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GPS靜態(tài)處理基礎(chǔ)知識

來源:鄭州思拓測繪儀器有限公司   2017年03月26日 22:47  

GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理

一、基線解算的類型

   1、單基線解

  (1)定義:當有臺GPS接收機進行了一個時段的同步觀測后,每兩臺接收機之間就可以形成一條基線向量,共有條同步觀測基線,其中zui多可以選出相互獨立的條同步觀測基線,至于這條獨立基線如何選取,只要保證所選的條獨立基線不構(gòu)成閉和環(huán)就可以了。這也是說,凡是構(gòu)成了閉和環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的,同步觀測所獲得的獨立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性,但它們卻是誤差相關(guān)的,實際上所有的同步觀測基線間都是誤差相關(guān)的。所謂單基線解算,就是在基線解算時不顧及同步觀測基線間誤差相關(guān)性,對每條基線單獨進行解算。

  (2)特點:單基線解算的算法簡單,但由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性,不利于后面的網(wǎng)平差處理,一般只用在普通等級GPS網(wǎng)的測設(shè)中。

   2、多基線解

   (1)定義:與單基線解算不同的是,多基線解算顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性,在基線解算時對所有同步觀測的獨立基線一并解算。

   (2)特點:多基線解由于在基線解算時顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)特性,因此,在理論上是嚴密的。

   (3)多站整體解(坐標)

   (4)單基線解算的過程

   (5)利用基線解算軟件解算基線向量的過程

二、基線解算結(jié)果的質(zhì)量評定指標

    1、單位權(quán)方差因子

   (1)定義:

       

      

   (2)實質(zhì):反映觀測值的質(zhì)量,又稱為參考方差因子。越小越好。

    2、RMS - 均方根誤差

   (1)定義:

    

  (2)實質(zhì):表明了觀測值的質(zhì)量,觀測值質(zhì)量越好,越小,反之,觀測值質(zhì)量越差,則越大,它不受觀測條件(觀測期間衛(wèi)星分布圖形)的好壞的影響。

    3、數(shù)據(jù)刪除率

   (1)定義:在基線解算時,如果觀測值的改正數(shù)大于某一個閾值時,則認為該觀測值含有粗差,則需要將其刪除。被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值,就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率。

   (2)實質(zhì):數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高,說明觀測值的質(zhì)量越差。

    4、RATIO

    (1)定義:RATIO值為在采用搜索算法確定整周未知數(shù)參數(shù)的整數(shù)值時,產(chǎn)生次zui小的單位權(quán)方差與zui小的單位權(quán)方差的比值。

    (2)實質(zhì):反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性,這一指標取決于多種因素,既與觀測值的質(zhì)量有關(guān),也與觀測條件的好壞有關(guān)。

    5、RDOP

   (1)定義:所謂RDOP值指的是在基線解算時待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡的平方根, RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空間中的幾何分布及運行軌跡(即觀測條件)有關(guān),當基線位置確定后,RDOP值就只與觀測條件有關(guān)了,而觀測條件又是時間的函數(shù),因此,實際上對與某條基線向量來講,其RDOP值的大小與觀測時間段有關(guān)。

   (2)實質(zhì):表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響,即取決于觀測條件的好壞,它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響。

    6、同步環(huán)閉合差

   (1)定義:同步環(huán)閉合差是由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。

   (2)實質(zhì):由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在,從而使得同步環(huán)閉合差在理論上應(yīng)總是為0的,如果同步環(huán)閉合差超限,則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯誤的,但反過來,如果同步環(huán)閉合差沒有超限,還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。

   (3)限值:

                                          ,

    7、異步環(huán)閉合差

   (1)定義:由獨立基線所組成的閉合環(huán)稱為異步閉合環(huán),簡稱異步環(huán)異步環(huán)的閉合差稱為異步環(huán)閉合差。

   (2)實質(zhì):當異步環(huán)閉合差滿足限差要求時,則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的;當異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時,則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格,要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格,可以通過多個相鄰的異步環(huán)或重復(fù)基線來進行。

   (3)限值:

      

   8、重復(fù)基線較(互)差

  (1)定義:不同觀測時段,對同一條基線的觀測結(jié)果,就是所謂重復(fù)基線。這些觀測結(jié)果之間的差異,就是重復(fù)基線較(互)差。

  (2)實質(zhì):當重復(fù)基線較(互)差滿足限差要求時,則表明這些基線向量的質(zhì)量是合格的;否則,則表明這些基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格,要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格,可以通過多重條件進行。

  (3)限值:

        

   三、影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的幾個主要因素及應(yīng)對方法

   1、影響因素

  (1)基線解算時所設(shè)定的起點坐標不準確(設(shè)定較準確的起點坐標,采用同一點或同一點的衍生點起算)

   (2)少數(shù)衛(wèi)星的觀測時間太短,導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準確確定(剔除觀測時間太短的衛(wèi)星)

   (3)在整個觀測時段里,有個別時間段或個別衛(wèi)星周跳太多,致使周跳無法*修復(fù)(剔除周跳多的衛(wèi)星,截去周跳多的時間段)

   (4)在觀測時段內(nèi),多路徑效應(yīng)比較嚴重,觀測值的改正數(shù)普遍較大(剔除受多路徑影響嚴重的觀測值)

   (5)對流層折射或電離層折射影響太大

   (6)(模型改正、采用Iono-Free觀測值)

    2、判別及應(yīng)對方法:

   (1)判別:通過衛(wèi)星的可見性圖和殘差圖來判別。

   (2)應(yīng)對方法:提供較準確的起點坐標、刪衛(wèi)星和截取時間段。

    3、基線解算時常需修改的參數(shù):

   (1)參與數(shù)據(jù)處理的特定時間段的觀測值

   (2)截止高度角

   (3)觀測值類型

   (4)星歷類型

   (5)Ratio值限值

   (6)觀測值編輯因子

   (7)電離層折射改正

   (8)對流層折射改正

  

   四、網(wǎng)平差的類型及作用

   1、無約束平差

   定義:GPS網(wǎng)的無約束平差指的是在平差時不引入會造成GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常見的GPS網(wǎng)的無約束平差,一般是在平差時沒有起算數(shù)據(jù)或沒有多余的起算數(shù)據(jù)。

   作用: 評定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度,發(fā)現(xiàn)和剔除GPS觀測值中可能存在的粗差;得到GPS網(wǎng)中各個點在WGS-84系下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標;為將來可能進行的高程擬合,提供經(jīng)過了平差處理的大地高數(shù)據(jù)。

   2、約束平差

   定義:GPS網(wǎng)的約束平差指的是平差時所采用的觀測值*是GPS觀測值(即GPS基線向量),而且,在平差時引入了使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。

  作用 :確定所需坐標系下的坐標。

   3、聯(lián)合平差

   定義:GPS網(wǎng)的聯(lián)合平差指的是平差時所采用的觀測值除了GPS觀測值以外,還采用了地面常規(guī)觀測值,這些地面常規(guī)觀測值包括邊長、方向、角度等觀測值等。

   作用:確定所需坐標系下的坐標。

  五、平差結(jié)果的質(zhì)量評定

   指標:相鄰點距離中誤差

   1、單位權(quán)方差的檢驗

   2、基線改正數(shù)的檢驗

   3、已知坐標的檢驗  

 

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