GPS静态测量的实施及质量控制

GPS静态测量的实施及质量控制GPS静态测量量一、GPS静态测量概述二、GPS网的设计准备三、GPS网的施工作业四、GPS网的数据处理及质量控制GPS测量概述一平面控制制网与高高程控制制网分别别布设选点困难难、常需需造标观测过程程工作强强度大、、条件艰艰苦布网周期期长精度受到到限制采用传统统测量方方法布网网的缺点点NTS--340DL201NTS--3401测量精度度高选点灵活活，无需需造标，，布网成成本低可全天侯侯作业观测时间间短，作作业效率率高观测、处处理自动动化可获得三三维坐标标GPS测量的特特点S82CS822013S862013GPS测量中的的几个基基本概念念观测时段段从测站上上开始接接收卫星星信号起起至停止止接收卫卫星信号号间的连连续工作作的时间间段是GPS测量的基基本单位位时段长度度观测时段段所持续续的时间间同步观测测两台或两两台以上上的GPS接收机同同时对同同一组卫卫星进行行的观测测观测时段段、时段段长度、、同步观观测GPS测量中的的几个基基本概念念基线向量量利用进行行同步观观测的接接收机所所采集的的观测数数据计算算出的接接收机间间的三维维坐标差差与计算时时所采用用的卫星星轨道数数据同属属一个系系统GPS基线向量量网采用GPS技术布设设的测量量控制网网，由GPS点和基线线向量所所构成基线向量基线向量量、GPS基线向量量网GPS测量中的的几个基基本概念念定义利用同一一时段的的多个同同步观测测站所采采集的观观测数据据所计算算出的若若干基线线向量一个时段段中，同同步观测测基线的的数量若在某时时段共有有n台接收机机进行了了同步观观测，则则共可得得到n(n--1)//2条同步观观测基线线n=3n=2n=4n=5同步观测测基线GPS测量中的的几个基基本概念念闭合环由多条基基线向量量首尾相相连所构构成的图图形n=5由5条基线向向量所构构成的闭闭合环闭合环10GPS测量中的的几个基基本概念念环的闭合合差闭合差：组成闭闭合环的的基线向向量按同同一方向向（顺时时针或逆逆时针））的矢量量和分量闭合合差：组成闭闭合环的的基线向向量按同同一方向向（顺时时针或逆逆时针））矢量的的各个分分量的和和全长闭合合差：分量闭闭合差的的平方和和开方分量闭合差环的闭合差全长闭合差环的闭合合差11GPS测量中的的几个基基本概念念同步观测测环（同同步环））三台或三三台以上上的GPS接收机进进行同步步观测所所获得的的基线向向量（完完全由同同一观测测时段的的基线向向量）所所构成的的闭合环环第一时段第一时段第一时段第一时段第一时段第二时段同步环与与非同步步环同步观测测环独立观测测环（异异步环））定义：由由相互函函数独立立（线性性无关））的基线线向量所所构成的的闭合环环。（就就是前面面的非同同步环））虽构成了了闭合环环，但并并非所有有基线都都来自同同一观测测时段独立观测测环检验验定义：检检验独立立观测环环的闭合合差大小小特性：与与同步环环闭合差差不同，，即使采采用严密密算法，，并且计计算过程程中未发发生错误误，独立立观测环环的闭合合差通常常也不为为零，也也不一定定是个微微小量结论：独独立观测测环闭合合差的大大小，可可作为评评定基线线解算结结果质量量的有力力指标GPS测量中的的几个基基本概念念第一时段第一时段第一时段第一时段第一时段第二时段独立环与与非独立立环独立观测测环GPS静态网GPS网是采用用GPS定位技术术建立的的测量控控制网，，由GPS点和基线线向量所所构成。。布设GPS网的目的的利用点以以及基线线向量间间的各种种几何关关系，通通过参数数估计的的方法，，消除由由观测值值和（或或）起算算数据中中存在的的误差所所引起的的网在几几何上的的不一致致，从而而获得更更为精确确可靠的的测量成成果。确定网中中各点在在指定坐坐标参照照系下的的坐标易于对成成果进行行质量控控制GPS静态网的的建立过过程设计准备备施工作业业数据处理理GPS网的设计准备二设计准备备项目规划划：位置置及范围围，用途途及精度度等级，，点位分分布及数数量，成成果形式式及内容容，时限限要求，，投资经经费测绘资料料收集：：测区及及周边地地区可利利用的已已知点的的点之记记及其坐坐标成果果和测区区地形图图等方案设计计：根据据项目要要求和相相关技术术规范进进行技术术设计，，完成技技术设计计书的编编写技术设计计的过程程确定设计计的技术术依据测量任务务书或测测量合同同书GPS测量规范范及规程程其他规范范及规程程进行技术术设计精度设计计密度设计计基准设计计图形（结结构）设设计19精度设计计精度设计计的原则则满足合同同或任务务书要求求满足规范范要求满足应用用要求密度设计计密度设计计的原则则根据工程程项目的的需要，，而非网网的规模模大小或或边长的的长短基准设计计GPS网基准设设计指定GPS网所采用用的坐标标参照系系（基准准）确定所采采用的起起算数据据GPS网的基准准位置基准准尺度基准准方位基准准设计原则则满足项目目要求结合现有有条件22图形设计计①三角形网网②多边形形网③附和导导线网④星形网网（单基基准站））23设计准则则网中距离离较近的的点间要要进行直直接观测测（短边边必测））短边必测测短边必测测24设计准则则当控制网网的范围围较大时时，可采采用分级级布设的的方法，，即首先先布设点点数较少少但等级级较高的的框架网网，然后后再部分分项目所所要求等等级的全全面网框架网全面网框架网的的采用GPS网的施工作业三26施工作业业选点与埋埋石接收机的的选用及及检验卫星状况况预报外业进度度估算及及项目成成本预算算确定调度度方案观测作业业数据传输输备份成果验收收和上交交资料27选点与埋埋石观测条件件对空通视视条件好好，15以上不宜宜有成片片障碍物物。15以上不宜宜有金属属导体**便于仪器器安置及及观测作作业。远离可能能的干扰扰源。远离易引引起多路路径的环环境。位置及设设施地质条件件良好、、点位稳稳定、易易于保存存，尽可可能顾及及交通等等条件。。充分利用用符合要要求的现现有观测测设施。。尽量选择择测站小小环境与与周围大大环境一一致的地地点。选点与埋埋石天线墩基岩天线线墩，岩岩层天线线墩，岩岩层标石石土层天天线墩标石岩层普通通标石，，普通基基本标石石，冻土土基本标标石，固固定沙石石基本标标石，普普通标石石，建筑筑物上的的标石金属标志志不锈钢标标志强制对中中装置强制对中中墩29卫星状况况预报确定原则则选择卫星星数较多多、PDOP值较小的的时间段段（观测测窗口））时段长度度不短于于规范要要求辅助设计计工具专门的““计划””软件30制定调度度方案安排作业业时段分配观测测任务安排作业业小组指定各作作业小组组的观测测时间、、测站确定迁站站方式，，进行交交通工具具的调配配突发情况况的处理理延误的处处理设备故障障的处理理测站错误误的处理理突发恶劣劣天气的的处理分区观测测，逐步步推进扩扩展同步图形形的连接接方式点连式优点：作作业效率率高，图图形扩展展迅速。。缺点：图图形强度度低，如如果连接接点发生生问题，，将影响响到后面面的同步步图形。。边连式优点：作作业效率率较高，，图形强强度较强强网连式优点：图图形强度度最强。。缺点：作作业效率率低。混连式点连式边连式网连式制定基本本原则高可靠高精度高效率常用方案案平推式翻转式伸缩式32迁站方案案平推式翻转式伸缩式外业观测测成果的的质量检检核观测记录录完整性性及合理理性检查查记录手簿簿中的内内容是否否完整，，是否按按要求量量测了天天线高，，天线类类型及量量测方式式是否正正确，天天线高的的数值是是否合理理通过点位位略图和和测量近近似坐标标等判定定设站是是否正确确外业观测数数据质量量的检核核通过对外外业GPS观测数据据进行处处理，对对处理结结果进行行检核来来进行的的反映GPS外业观测测数据质质量的数数据处理理结果是是基线解解算的结结果和GPS网无约束束平差的的结果GPS网的数据处理及质量控制四数据格式式RINEX格式通用性强强，已成成为GPS测量领域域事实上上的标准准大多数软软件能够够直接处处理利于多种种型号的的接收机机联合作作业接收机专专有格式式（南方方sth）不同厂家家接收机机的本机机格式各各不相同同与接收机机配套的的数据处处理软件件（随机机软件/商用软件件）一般般可以直直接读取取自身本本机格式式的数据据，而不不能读取取其它厂厂家本机机格式的的数据数据存储储紧凑，，含有一一些专有有信息36命名规则则命名方法法：8+3文件名命名规则则例：wh022931.02o，wh022293.02nssssdddf.yyt4字符测站名年积日一天内的文件序号（时段号），为0~9，A~Z。若为0，则表示文件包含当天的所有观测数据两位年号98：199800：200011：2011文件类型O：观测值N：星历M：气象数据G：GLONASS星历H：同步卫星GPS载荷的导航电文C：钟文件

文件格式式说明RINEX观测值文文件的内内容2.10OBSERVATIONDATAM((MIXED)RINEXVERSION/TYPEBLANKORG=GPS,R==GLONASS,,T=TRANSIT,M==MIXEDCOMMENTXXRINEXOV9.9AIUB24--MAR-0114:43PGM//RUNBY//DATEEXAMPLEOFAMIXEDRINEXFILECOMMENTA9080MARKERNAME9080.1..34MARKERNUMBERBILLSMITHABCINSTITUTEOBSERVER//AGENCYX1234A123XXZZZREC##//TYPE//VERS234YYANT##//TYPE4375274.587466..4589095.APPROXPOSITIONXYZ.9030..0000..0000ANTENNA:DELTAH/E//N11WAVELENGTHFACTL1/2126G14G15G16G17G18G19WAVELENGTHFACTL1/20RCVCLOCKOFFSAPPL4P1L1L2P2##//TYPESOFOBSERV18.000INTERVAL2001324131036..0000000TIMEOFFIRSTOBSENDOFHEADER01324131036.000000003G12G9G6--..12345678923629347.915..3008--.35323629364648--..1209--.35820891541.29220607600.189--..4309..39420607605.84801324131050.000000044122G9G12WAVELENGTHFACTL1/2***WAVELENGTHFACTORCHANGEDFOR2SATELLITES****COMMENTNOW8SATELLITESHAVEWLFACT1AND2!COMMENTCOMMENT01324131054.000000005G12G9G6R21R22--..12345678923619095.450--53875..6328--41981.37523619112.00820886075.667--28688..0279--22354.53520886082.10120611072.68918247..789914219.77020611078.41021345678.57612345..567522123456.78923456..7895文件头文件体RINEX版本号数据类型观测值类型文件头内容文件头标签点名点号接收机编号、类型、版本天线编号、类型近似坐标天线偏心缺省的波长因子与缺省情况不同的波长因子观测值类型及排列顺序历元间隔一个历元的观测数据历元时刻卫星数及卫星列表接收机钟差各卫星的观测值38文件格式式说明RINEX星历文件件的内容容2.10N:GPSNAVDATARINEXVERSION/TYPEXXRINEXNV2.10AIUB3--SEP-9915:22PGM//RUNBY//DATEEXAMPLEOFVERSION2.10FORMATCOMMENT.1676D--07..2235D--07--..1192D--06--..1192D--06IONALPHA.1208D++06..1310D++06--..1310D++06--..1966D++06IONBETA.133179128170D-06..107469588780D--125529601025DELTA--UTC:A0,A1,T,W13LEAPSECONDSENDOFHEADER69992175144.0--.839701388031D-03-..165982783074D-10..000000000000D++00.910000000000D+02..934062500000D++02..116040547840D-08..162092304801D+00.484101474285D-05..626740418375D--02..652112066746D-05..515365489006D+04.409904000000D+06--.242143869400D--07..329237003460D+00-..596046447754D-07.111541663136D+01..326593750000D++03..206958726335D+01-..638312302555D-08.307155651409D-09..000000000000D++00..102500000000D+04..000000000000D+00.000000000000D+00..000000000000D++00..000000000000D+00..910000000000D+02.406800000000D+06..000000000000D++001399921900.0..490025617182D-03..204636307899D--11..000000000000D+00.133000000000D+03--.963125000000D++02..146970407622D-08..292961152146D+01-.498816370964D--05..200239347760D-02..928156077862D-05..515328476143D++04.414000000000D+06--.279396772385D--07..243031939942D+01-..558793544769D-07.110192796930D+01..271187500000D++03--.232757915425D+01-..619632953057D-08-.785747015231D--11..000000000000D+00..102500000000D+04..000000000000D++00.000000000000D+00..000000000000D++00..000000000000D+00..389000000000D+03.410400000000D+06..000000000000D++00文件头文件体卫星PRN号历元时刻某卫星某历元的星历数据39GPS数据处理理流程四个阶段段：1.数据传输输2.格式转换换（可选选）3.基线处理理4.网平差解算实例例演示基线向量量解基线边长长与基线线向量基线边长基线向量基线边长长（左））与基线线向量（（右）41基线解算算的过程程42基线质量量指标控制指标标特点：基基于测量量规范，，在工程程应用中中，控制制指标必必须满足足，指标：数数据剔除除率，复复测基线线长度较较差，同同步环闭闭合差，，独立（（异步））环闭合合差，网网无约束束平差基基线向量量改正数数（残差差）参考指标标特点：基基于统统计学原原理，不不作为判判定质量量是否合合格的依依据指标：单单位权方方差（参参考方差差），RATIO值，RDOP值，观测测值残差差的RMS影响基线线解算结结果的因因素①基线解算算时所设设定的起起点坐标标不准确确影响方式式：导致致基线向向量发生生偏差影响程度度：应对方法法使用坐标标精度高高的点作作为起算算点获取较为为准确坐坐标的方方法（两两种）与已知点点（IGS跟踪站））联测（（可获得得分米级级以上精精度的地地心坐标标）长时间单单点定位位（数小小时单点点定位，，可获得得米级精精度的地地心坐标标）起点坐标标的偏差差GPS卫星轨道道高度基线向量量的偏差差基线长度度影响基线线解算结结果的因因素②少数卫星星的观测测时间太太短影响方式式：导致致与该卫卫星有关关的整周周未知数数固定困困难影响程度度：对于于基线解解算来讲讲，对于于参与计计算的卫卫星，如如果与其其相关的的整周未未知数没没有准确确确定的的话，就就将严重重影响整整个基线线解算结结果的质质量应对方法法删除该卫卫星的观观测数据据，不让让其参与与基线解解算影响基线线解算结结果的因因素③在整个观观测时段段中，有有个别卫卫星或个个别时间间段周跳跳太多，，致使周周跳修复复不完善善影响方式式：导致致整周未未知数固固定困难难影响程度度：严重重影响基基线向量量的质量量应对方法法在发生周周跳处增增加新的的模糊度度参数删除周跳跳严重的的时间段段的方法法影响基线线解算结结果的因因素④在观测时时段内，，多路径径效应比比较严重重，观测测值的改改正数普普遍较大大影响方式式：导致致基线向向量质量量下降，，严重时时导致整整周未知知数固定定困难影响程度度随多路径径效应的的严重程程度，对对基线质质量的影影响将有有所不同同多路径效效应对基基线向量量的水平平方向影影响较大大应对方法法缩小编辑辑因子的的方法来来剔除残残差较大大的观测测值删除多路路径误差差严重的的时间段段或卫星星的数据据影响基线线解算结结果的因因素⑤对流层折折射影响响或电离离层折射射影响较