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1、GPS基线的解算模式(图文讲解)GPS基线向量是利用2台或2台以上GPS接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值,通过参数估计得方法所计算出的两两接收机间的三维坐标差。与常规地面测量中所测定的基线边长不 同，基线向量是既具有长度特性又具有方向特性的矢量，而基线边长则是仅具有长度特性的标量。基 线向量主要采用空间直角坐标的坐标差的形式。在一个基线解算结果中，可能包含很多项内容，但其中最主要的只有两项，即基线向量估值及 其验后方差一协方差阵。对于一组具有一个共同端点的同步观测基线来说，由于在进行基线解算时用到了一部分相同的 观测数据(如3条同步观测基线AB、AC、AD均用到了 A点的数据)，数据
2、中的误差将同时影响这 些基线向量，因此，这些同步观测基线之间存在固有的统计相关性。在进行基线解算时，应考虑这种 相关性，并通过基线向量估值的方差-协方差阵加以体现，从而能最终应用于后续的网平差。但实际 上，在经常采用的各种不同基线解算模式中，并非都能满足这一要求。另外，由于不同模式的基线解 算方法在数学模型上存在一定差异，因而基线解算结果及其质量也不完全相同。基线解算模式主要有 单基线解模式、多基线解模式和整体解模式三种。在上述三种基线解算模式中，单基线解模式(Single-Baseline Mode)是最简单也是最常用 的一种。在该模式中，基线逐条进行解算，也就是说，在进行基线解算时，一次仅
3、同时提取2台GP S接收机的同步观测数据来解求它们之间的基线向量，当在该时段中有多台接收机进行了同步观测而 需要解求多条基线时，这些基线时逐条在独立的解算过程中解求出来的。例如，在某一时段中，共有 4台GPS接收机进行了同步观测，可确定6条同步观测基线，要得到它们的解，则需要6个独立的 解算过程。在每一个完整的单基线解中，仅包含一条基线向量的结果。由于这种基线解算模式是以基 线为单位进行解算的，因而也被称为基线模式(Baseli ne Mode)。单基线解模式的优点是：模型简单，一次解求的参数较少，计算量小。但该模式也存在以下两 个问题：(1) 解算结果无法反映同步观测基线间的统计相关性。由于
4、基线是在不同解算过程中逐一解算 的，因此，无法给出同步观测基线之间的统计相关性，这将对网平差产生不利影响。(2) 无法充分利用观测数据之间的关联性。基线解算时，某些待定参数间是具有关联性的，例 如，若在进行基线解算时，同时估计测站上的天顶方向的对流层延迟，一个测站在同一时间不同基线 的解算过程中得出不同天顶对流层延迟结果的情况。虽然存在上述问题，但在大多数情况下，单基线解模式的解算结果仍能满足一般工程应用的要 求。它是目前工程应用中采用最为普遍的基线解算模式，绝大多数商业软件采用这一模式进行基线解 算。基线向量估值：在每一个单基线解中，仅包含一条基线向量的估值，可表示为：bt = AX; AZ
5、fzhulongiq基线向量估值的验后方差-协方差阵:立Z盅=込2 Jq解算时，一次提取一个观测时段中所有进行同步观测的n台GPS接收机所采集的同步观测数据，在一个单一解算过程中，共同解出所有n-1条相互函数独立的基线。在每一个完整的多基线解中，包 含了所解算出得n-1条基线向量的结果。在采用多基线解模式进行基线解算时，究竟解算哪n-1条基线，有不同的选择方法，常见的方 法有射线法和导线法。射线法时从n个点中选择一个基准点，所解算的基线为该基准点至剩余n-1 个点的基线向量。导线法时对n个点进行排序，所解算的基线为该序列中相邻两点间的基线向量。虽 然，在理论上，这两种方法等价，但是由于基线解算
6、模型的不完善，不同选择方法所得到的基线解算 结果还是不完全相同。因此，基本原则是选择数据质量号的点作为基准点，以及选择距离较短的基线 进行解算。当然，上述两个原则有时无法同时满足，这是就需要在两者之间进行权衡。由于多基线解模式是以时段为单位进行基线解算的，因而也被称为时段模式(Session Mode)。与单基线解模式相比，多基线解模式的优点是数学模型严密，并能在结果中反映出同步观测基 线之间的统计相关性。但是其数学模型和解算过程都比较复杂，并且计算量也较大。该模式通常用于 有高质量要求的应用。绝大多数科学研究用软件在进行基线解算时，采用这种多基线解模式。在整体解模式中，一次性解算出所有参与构
7、网的相互函数独立的基线，也就是说，在进行基线 解算时，一次提取项目整个观测过程中所有观测数据，在一个单一解算过程中同时对它们进行处理， 得出所有函数独立基线。在每一个完整的整体解结果中，包含了整个GPS网中所有相互函数独立的 基线向量的结果。由于这种基线解算模式是以整个项目(战役)为单位进行基线解算的，因而也被称 为战役模式(Campaign Mode)。除了具有与多基线解一样的优点外，整体解模式还避免了同一基线的不同时段解不一致以及不 同时段基线所组成闭合环的闭合差不为0的问题，是最为严密的基线解算方式。实际上，整体解模式 是将基线解算与网平差融为了一体。整体解模式是所有基线解算模式中最为复杂的一种，对计算机的存储能力和计算能力要求都非 常高。因此，只有一些大型的高精度定位、定轨软件才采用这种模式进行数据处理。
