桂林理工大学GPS数据处理总结Word下载.docx

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数据采集间隔s

闭合环或附合路线边数

PDOP值

≤6

≥15

≥4

≥1.6

≥60（D）

≥45（E）

10-30

≤6（D）

≤8（E）

注：

实际观测中，有效观测卫星数一般大于4颗，PDOP值一般小于10。

4.数据采集与处理流程图

5.坐标系统、高程系统和时间系统

GPS基线向量为WGS-84坐标系，GPS网平差成果为西安1980坐标系坐标并转换为测区独立坐标系坐标——桂林独立坐标系。

平面坐标采用西安80坐标系，3°

分带、中央子午线为110°

。

高程系统采用1985国家高程基准。

时间系统采用北京时间系统

6.控制网起算数据

本次实习GPS控制网选取了老师给出的GPS测量的已知点9个，作为本次实习GPS网的起算数据（详见表1）；

另外选取了6个新的控制点。

表1已知点坐标和高程

点名

X（m）

Y（m）

H（m）

E661

***8108.568

4***48.918

152.457

E673

***6535.518

**7158.051

149.329

E679

***7923.951

**6252.885

149.528

E685

***6808.922

**9177.859

148.054

E678

***6039.589

**6081.412

149.322

E677

***7191.633

**0435.61

148.349

E697

***9036.134

**8474.299

155.74

E696

***4975.601

**7125.2

150.786

E695

***5727.045

**8166.695

152.548

7.E级GPS控制网布设

7.1布网要求

（1）GPS网的设计准则：

前提：

保证质量目标：

提高效率降低成本

网的形状对GPS网的质量没有直接影响；

GPS网的图形强度（可靠性）与基线向量的数量和分布有关；

GPS点的精度和可靠性与与其相连的基线向量数密切相关，相连的基线向量数越多，精度和可靠性越高

（2）GPS-E级网的主要技术要求应符合表2规定

表2　GPS网的主要技术要求

级　别

平均距离（km）

（mm）

（1×

10-6）

最弱边相对中误差

E级

0.2～5

≤10

≤20

1/45000

当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。

GPS网相邻点间基线中误差

按下式计算：

式中

（mm）为固定误差；

（ppm）为比例误差系数；

（km）为相邻点间的距离。

相邻点最小距离应为平均距离的1/2～1/3；

最大距离应为平均距离的2～3倍。

7.2布网方案

本测区共有12个待测点，共布设28个同步观测环

充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点15个，其中已知点9个，未知点6个，可使用接收机9台，分9个小组进行测量。

网的设计是采用网连式布网方式，控制网如图所示：

7.3.外业数据采集

在观测过程中,自始至终有人值守,并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它仪器,延长时段时间,以保证观测精度。

实际上在观测过程中，GPS接收机电量充足，接收信号稳定，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。

观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整，

8.数据处理

（1）基线解算及其质量检验

基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），其检验值见表3。

根据表3判别时，Rms必须首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。

表3　静态GPS基线固定解可靠性判别表

基线长度（km）

≤5

5～10

＞10

Rms（m）

≤0.010

≤0.012

≤0.015

Ratio

≥2.5

≥2.1

≥2.0

（2）同步多边形闭合差检验

对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过表4的规定。

对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。

表4同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（1×

等　级

限差类型

E　级　　

坐标分量相对闭合差

6.0

环线全长相对闭合差

10.0

（3）重复基线边检验

重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：

式中：

为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）

（4）独立环闭合差检验

无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个GPS网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：

式中:

:

为闭合环边数；

=

9.处理软件的使用

（1）数据格式转换

我们的观测数据是南方GPSSTH格式数据成，因此需要将南方的STH格式数据转换成标准的RINEX格式数据。

将所有南方STH数据导入到南方测绘Gnss数据处理软件中，输入量取天线高和选择量取部位后，最后全部数据按RINEX格式成果输出。

然后，把数据导入HDS2003数据处理软件包并进行基线处理。

（2）导入数据

1.选择“项目”菜单下的“导入”功能的导入数据菜单，导入ZHD格式。

2.文件选择：

在对话框的下方，有一观测文件类型组合框，组合框中默认的内容为自动，其它还有静态观测文件，动态观测文件两个选项。

（3）项目属性设置

1.点击“项目菜单”下的“项目属性”子菜单，设置项目属性。

2.坐标系统选择：

点击“自定义坐标系统”按钮，进入原始参数中的“坐标系统”中，添加新的坐标系统。

（4）基线处理

1.设定基线解算的控制参数：

在“基线解算设置”中进行设置“数据采样间隔”、“截止角”、“参考卫星”及其电离层和解算模型等。

2.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，需要对观测数据进行必要的检查。

检查的项目包括测站名点号、测站坐标、天线高等。

3.基线解算（基线解算自检，读入星历数据，读入观测数据，三差解算，周跳修复，进行双差浮点解算，整周模糊度分解，进行双差固定解算）。

4.基线质量的检验。

（5）平差设置

1.WGS-84无约束平差在“网平差”菜单下选择“网平差设置”，在网平差设置中，将三维平差、二维平差、水准高程拟合选项勾去掉。

在网平差设置中，没有提供自由网平差选项，因为在进行这些联合平差之前，软件都将自动进行自由网平差。

2.西安80约束平差

自由网平差后，得到的仅仅是WGS-84基准下的大地坐标，要得到国家或地方投影坐标，必须要与静态基线网中的已知点联测，从而将基线网中的其它点坐标转换成目标坐标系和当地坐标系。

在网平差设置中，将三维平差、二维平差、水准高程拟合选项勾选；

在“高程拟合方案”中，选择“曲面拟合”。

10.数据处理分析

注:

图中蓝色的线表示解算合格的基线，红色的表示解算不合格和禁用的基线，从图中可见此次GPS静态观测数据的质量并不是很好。

进行三维无约束平差时，报告显示网的参考因子为16.66，说明从整个网图来看基线的解算质量较高。

数据处理心得：

1、转换数据时要认真对照外业观测记录表，以防点号、仪器高输错；

2、基线处理时不要盲目的禁用卫星，要依据环闭合差报告有目的地处理基线；

3、数据处理时要经常备份；

4、少数卫星的观测时间太短，导致与该卫星有关的整周未知数固定困难;

对于基线解算来讲，所以应该删除该卫星的观测数据，不让其参与基线解算

5.在整个观测时段中，有个别卫星或个别时间段周跳太多，也应该删除该卫星的观测数据，不让其参与基线解算。

11.平差结果精度分析

（1）基线总结

相对误差最大值

环型

基线

中误差（m）

X增量

Y增量

Z增量

距离

同步环

E661→E679.1751

52.8

0.0091

1390.3683

545.1913

-68.4937

1495.0080

E661→E673.1751

99.9

0.0096

258.5074

809.1811

-1436.9251

1669.2375

E673→E679.1751

64.0

0.0085

1131.8696

-263.9746

1368.4434

1795.3965

相对误差=4.28ppm

∑S=0.0212

∑Ｘ=0.0087

∑Ｙ=0.0152

∑Ｚ=0.0120

4959.6**0

相对误差限制15.00ppm∑S误差限制0.029m∑Ｘ,∑Ｙ,∑Ｚ误差限制0.017m

异步环

Y004→Y005.1764

67.6

0.0078

969.3469

1143.6393

-1614.7172

2203.3737

Y002→Y004.1763

19.3

0.0081

3056.4574

1369.6797

-439.6781

3378.0573

Y002→Y003.1763

69.0

0.0065

2208.7586

946.5495

-267.**25

2417.8679

E695→Y003.1763

19.5

0.0090

-1593.3417

-196.0354

-795.6507

1791.7108

E695→Y005.1764

0.0064

223.5928

1370.8430

-2582.5459

2932.3621

相对误差=13.67ppm

∑S=0.1740

∑Ｘ=-0.1113

∑Ｙ=0.1089

∑Ｚ=0.0776

12723.3719

相对误差限制22.50ppm∑S误差限制0.603m∑Ｘ,∑Ｙ,∑Ｚ误差限制0.348m

绝对误差最大值

E695→Y006.1764

0.0076

-940.9993

677.3003

-1956.6455

2274.3520

Y005→Y006.1764

0.0067

-1164.5766

-693.5356

625.9134

1492.9829

相对误差=3.19ppm

∑S=0.0214

∑Ｘ=-0.0155

∑Ｙ=-0.0071

∑Ｚ=-0.0130

6699.6970

（2）WGS-84三维无约束平差

平差参数

参考因子

1.00

χ平方检验（α=95%）

通过

自由度

132

三维无约束平差的结果就完全可用来反映了GPS网本身的质量好坏，若平差结果质量不好，则表明GPS网的布设或GPS观测值的质量有问题。

由以上平差参数表的数据可知本网的GPS观测数据质量中不存在粗差，内部符合精度高。

（3）WGS-84三维约束平差

平差参数：

网的参考因子为2.4517

（4）二维约束平差精度分析

二维平差参数

迭代次数

3

网的参考因子

4.***9

ｘ向平移

-5.5827米

ｙ向平移：

-116.6**1米

比　　例

-12.5178ppm

旋　　转：

3.**49秒

（5）GPS网形结构对高程拟合精度的影响

高程拟合平差参数

2

2.2288

参考点

E677

H=H0+A+B*x+C*y

A=14.7749,B=2.29282E-006,C=-2.46219E-005

根据二维约束平差参数以及以上数据可以看出：

（1）在平差过程中，不存在起算数据质量控制网变形的问题，表明控制点之间的兼容性很好；

（2）二维平差后基线向量的改正数很小，由此可判断出基线向量中不含粗差，本网平面精度高较高。