)。2）、特點(diǎn)采用會(huì)戰(zhàn)式布網(wǎng)形式所布設(shè)的GPS網(wǎng)，因?yàn)楦骰€均進(jìn)行過較長時(shí)間、多時(shí)段的觀測(cè)，所以可以較好地消除SA等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。此種布網(wǎng)方式一般用于布設(shè)A、B級(jí)網(wǎng)。202、會(huì)戰(zhàn)式1）、布網(wǎng)形式203、多基準(zhǔn)站式1）布網(wǎng)形式：所謂多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式就是有若干臺(tái)接收機(jī)在一段時(shí)間里長期固定在某幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行長時(shí)間的觀測(cè)，這些測(cè)站稱為基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測(cè)的同時(shí)，另外一些接收機(jī)則在這些基準(zhǔn)站周圍相互之間進(jìn)行同步觀測(cè)。213、多基準(zhǔn)站式1）布網(wǎng)形式：所謂多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式就是有若

2）、特點(diǎn)：采用多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式所布設(shè)的GPS網(wǎng)，由于在各個(gè)基準(zhǔn)站之間進(jìn)行了長時(shí)間的觀測(cè)，因此，可以獲得較高精度的定位結(jié)果，這些高精度的基線向量可以作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架。另外，其余的進(jìn)行了同步觀測(cè)的接收機(jī)間除了自身間有基線向量相連外，它們與各個(gè)基準(zhǔn)站之間也存在有同步觀測(cè)，因此，也有同步觀測(cè)基線相連，這樣可以獲得更強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)。222）、特點(diǎn)：采用多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式所布設(shè)的GPS網(wǎng)，由于4、同步圖形擴(kuò)展式1）、布網(wǎng)形式：所謂同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式，就是多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。2）、特點(diǎn)：同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式具有擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡單的優(yōu)點(diǎn)。同步圖形擴(kuò)展式是布設(shè)GPS網(wǎng)最常用的一種布網(wǎng)形式。也是我們需要重點(diǎn)掌握的一種布網(wǎng)形式。3）、作業(yè)方式：主要以下幾種式：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式。234、同步圖形擴(kuò)展式1）、布網(wǎng)形式：所謂同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形

（1）點(diǎn)連式：觀測(cè)作業(yè)方式

所謂點(diǎn)連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間只通過一個(gè)公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有3臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得2個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了n個(gè)時(shí)段后，就可以最多測(cè)得2n個(gè)新點(diǎn)。

特點(diǎn)

點(diǎn)連式觀測(cè)作業(yè)方式的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速；它的缺點(diǎn)是圖形強(qiáng)度低，如果連接點(diǎn)發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。24（1）點(diǎn)連式：24（2）邊連式觀測(cè)作業(yè)方式：所謂邊連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。這樣，當(dāng)有3臺(tái)儀器共同同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得1個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了n個(gè)時(shí)段后，就可以最多測(cè)得n個(gè)新點(diǎn)。特點(diǎn)：邊連式觀測(cè)作業(yè)方式具有較好的圖形強(qiáng)度和較高的作業(yè)效率。25（2）邊連式觀測(cè)作業(yè)方式：所謂邊連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的（2）邊連式26（2）邊連式26（3）、網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式所謂網(wǎng)連式就是在作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。這種作業(yè)方式需要4臺(tái)以上接收機(jī)。特點(diǎn)采用網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式所測(cè)設(shè)的GPS網(wǎng)具有很強(qiáng)的圖形強(qiáng)度，但網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。27（3）、網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式27（4）、混連式觀測(cè)作業(yè)方式：在實(shí)際的GPS作業(yè)中，一般并不是單獨(dú)采用上面所介紹的某一種觀測(cè)作業(yè)模式，而是根據(jù)具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業(yè)，這樣一種觀測(cè)作業(yè)方式就是所謂的混連式。特點(diǎn)：混連式觀測(cè)作業(yè)方式是我們實(shí)際作業(yè)中最常用的作業(yè)方式，它實(shí)際上是點(diǎn)連式、邊連式和網(wǎng)連式的一個(gè)結(jié)合體。28（4）、混連式觀測(cè)作業(yè)方式：在實(shí)際的GPS作業(yè)中，一般并不是①②③④⑤⑥⑦⑧思考：在麥廬園校區(qū)如何布設(shè)GPS控制網(wǎng)？29①②③④⑤⑥⑦⑧思考：295、單基準(zhǔn)站式（星狀網(wǎng)）1）、布網(wǎng)形式：單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)方式有時(shí)又稱作星形網(wǎng)方式，它是以一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在某個(gè)測(cè)站上連續(xù)開機(jī)觀測(cè)，其余的接收機(jī)在此基準(zhǔn)站觀測(cè)期間，在其周圍流動(dòng)，流動(dòng)的接收機(jī)每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就與基準(zhǔn)站間測(cè)得一條同步觀測(cè)基線，所有這樣測(cè)得的同步基線就形成了一個(gè)以基準(zhǔn)站為中心的星形。流動(dòng)的接收機(jī)有時(shí)也稱為流動(dòng)站。2）、特點(diǎn)：單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)方式的效率很高，但是由于各流動(dòng)站一般只與基準(zhǔn)站之間有同步觀測(cè)基線，故圖形強(qiáng)度很弱，為提高圖形強(qiáng)度，一般需要每個(gè)測(cè)站至少進(jìn)行兩次觀測(cè)基準(zhǔn)站流動(dòng)站305、單基準(zhǔn)站式（星狀網(wǎng)）1）、布網(wǎng)形式：單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)方式

三）、GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:

GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地提高效率，努力降低成本。因此，在進(jìn)行GPS的設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)時(shí)，既不能脫離實(shí)際的應(yīng)用需求，盲目地追求不必要的高精度和高可靠性；也不能為追求高效率和低成本，而放棄對(duì)質(zhì)量的要求。31三）、GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:31

（一）、提高GPS網(wǎng)可靠性的方法

增加觀測(cè)期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)):在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，適當(dāng)增加觀測(cè)期數(shù)（時(shí)段數(shù)）對(duì)于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。因?yàn)?，隨著觀測(cè)期數(shù)的增加，所測(cè)得的獨(dú)立基線數(shù)就會(huì)增加，而獨(dú)立基線數(shù)的增加，對(duì)網(wǎng)的可靠性的提高是非常有益的。

保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù):

保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)，可確保GPS網(wǎng)的可靠性。一方面，通過在同一測(cè)站上的多次觀測(cè)，可有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對(duì)中、整平、量測(cè)天線高等人為錯(cuò)誤；另一方面，也意味著觀測(cè)期數(shù)的增加。不過，需要注意的是，當(dāng)同一臺(tái)接收機(jī)在同一測(cè)站上連續(xù)進(jìn)行多個(gè)時(shí)段的觀測(cè)時(shí)，各個(gè)時(shí)段間必須重新安置儀器，以更好地消除各種人為操作誤差和錯(cuò)誤。32（一）、提高GPS網(wǎng)可靠性的方法32

保證每個(gè)測(cè)站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連。這樣可以使得測(cè)站具有較高的可靠性。在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，各個(gè)點(diǎn)的可靠性與點(diǎn)位無直接關(guān)系，而與該點(diǎn)上所連接的基線數(shù)有關(guān)，點(diǎn)上所連接的基線數(shù)越多，點(diǎn)的可靠性則越高。

在布網(wǎng)時(shí)要使網(wǎng)中所有異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，檢查GPS觀測(cè)值（基線向量）質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差，而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗(yàn)質(zhì)量的能力將逐漸下降。33

保證每個(gè)測(cè)站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連

（二）、提高GPS網(wǎng)精度的方法

為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對(duì)精度，對(duì)網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測(cè)，以獲得它們間的直接觀測(cè)基線。為提高整個(gè)GPS網(wǎng)的精度，可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架；精心制定一個(gè)子區(qū)和子環(huán)路的實(shí)測(cè)方案。

在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，引入高精度激光測(cè)距邊，作為觀測(cè)值與GPS觀測(cè)值（基線向量）一同進(jìn)行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L。

若要采用高程擬合的方法，測(cè)定網(wǎng)中各點(diǎn)的正常高/正高，則需在布網(wǎng)時(shí)，選定一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，且應(yīng)在網(wǎng)中均勻分布，還要保證有部分點(diǎn)分布在網(wǎng)中的四周，將整個(gè)網(wǎng)包含在其中。為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，可采用如下方法：增設(shè)長時(shí)間、多時(shí)段的基線向量34（二）、提高GPS網(wǎng)精度的方法34

（三）、布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)的選取與分布

若要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點(diǎn)數(shù)量越多越好，若不要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合，則一般可選3~5個(gè)起算點(diǎn)，這樣既可以保證新老坐標(biāo)成果的一致性，也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。

為保證整網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻，起算點(diǎn)一般應(yīng)均勻地分布在GPS網(wǎng)的周圍。要避免所有的起算點(diǎn)分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。35（三）、布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)的選取與分布35

四、外業(yè)觀測(cè)：一）、制定測(cè)量安排表：內(nèi)容包括：同步環(huán)測(cè)量起止時(shí)間、搬站時(shí)間、每一個(gè)同步環(huán)里各接收機(jī)所在觀測(cè)點(diǎn)。車輛、司機(jī)的安排和調(diào)度等。舉例如下：36四、外業(yè)觀測(cè)：363737實(shí)驗(yàn)安排表接收機(jī)編號(hào)E650160100098E650160100182E650160100185備注觀測(cè)時(shí)間段點(diǎn)號(hào)、組號(hào)點(diǎn)號(hào)、組號(hào)點(diǎn)號(hào)、組號(hào)第一小隊(duì)1:30~2:30G1、1組G2、2組G3、3組2組搬到G42:50~3:50G1、1組G4、2組G3、3組1組搬到G54:10~5:10G5、1組G4、2組G3、3組第二小隊(duì)1:30~2:30G3、4組G4、5組G5、6組5組搬到G22:50~3:50G3、4組G2、5組G5、6組6組搬到G14:10~5:10G3、4組G2、5組G1、6組38實(shí)驗(yàn)安排表接收機(jī)編號(hào)E650160100098E650160

二）、接收機(jī)操作：在測(cè)站上測(cè)量操作（一）、開機(jī)1）．到測(cè)站后，先連接基座和角架，對(duì)中整平。2）．再將GPS天線與連接器和基座相連，連接接收機(jī)、電源。3）．確認(rèn)對(duì)中整平，各線連接好后，量天線高。4）．開機(jī)，注意電源、衛(wèi)星個(gè)數(shù)。E650型待接收衛(wèi)星超過4顆后，按下“FN”鍵超過3秒（每秒會(huì)嘀一聲），直至第三聲長音，放開“FN”。REC綠燈根據(jù)記錄間隔有規(guī)律閃，表示已進(jìn)入記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)。

5）．在筆記本上記錄：點(diǎn)名、接收機(jī)編號(hào)、天線高、觀測(cè)起始時(shí)間、接收衛(wèi)星個(gè)數(shù)等。39二）、接收機(jī)操作：39

(二）關(guān)機(jī)（如果到了關(guān)機(jī)時(shí)間）

1)．檢查對(duì)中整平，再量天線高，記錄檢查衛(wèi)量個(gè)數(shù)。2)．按開關(guān)鍵關(guān)機(jī)。3)．記錄結(jié)束時(shí)間。4)．拆下GPS，搬站。40(二）關(guān)機(jī)（如果到了關(guān)機(jī)時(shí)間）40

第三節(jié)、數(shù)據(jù)處理

靜態(tài)相對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理基本步驟：數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)處理、基線解算、GPS網(wǎng)平差。一、數(shù)據(jù)傳輸：（人工）原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的下裝：在進(jìn)行基線解算之前，首先需要從接收機(jī)上下裝原始的GPS觀測(cè)值數(shù)據(jù)：至少應(yīng)當(dāng)有：1）觀測(cè)值文件；2）星歷參數(shù)文件；有些接收機(jī)還另外列出了：測(cè)站信息文件、電離層參數(shù)和UTC參數(shù)文件。二、數(shù)據(jù)預(yù)處理（檢查與修改）：在讀入了GPS觀測(cè)值數(shù)據(jù)后，就需要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的檢查，檢查的項(xiàng)目包括：測(cè)站名、點(diǎn)號(hào)、測(cè)站坐標(biāo)、天線高等。41第三節(jié)、數(shù)據(jù)處理41

三、基線向量的解算：

1、設(shè)定基線解算的控制參數(shù)（人工）基線解算的控制參數(shù)用以確定數(shù)據(jù)處理軟件采用何種處理方法來進(jìn)行基線解算，設(shè)定基線解算的控制參數(shù)是基線解算時(shí)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，通過控制參數(shù)的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)基線的精化處理。（1）、衛(wèi)星高度角的選擇：一般取15度（2）、處理數(shù)據(jù)類型選擇：處理L1單頻數(shù)據(jù)：15公里之內(nèi)的短邊或單頻接收機(jī)采用。處理L1-L2：寬相數(shù)據(jù)：雙頻接收機(jī)采用處理L1+L2：窄相數(shù)據(jù)：雙頻接收機(jī)采用處理L1/L2消去電離層影響的載波相位：雙頻接收機(jī)采用42三、基線向量的解算：42

（3）、觀測(cè)值粗差排除限制參數(shù):v〈3×RMS（4）收斂標(biāo)準(zhǔn)：三差分為0.01米,雙差分為0.0001米。（5）最多迭代次數(shù)：缺省值是10（6）、模糊度固定原則（Ratio）：3：σ次最小/σ最小≥3，不能小于1.5（7）、參考精度：計(jì)算誤差/估計(jì)誤差〈10，不能大于20（8）、均方根誤差（RMS）：單頻〈0.03米,不能大于0.04米；雙頻<0.02米，不能大于0.03米。43（3）、觀測(cè)值粗差排除限制參數(shù):v〈3×RMS43

2、基線質(zhì)量分析和檢驗(yàn)基線的質(zhì)量檢驗(yàn)需要通過如下分析檢驗(yàn),才能進(jìn)行網(wǎng)平差：1)、每一條基線的檢驗(yàn)：（1）、模糊度的可靠指標(biāo)Ratio：短邊絕對(duì)值大于3，或相對(duì)值為95%；長邊應(yīng)降低要求。（2）、基線實(shí)際誤差與估計(jì)誤差的比值：越小越好<10,不能大于20（3）、反映觀測(cè)值質(zhì)量的均方根誤差RMS、參考因子單位權(quán)中誤差m0、有關(guān)項(xiàng)的精度估值mi。（4）、殘差分析：載波相位殘差圖（相位殘差載波波長的1/10之內(nèi)），分析殘余誤差類型。442、基線質(zhì)量分析和檢驗(yàn)44

調(diào)整參數(shù):(1)、觀測(cè)值刪除率：使用殘差為RMS的倍數(shù):Editor：1.5到3之間調(diào)整衛(wèi)星高度角：10到20度之間調(diào)整。（2）、選擇時(shí)段、衛(wèi)星取舍（3）、雙頻接收機(jī)選擇采用處理：L1單頻數(shù)據(jù)、寬相數(shù)據(jù)、窄相數(shù)據(jù)、消去電離層影響等的載波相位2）、基線間檢驗(yàn)：同步環(huán)閉和差、異步環(huán)閉和差和重復(fù)基線較差：分別滿足測(cè)量規(guī)范規(guī)定的等級(jí)相對(duì)精度要求的：3/5、2*(3*n)0.5、2*20.5倍.調(diào)整：通過比較找出超限閉合環(huán)中共同的基線，通過調(diào)整有關(guān)參數(shù)，再處理，方法同前。45調(diào)整參數(shù):45

四、基線向量網(wǎng)平差

1、概述

1）、概念：以GPS基線向量為觀測(cè)值，以其方差陣之逆為權(quán)，進(jìn)行計(jì)算求定各GPS網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)并進(jìn)行精度評(píng)定。

2）、分類：（1）、無約束平差：只約束一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)。（2）、約束平差：約束條件多于一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，如還有其它已知點(diǎn)坐標(biāo)或邊長、方位角等。（3）、聯(lián)合平差：觀測(cè)值有：GPS基線向量觀測(cè)值、地面常規(guī)測(cè)量觀測(cè)值（邊長、方位、高差），一起參與平差計(jì)算。（4）、三維平差：求出三維地理坐標(biāo)或平面坐標(biāo)和海拔高程（5）、二維平差：只求定平面坐標(biāo)。46四、基線向量網(wǎng)平差46

2、網(wǎng)平差參數(shù)設(shè)置：

1)、觀測(cè)量范圍選擇1×σ：68%的觀測(cè)量2×σ：96%的觀測(cè)量3×σ：99%的觀測(cè)量2）、參考因子的要求（單位權(quán)中誤差）限制：M0≦1.0對(duì)原觀測(cè)量做小量的調(diào)整,達(dá)到彼此協(xié)調(diào)，正確的平差觀測(cè)值精度大小應(yīng)同檢驗(yàn)的精度大小一樣。3）、調(diào)整尺度（Scale）：觀測(cè)值檢驗(yàn)精度估計(jì)值的調(diào)整尺度。472、網(wǎng)平差參數(shù)設(shè)置：47

3、網(wǎng)平差過程：

1）、三維無約束平差：（1）、坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS84（2）、目的：檢查網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度、基線之間有無明顯系統(tǒng)差和粗差，提供大地高數(shù)據(jù)。（3）、平差過程：觀測(cè)量：GPS基線向量；△Xij=