GPS基线向量解算及平差处理技巧

1、基线向量解算及平差软件特点与问题一、基本方法：1、基线清理数据量大的时候，基线解算比较耗时。 GPS观测接收机数量较多时，会因为 自然同步产生许多长基线， 即许多相距较远的点连接而成的基线。 这些长基线往 往同步观测时间不长， 属于不必要的基线， 对于控制网质量也无多大益处， 所以 为了节省计算时间， 应在基线解算前将其清理删除。 删除时可在图上选择， 也可 以在基线表中根据距离选择删除。2、处理超限闭合环 基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环） ，对于闭合差大的 环，应该进行处理。一般按相对精度 120000 估算，相对闭合差应小于 50ppm。 所以大于 50 ppm 的环应进

2、行处理。闭合环超限处理是一项繁琐、耗时的工作， 也是 GPS控制网数据处理的主要内容，主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭 合差，所以处理需要反复进行。 作为一般的原则， 首先处理相对闭合差较大的环， 然后处理环闭合差较小的环。（2）、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限 闭合环（ J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、,（J012，J020，J015）就涉 及到共同基线 J012J015，这条基线有问题的可能性就较大。（3）、处理时首先分析可能有问题的基线是否必要，如果是连接两个不

3、相邻 的点，并且涉及到环甚多，则可以直接将其删除。井研算例网形复杂回路众多， 一般可直接删除不合格基线。（4）、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除（删除后影响图 形结构，减少了重要环路） ，应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。方法 是在网图上选中重解基线， 重新设置高度角， 历元间隔、参考星等设置，点击“基 线解算”“解算选择基线” 。（5）、基线解算的精度指标 rms 和 ratio 是基线解算质量的参考指标，前者 是中误差，后者是方差比 （ ,rms 越小，表明基线解算质 量越高， ratio 越大，表明整周未知数解算越可靠，所以重解基线，要关注这两 项指标，但是这两项指标

4、只作参考，最重要的指标还是闭合差。（6）、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差 超限环中的基线， 分别与周边的基线组成闭合环， 检查其闭合差。 如果仅涉及到 其中一条基线的环闭合差超限，则可以将这条基线删除。（7）、检查环闭合差时，可能会出现两个相同顶点的环，闭合差一个超限， 一个不超限。 这是因为某一条基线存在重复基线。 这时可以删除超限环中的重复 基线。3、三维基线自由网平差（1）、三维基线自由网平差目的是检查观测值质量，及获取高程拟合所需大 地高平差值。 GPS坐标是 WGS84系统， GPS工程控制网需要转换到当地坐标系 统，所以都是在高斯平面上进行平差。 平差

5、中未知参数除了坐标改正数外， 还设 置了平面坐标转换参数。 进行二维平差，要将 GPS三维基线向量投影到高斯平面 上，转换时要使用没有加平差改正数的原始三维基线向量。（2）、三维平差不包含外部约束条件，平差合格就说明观测质量合格。规范 对于点位中误差的要求没有明确规定， 所以三维基线平差后精度检验， 主要指标 也是边长（基线）相对中误差，而一般基线计算后环闭合差合格，三维平差后基 线相对中误差就会合格。4、二维基线向量平差 由于经过三维平差检验，所以如果三维平差精度很好，而二维平差精度不合 格，则应该是已知数据的问题。这时可以尝试以下处理方法：（1）、如果只有 12 个已知点，属于自由网平差。

6、 2个点时因为平差设置尺 度和旋转参数，所以仍然是自由网平差， 平差精度不会受已知点数据误差影响 （条 件是问题是误差而不是错误， 若出现错误， 尺度比参数会较大， 这些参数在平差 报告二维平差参数中可以看到 ）。所以已知点较多，二维平差不合格时，可以输 入一个已知点做自由网平差， 然后根据已知点坐标计算两两间边长， 和 GPS网平 差坐标计算的边长进行对比， 如果和某一已知点相关的边， 两种边长比值与其它 边有明显差异时，这个点就可能是有问题的点。但是这种方法只能识别错误点， 对于精度不高的点，难以识别出来。（2）、输入全部已知点坐标自由网平差值和已知值，做最小二乘转换，如果 转换后某一个点

7、已知值和转换值坐标差较大， 这个点就可能是精度较差的点， 在 已知点较多，精度差的点是孤立值的情况下，这种方法有可能能够确定问题点。（3）、如果查不出孤立的错误或精度不高的已知点，可以放弃作强制约束平 差。先做二维自由网平差， 然后输入全部已知数据， 对二维平差值做 最小二乘平 面坐标转换 ，平差后已知点采用转换值。 这种方法既可以将 GPS网纳入当地坐标 系统，又能不受较低精度已知点影响，能够保持 GPS网较高的相对精度。5、高程拟合高程拟合的质量可以通过分析已知点拟合值和已知值的差异 （残差）来判断， 差值小拟合质量高， 反之则是拟合质量差。 对于控制面积较小的控制网， 拟合质 量差一般是

8、已知点高程有问题，查找有问题点的方法类似于二维平面控制网平 差。二、COMPASS软件1、软件区分字母大小写，例如 J00 和 j00，软件视为两个不同点。同点不同 名，或者同名不同点，会导致难以预料的结果，所以导入数据前必须检查处理。2、软件有时候会出现概略位置解算错误，情况分为两种： A、提示两个重复 观测的点，距离多少米，可能不是同一点。 B、网图上显示的位置明显不符（可 能偏离明显）。处理方法：对于第一种情况，经过查实确实是同一点，可以不理会。对于第 二种情况，可以先将这个点删除，再重新单独导入，可能就会正常了。3、COMPASS软件 没有输出高程拟合已知点残差 ，并且从井研计算数据来

9、看， 和南方软件 GNSSADJ4.0平面数据相差不大， 而高程拟合数据相差较大， 相当部分 点相差几十公分。4、基线解算不合格重新设置时效果明显，并且单独计算并显示指定环闭合 差的功能， 对于处理超限闭合环非常方便。 操作方法是综合网图上选择相应的基 线闭合环，重新解算后，点击“检查”“搜索选定基线的闭合差” ，系统即弹 出对话框，显示闭合环极限解值、精度信息及相对闭合差等信息。5、COMPASS软件有一项统计检验（ X 检验），这项检验较严格，一般很难合 格。目前国家规范没见关于 X 检验的规定， 所以可以选择不输出此项目 （在网平 差设置对话框中设置） 。6、当检查处理完指定闭合环后，选

10、择“检查”“自动搜索基线闭合差” 复查时，仍会看到存在闭合环相对闭合差超限， 很可能就是某些基线有重复基线， 重复基线中的一条造成了环闭合差超限 （当用鼠标点击基线， 基线颜色没有明显 变化时，如果不是没有点中，那么很可能就是存在重复基线 ）。则是应将重复基 线中的一条删除，方法是在综合网图视图点中基线，再点击“查看”“转树型 视图”，则系统直接显示选中基线数据。根据基线名后面附加的扩展名，判断出 欲删除的基线，点击右键选择删除即可。7、如果观测数据量较大， 点击“检查”“自动搜索基线闭合差”时，可 在“检查”“闭合差检查设置”中，设置输出最小 ppm和闭合差值，只输出闭 合差较大的环， 可以

11、方便快速找到超限的基线闭合环。8、查看环闭合差时，先应该删除上次环闭合差检查结果，否则新的结果会 增添到原结果后面。9、没有解算新增基线功能，又不能再基线列表中批量选择基线，只能在网 图上选择，所以不方便分阶段解算。10、数据导入和基线解算速度较快。11、二维平差输入已知点坐标方法是：（1）、在树型视图窗口左侧查找点击测站点，窗口右侧即加色突出显示测点 基本解算信息框，在测点信息框内点击右键，选择“属性” ，系统即弹出设置窗 口。（2）、在综合网图中点击要输入已知点坐标的点，然后点击“查看”“转 到树型视图”，系统就会自动定位到测点基本解算信息框，以后操作方法就如同 （1）。12、没有数据转换

12、 rinex 工具，但是华测网站有专用工具。三、华测 CGO软件1、基线解算后环闭合差很小，但是环闭合超显示超限 ,不知原因。2、分段计算加入新观测数据后，原本删除的基线又被恢复，是一个很大的 缺陷。3、没有计算指定环闭合差计算功能，对于分析基线质量不方便。4、有时候出现点名显示错误，如 J2023075.13O，显示为 J2023075（ 可以在树形视图左侧观测数据文件栏目选中后修改 ）。5、对南方接收机数据兼容性很差，单算南方数据或华测数据很正常，混算 包括先算南方（华测）后加入华测（南方）接收机数据，结果环闭合差超限多而 数值很大，重新解算基线处理没什么效果，因而井研数据没有解算成功。6

13、、数据输入和基线解算速度都较慢。四、南方平差软件1、功能较强大，尤其是基线解算中“新增基线解算” 、“不合格基线解算” ， 等功能，非常方便。2、可以导入已经解算的部分基线，非常方便大数据量控制网分阶段解算。3、当已知点只有两个时， 二维基线向量改正数全部为 0，估计应该是在三维 基线向量投影到二维时，使用了平差后的基线向量， 这应该属于算法错误 。4、基线解算改变解算条件时，效果不明显。五、中海达软件 HGO1、计算速度较快 ,基线解算质量优于其它软件。2、功能较强，基线处理较方便，例如点击超限闭合环，左侧菜单即弹出相 关基线，很方便重新解算或删除。3、Rinex数据格式必须是“ J012291D.13O”,对于华测数据 ”J0122911D.13O”， 软件把点名看作 J0122911，因此必须要处理。4、发现图形显示有问题，例如网图打不开或找不到了