《常规gps控制测量与gdcors数据处理方案洪伟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常规gps控制测量与gdcors数据处理方案洪伟（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、常规GPS控制测量与 GDCORS 数据处理方案 GDCORS管理中心 2009年3月 目录 GPS在控制测量项目中的普及应用 常规GPS控制网工作流程 常规GPS控制测量的数据处理方法 GDCORS在GPS控制测量中的应用 GDCORS与省似大地水准面的结合应用 CGCS2000国家大地坐标系介绍 GPS在控制测量中的应用及 优势 建立各种等级的控制网，GPS技术已基本 上取代了常规的控制测量方法； GPS观测的精度要明显高于一般的常规测 量手段 ； GPS测量不要求测站间相互通视，作业成 本低，劳动强度低； 全天候作业 ，观测和数据处理自动化程度 高。 GPS控制网外业工作流程 测前工作
2、项目的提出及设计书的编写（项目来源、 测区概况、工程概况、技术依据、现有成 果、施测方案、作业要求、观测质量控制 、数据处理方案、提交成果要求等） 测绘资料的搜集与整理 仪器的检验 踏勘、选点埋石 测前工作：设计书的编写 项目来源：即项目由何单位、部门下达、发包，属于何 种性质的项目 ； 测区概况：介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发 展状况、交通条件、通讯条件等 工程概况：介绍工程的目的、作用、要求、GPS网等级 （精度）、完成时间、有无特殊要求等在进行技术设计 、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息； 技术依据 ：介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行 业标准及相关的技术要求等； 现有
3、测绘成果：介绍测区内及与测区相关地区的现有测 绘成果的情况。如已知点、测区地形图等； 施测方案：介绍测量采用的仪器设备的种类、采取的布 网方法等； 测前工作：设计书的编写 作业要求 ：规定选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术 要求等，包括仪器参数的设置（如采样率、截止高度角等）、对中 精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等 ； 观测质量控制：介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各 项限差要求等。如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差 、异步环闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等； 数据处理方案：详细的数据处理方案，包括基线解算和网平差处理 所采用的软件和处理方
4、法等内容。对于基线解算的数据处理方案， 应包含如下内容：基线解算软件、参与解算的观测值、解算时所使 用的卫星星历类型等。对于网平差的数据处理方案，应包含如下内 容：网平差处理软件、网平差类型、网平差时的坐标系、基准及投 影、起算数据的选取等； 提交成果要求：规定提交成果的类型及形式。一般包括使用坐标系 统和高程系统，以及观测原始文件和计算过程资料等。 测绘资料的搜集与整理：收集整理的资料主要包括测区 及周边地区可利用的已知点的相关资料（点之记、坐标 等）和测区的地形图等； 仪器的检验：对将用于测量的各种仪器包括GPS接收机 及相关设备、气象仪器等进行检验，以确保它们能够正 常工作； 踏勘、选点
5、埋石：需要根据技术设计的要求对测区进行 踏勘，并进行选点埋石工作。需要遵循以下原则： 测站上空应尽可能的开阔； 测站周围不能有强电磁波干扰源； 测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物； 测站应选在交通便利且利于保存的地方。 测前工作 测量实施 实地了解测区情况：点的位置、上点难度等 卫星状况预报：根据测区的地理位置，以及最新 的卫星星历，对卫星状况进行预报，作为选择合 适的观测时间段的依据； 确定作业方案：作业小组的分组情况、GPS观测 的时间段以及测站等； 布网原则及方法（起算点选取原则、观测时段、 重复设站次数、最小异步环） 外业观测 数据传输与转储 基线处理与质量评估 布网原则 起算
6、点分布均匀、数目达到控制要求； 起算点兼容性检查； 作业方式，点连式、边连式、网连式、混 连式； 通过增加观测时段、保证重复设站次数、 每点上独立基线数、最小异步环环边数等 保证基线可靠性。 影响GPS控制网质量的因素 观测值的精度 由观测方法和基线处理方法决定 起算数据的数量、质量、分布与网的关系 由网的设计和外业观测调度决定 网的结构 由网的设计和外业观测调度决定 数学模型的完备性 由数据处理软件决定 外业观测中，如对中、量高、天线定向等 由外业作业人员决定 保证GPS控制网质量的基本 原则 观测值的精度和数量要保证； 起算数据的数量要保证，数量要适当，分 布要均匀，与网的关系要紧密； 网
7、的结构要强； 数学模型要完备。 GPS常规控制网布网实例 GPS-E级控制网 139个控制点 648条基线 23个GPS-D级点作起算 点 外部要保证全部控制到 ，避免出现局部外推现 象，内部尽可能做到均 匀分布 测后工作 网平差处理与质量评估 技术总结的编写及上交资料（完成情况、 精度指标、问题分析与解决、提交成果 ） 成果验收 技术总结的编写 技术总结的作用 在完成了GPS网的布设后，应该认真完成技术总结。每项GPS工程的技术总结不仅是 工程一系列必要文档的主要组成部分，而且它还能够使各方面对工程的各个细节有完 整而充分的了解，从而便于今后对成果的充分而全面地加以利用。另一方面，通过对 整
8、个工程的总结，测量作业单位还能够总结经验，发现不足，为今后进行新的工程提 供参考。 技术总结的内容 项目来源：介绍项目的来源、性质； 测区概况：介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件 等； 工程概况：介绍工程目的、作用、要求、等级（精度）、完成时间等； 技术依据：介绍作业所依据的测量规范、工程规范、行业标准等； 施测方案：介绍测量所采用的仪器、采取的布网方法等； 作业要求：介绍外业观测时的具体操作规程、技术要求等，包括仪器参数的设置（如 采样率、截止高度角等）、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。 作业情况：介绍外业观测时实际遵循的操作规程、技术要求（包
9、括仪器参数的设置（ 如采样率、截止高度角等）、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等 。）、作业观测情况、工作量、观测成果等； 观测质量控制：介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等； 数据处理情况：介绍数据处理方法、过程、结果及精度统计与分析情况； 结论：对整个工程的质量及成果作出结论。 上交成果资料 GPS工程项目应整理上交以下技术成果资料： 测量任务书和专业设计书； 点之记、环视图、测量标志委托保管书； 接收设备、气象及其它仪器的检验 资料； 外业观测记录、测量手簿及其它记录 数据处理中生成的文件，资料和成果表； GPS网展点图； 技术总结和成果验收报告。 常规
10、GPS控制测量的数据处理方 法 数据传输及转换 GPS基线解算 GPS基线网平差 成果整理提交 GPS数据处理流程图 GPS基线解算 GPS基线解算的概念 基线解算质量控制指标（单位权方差因子 、数 据删除率、RATIO 、RDOP 、RMS、同步环闭 合差 、异步环闭合差 、重复基线较差 ） GPS基线解算的过程 影响GPS基线解算结果的几个因素（起点坐标不 正确、观测时间太短、周跳过多、多路径效应明 显、电离层和对流层折射影响大） GPS基线解算的概念 GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站 与测站间的坐标增量。GPS基线向量与常规测量中的基 线是有区别的，常规测量中的基线只有
11、长度属性，而 GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项 属性。GPS基线向量是GPS同步观测的直接结果，也是 进行GPS网平差，获取最终点位的观测值。 基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平差所 采用的观测值主要是双差观测值。在基线解算时，平差 要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整 周未知数参数和基线向量的实数解（浮动解）；在第二 阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定 了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为 未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终 解-整数解（固定解）。 GPS基线解算的过程 原始观测数据的读入（RINEX格式） 外业
12、输入数据的检查与修改（要求手簿各 项内容记录完整正确） 设定基线解算的控制参数 基线解算（自动处理，一般无需干预） 基线质量的检验 GPS基线解算流程图（软件内部 ） GPS基线解算流程图（软件操作 ） GPS基线解算实例 上图以Trimble公司TGO软件为例描述解算过程 基线解算质量控制指标 以上为TGO的基线处理参数的缺省设定值 基线解算质量控制指标 单位权方差因子 数据删除率 被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的 数据删除率。数据删除率反映出了GPS原始观测值的质量 ，数据删除率越高，说明观测值的质量越差。 RATIO、RDOP 、RMS RATIO反映了所确定出的整周未
13、知数参数的可靠性； RDOP表明了GPS卫星的状态对相对定位的影响； RMS表明了观测值的质量，观测值质量越好则越小。 同步环闭合差 同步环闭合差是由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差 。 异步环闭合差 不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环，异 步环的闭合差称为异步环闭合差。 重复基线较差 不同观测时段同一条基线的观测结果较差，即重复基线较 差 后三种为控制指标，即必须满足的精度指标。 规范中关于基线的相关要求 规范中关于基线的相关要求 影响GPS基线解算结果因素的判 别及应对措施 基线起点坐标不准确的判别及应对 卫星观测时间短的判别及应对 周跳太多的判别及应对 多路径效应严重的判别
14、及应对 对流层或电离层折射影响过大的判别及应对 GPS基线向量网平差 GPS基线向量控制网平差的概念 GPS网平差的分类（三维平差和二维平差 、无约束平差和约束平差、联合平差） GPS网平差的过程（提取基线向量构建 GPS基线向量网、三维无约束平差、约束 平差/联合平差） 提取基线向量原则 选取相互独立的基线； 所选取的基线应构成闭合的几何图形； 选取质量好的基线向量，基线质量的好坏， 可以依据RMS、RDOP、RATIO、同步环闭 合差、异步环闭合差和重复基线较差来判定 ； 选取能构成边数较少的异步环的基线向量； 选取边长较短的基线向量。 GPS基线网平差原理 GPS控制网是由相对定位所求得
15、的基线向量而构成 的空间基线向量网，在GPS网的数据处理过程中， 基线解算所得到的基线向量仅能确定GPS网的几何 形状，但却无法提供最终确定网中点的绝对坐标所 必需的绝对位置基准。在GPS网平差中，通过起算 点坐标可以达到引入绝对基准的目的。在GPS控制 网的平差中，是以基线向量及协方差为基本观测量 的。通常采用三维无约束平差、三维约束平差及三 维联合平差三种平差模型。各类型的平差具有各自 不同的功能，必须分阶段采用不同类型的网平差方 法。 GPS基线网平差流程图 三维无约束平差 在构成了GPS基线向量网后，需要进行GPS网的 三维无约束平差，通过无约束平差主要达到以下 几个目的： 根据无约束
16、平差的结果，判别在所构成的GPS网中 是否有粗差基线，如发现含有粗差的基线，需要 进行相应的处理，必须使得最后用于构网的所有 基线向量均满足质量要求。 调整各基线向量观测值的权，使得它们相互匹配 。 约束平差/联合平差 在进行完三维无约束平差后，需要进行约 束平差或联合平差，平差可根据需要在三维 空间进行或二维空间中进行。 约束平差的具体步骤是： 指定进行平差的基准和坐标系统； 指定起算数据； 检验约束条件的质量； 进行平差解算。 质量分析与控制 进行GPS网质量的评定，在评定时可以采用下面的指标： 基线向量的残差： 根据基线向量的改正数的大小，可以判断出基线向量中是否含有粗差 。根据规范要求，三维无约束平差的基线向量残差值不大于3倍标准差 ，否则认为存在粗差；三维约束平差和三维无约束平差的同名基线向 量残差较差不大于2倍标准差，否则认为约束值存在较大误差。 相邻点的
