第五章 静态基线处理 第五章 静态基线处理基线处理软件的优劣不但影响着 GPS 相对静态测量的精度，而且也影响着相对静态测量牢靠性、所需观测时间等对于一个商业用途的基线处理软件而言，不但要求能准 确、牢靠地处理出基线向量，而且要求软件对用户友好、易于使用HDS2003 数据处理软件很好地实现了简单的基线处理理论与简易的软件使用的有机统一对于正常的观测数据，通常不需人工干预，就能很快得到准确的结果而对于观测质量比较差的数据，用户也可以依据各种基线处理的输出信息，进展人工干预，使基线的处理结果符合工程的要求§5.1 基线处理的过程按指定的数据类型录入 GPS 观测数据后，软件会自动分析各点位采集到的数据内在的关系，并形成静态基线后，就可以进展基线处理了基线处理的过程可分为如下几个主要局部：一、设定基线解算的掌握参数基线解算的掌握参数，用以确定数据处理软件承受何种处理方法来进展基线解算设定基线解算的掌握参数是基线解算时的一个格外重要的环节通过掌握参数的设定可以实现基线的优化处理掌握参数在“基线解算设置”中进展设置，主要包括“数据采样间隔”、“截止角”、“参考卫星”及其电离层和解算模型的设置等。
二、外业输入数据的检查与修改在录入了外业观测数据后、在基线解算之前，需要对观测数据进展必要的检查检查的工程包括测站名点号、测站坐标、天线高等对这些工程进展检查的目的是为了避开外业操作时的误操作5-11三、基线解算基线解算的过程一般是自动进展的，无需人工干预基线解算有分为如下几步：1) 基线解算自检基线解算之前，软件会检查基线解算掌握参数的设置、观测数据及星历文件、起算坐标等等2) 读入星历数据星历数据的格式可以为RINEX 格式，也可以为中海达自定义的二进制格式〔*.zhd〕, 也可以为SP3 格式的周密星历3) 读入观测数据HDS2003 GPS 数据处理软件进展单基线处理时，首先需要读取原始的 GPS 观测值数据，一般来说各接收机厂商随接收机一起供给的数据处理软件都可以直接处理从接收 机中传输出来的 GPS 原始观测值数据，而由第三方所开发的数据处理软件则不肯定能对各接收机的原始观测数据进展处理HDS2003 GPS 数据处理软件能处理的数据已经在第十章作了全面介绍读入起始站和终点站的观测数据，其中还包括观测时记录的单点定位坐标、观测时 刻、C/A 码伪距、载波相位，假设单点定位坐标不正确，则需要进展单点定位计算，以将起算坐标用于后续的解算，起算坐标也可由外部输入。
在读入的同时，组成单差观测值， 并查找一个适宜的参考卫星4) 三差解算将双差观测值在历元间进展相减，组合成三差观测值，建立观测方程，进展解算， 得到三差解但对于短边，三差解的精度往往不高1，通常三差解的目的在于得到比较近似的基线边，便于进展周跳修复1 一般认为，对于短边，双差固定解的精度最高，对于长边，往往也利用三差解开头基线解算自检周跳修复读入星历数据双差浮动解解算读入观测数据整周模糊度分解三差解解算双差固定解解算完毕图 5-1 单基线解算的主要步骤5) 周跳修复基线解算的关键在于找到正确的整周模糊度，能够求解整周模糊度的前提是接收机对载波相位的连续跟踪，但是接收机不行能总是连续跟踪载波相位，遮挡、干扰等都会造成对载波相位的跟踪中断，从而使历元之间的载波相位观测值消灭所谓的周跳，如何探测并修复周跳，往往是基线处理软件需要解决的主要问题6) 进展双差浮点解算假设共观测到 N 颗卫星的信号，则双差观测方程组将比三差观测方程组增加N-1 个未知数，双差解得到更进一步的未知点坐标和以浮点数表示的整周模糊度理论上，整周模糊度应为整数，但由于其在解算时吸取了观测噪声以及其它未模型化的误差，因此通常只能得到一个浮点数。
该浮点数往往与实际的整数有肯定的偏差，有时偏差甚至到达几周7) 整周模糊度分解一般说来，在足够长的同步观测时间和得到足够多的观测数据的状况下，仅靠取整也可以得到正确的整周模糊度，但承受快速求解整周模糊度〔 FARA， Fast Ambiguity Resolution Approach〕方法和LAMBDA 方法，可以大大地缩短观测时间，提高工作效率8) 进展双差固定解算在整周模糊度得到正确的固定后，进展双差固定解算，双差固定解的精度最高但假设整周模糊度不正确，双差固定解的精度固然也不正确四、基线质量的检验基线解算完毕后，基线结果并不能马上用于后续的处理，还必需对基线的质量进展 检验只有质量合格的基线才能用于后续的处理，假设不合格则需要对基线进展重解 算或重测量基线的质量检验需要通过 RATIO、RDOP、RMS、同步环闭合差、异步环闭合差和重复基线较差来进展§5.2 基线处理的设置作基线向量处理前，要进展“基线向量处理设置”，执行菜单“静态基线”下的“基线处理设置”，消灭如图(5-2)的对话框：图 5-2 基线处理设置对话框共由三页组成，分别为常用设置、对流层和电离层设置、高级设置下面分别对话框中各项的意义做简要的介绍：§5.2.1 常用设置一、历元间隔所谓历元间隔，就是在基线处理时，软件从原始观测数据中抽取数据的间隔。
如图(１ ０-３)所示：图 5-3 历元间隔比方，两台仪器在作静态观测时，设置为每 5 秒采集一组数据，但在内业处理时，这么高密度的的观测数据通常并不能显著提高基线的精度，反而会大大增加基线处理的时间因此，为提高基线处理的速度，用户可适当增大数据处理的采样间隔那么，多大的采样间隔适宜呢？通常认为，对于短边，且观测时间较短时，可适当缩小 采样间隔，而对于长边，可适当增大采样间隔比方，对于 2 公里以内的静态基线，而观测时间又在 20 分钟以内时，我们可设置采样间隔为5 秒但基线较长时，通常可增大采样间隔，可到达 60 秒或 120 秒那么，为什么还需要在野外观测时，设置比较小的采样间隔呢？这是由于，当遇到不太好的数据时，由于观测数据具有肯定的随机性以及软件本身的功能所限，通过修改历元间隔后重处理基线，往往能改善处理结果软件缺省的历元间隔是 60 秒二、高度截止角高度截止角用来限制高度比较低的卫星数据，使其不参与基线解算由于大气层对高度比较低的卫星信号的影响比较简单，难以用模型进展改正，又由于高度比较低的信号简洁受到如多路径、电磁波等各种因素的影响，因此，它们的信号质量通常也比较低所以，在数据处理中，通常将它们剔除。
如单从大气层折射的角度来看，对于短距离的观测，可以降低高度截止角；而对于长距 离的观测，应当加大高度截止角，由于距离越短，大气折射影响越简洁相互抵消固然， 高度截止角的设置要还要视观测站点四周的环境如何在野外观测时，应依据卫星分布状况降低高度截止角，以采集尽量多的数据，便利处理图 5-4 高度截止角默认的高度截止角为 20 度三、参考卫星由于双差观测值是单差观测值在卫星之间进展差分形成的，所以在组成双差观测值时， 为了便利处理，软件承受选取参考卫星的方法默认的设置是自动方式这时，软件会选取观测数据最多、而且高度角较高的卫星作参考卫星但由于观测条件的影响，这样的选择未必最合理，当参考卫星选取不当时，会影响基线处理结果这时，就需要用户依据观测数据状况重设参考卫星在重设参考卫星时，首先依据卫星预报、野外观测记录、前面基线处理的结果状况综合进展选择如任意选择一颗根本没有观测到的卫星是没有意义的四、粗差容忍系数在数据处理的过程中，常常要将一些不合格的数据当作粗差剔除当观测值偏离模型值超过〔粗差容忍系数×RMS〕时，就认为这组观测值为粗差可见，这个系数太大或者太小都会影响观测数据剔除的标准通常状况下，不需要修改这个参数。
默认的设置为 3.5五、最小历元数由于在观测过程中，接收机必需观测到连续的载波相位，如一段数据连续消灭周跳， 则这一段数据的质量通常是很差的，常常影响基线处理的质量，因此，通常应当将其剔 除因此，在基线处理过程中，软件会将观测连续历元数不超过最小历元数的数据段剔 除软件要求最小历元数大于或等于 2默认值为 5六、最大历元数最大历元数与软件在基线处理时安排的内存有关默认值为999§5.2.2 对流层、电离层设置以下图所示为对流层、电离层设置对话框一般状况下，不需要更改其设置图 5-5 对流层、电离层设置§5.2.3 高级设置以下图所示为高级设置对话框在通常状况下，处理单频数据时，不需要更改其内容在处理双频数据时，则要常常修改对话框中的“观测组合方案”多项选择框，观测数据各种组合的含义请参见相关资料图 5-6 高级设置§5.3 基线处理作好上述预备后，执行“基线处理”菜单下的“处理全部基线”，程序开头依次逐条处理全部基线并消灭信息框，如以下图(图 5-7)所示：在对话框中分别列出了各条解算基线的名称、基线解算的进度、以及各条基线解算的信息基线解算是以多线程方式在后台运行的在运行过程中，在计算区中点击右键，弹出菜单中可选择“停顿”，从而停顿基线的解算。
图 5-7 基线处理过程基线解算完后，将在计算窗口得到基线解的结果如以下图〔5-8〕所示：图 5-8 基线处理警告会有警告信息，双击警告信息就可以在列表中显示是对应基线图 5-9 基线解结果在计算区中点击信息标签，就可以查看到基线的具体解算状况基线解的处理结果还可以通过点击“处理报告“中的“静态基线“生成基线报告如图图 5-10 基线处理报告§5.4 基线处理结果检验§5.4.1 基线质量掌握基线解算后，可以通过RATIO、RDOP、RMS 和数据删除率这几个质量指标来衡量基线解算的质量通常认为，假设 RMS 偏大，则说明观测值质量较差假设 RDOP 值较大则说明观测条件较差需要说明的是，它们只具有某种相对意义，即它们数值的凹凸不能确定的说明基 线质量的凹凸一、 RMSV TPVn - fRMS 即均方根误差〔Root Mean Square〕，即：RMS =其中：V 为观测值的残差；P 为观测值的权；n-f 为观测值的总数减去未知数个数RMS 说明白观测值的质量RMS 越小，观测值质量越好；反之，说明观测值质量越差它不受观测条件〔如卫星分布好坏〕的影响依照数理统计的理论，观测值误差落在1.96 倍 RMS 的范围内的概率是 95%。
二、 RATIORATIO 即整周模糊度分解后，次最小RMS 与最小RMS 的比值即：RMSRATIO =RMSsecminRATIO 反映了所确定出的整周未知数参数的牢靠性，这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件的好坏有关RATIO 是反映基线质量好坏的最关键值，通常状况下，要求RATIO 值大于 3三、数据删除率在基线解算时，假设观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除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 数据删除率从。