GPS测量数据处理
时间：2012-12-12浏览： 次责任编辑：四川拓图测绘仪器
1、基线向量解算
软件及要求
C级及以下各级GPS网基线解算及B级GPS网基线预处理可采用随接收机配备的商用软件，AA、A、B级ITRF YY网基线精处理须采用专门的软件，计算结果中应包括相对定位坐标和协方差阵等平差所需的元素。新启用的软件需经有关部门的试验鉴定并经业务部门批准方能使用。
准备工作
a）基线解算前，应按规范、技术设计和CH1002及时对外业全部资料全面检查和验收，其重点包括：
1）成果是否符合调度命令和规范要求；
2）观测数据质量分析是否合理。
b）起算点坐标系，AA、A、B级应为ITRF YY国际地球参考框架，C级以下可为WGC 84坐标系。
AA、A、B级起算点的瞬时历元坐标精度应分别不低于0.2m、1m、3m，C及以下各级起算点坐标精度应不低于20m。
c）外业观测的气象数据要换算成适合于处理软件所需要的单位；
d）当采用不同类型接收机时，应将观测数据转换成同一格式；
e）高标点、偏心观测点，应根据天线高记录、投影手簿或归心用纸等计算归心改正数，计算公式可参见附录F或GB/T 17942。
解算方案
a）根据外业施测的精度要求和实际情况、软件的功能和精度，可采用多基线解或单基线解；
b）每个同步观测图形只能选定一个起算点；
c）快速静态定位测量以观测单元为单位制定解算方案。
基线向量解算基本要求
a）AA、A、B级网基线精处理应采用精密星历。
B级GPS网基线外业预处理和C级以下各级网基线处理时，可采用广播星历。
b）各级GPS观测值均应加入对流层延迟修正，对流层延迟修正模型中的气象元素可采用标准气象元素。
c）基线解算，按同步观测时段为单位进行。按多基线解时，每个时段须提供一组独立基线向量及其完全的方差—协方差阵；按单基线解时，须提供每条基线分量及其方差—协方差阵。
d）B级以上各级GPS网，基线解算可采用双差解、单差解或非差解。C及以下各级GPS网，根据基线长度允许采用不同的数据处理模型。但是15KM内的基线，须采用双差固定解。15KM以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。
e）对于所有同步观测时间短于35min的快速定位基线，必须采用合格的双差固定解作为基线解算的最终结果。
2、外业数据质量检核
同一时段观测值的数据剔除率，其值宜小于10%。
B级基线外业预处理和C级以下各级GPS网基线处理，复测基线的长度较差ds，两两比较应满足下式的规定：
式中：σ—相应级别规定的精度（按实际平均边长计算）。
各级GPS网同步环闭合差，不宜超过附录E规定。
C级以下各级网、及B级GPS网外业基线预处理结果，其独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足：
式中：σ—闭合环边数；
n—相应级别规定的精度（按实际平均边长计算）。
3、AA、A、B级基线精处理结果质量检核
AA、A、B 级基线精处理后应计算基线的△X分量、△Y分量、△Z分量及边长的重复性，重复性定义为：
式中：n—同一基线的总观测时段数；
Ci—一个时段的基线某一分量或边长；
—该时段i相应于Ci分量的方差；
Cm—各时段的加权平均值。
还应对各基线边长分量、北分量和东分量的重复性进行固定误差与比例误差的直线拟合，作为衡量基线精度的参考指标。
AA、A、B级GPS网，同一基线不同时段的较差，应满足下式规定：
式中R 由（4）计算。
AA、A、B级基线精处理后，独立闭合环或附合路线坐标分量闭合差足：
式中r为环线中的基线数，
（C=△X，△T，△Z）为环线中第i条基线C分量的方差，由基线处理时输出。
环线全长闭合差应满足：
式中：Dbi—环线中第i条基线方差—协方差阵。
AA、A、B级基线精处理结果，同一测站的坐标分量在不同的同步图形中互差，在起算点松驰时应小于1m，在起算点固定时应小于0.2m。
AA、A、B级基线精处理结果，必须对基线方差—协方差阵是否符合实际精度予以检核并在平差中调整。
4、重测和补测
未按施测方案要求，外业缺测、漏测，或数据处理后，观测数据不满足表7规定时，有关成果应及时补测。
允许舍弃在复测基线边长较差、同步环闭合差、独立环或附合路线闭合差检验中超限的基线，而不必进行该基线或与该基线有关的同步图形的重测，但必须保证舍弃基线后的独立环所含基线数，不得超过表3的规定，否则，应重测该基线有关的同步图形。
由于点位不满足GPS 测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各种限差检核要求时，经主管部门批准，可以布设新点重测或者舍弃该点。
对需补测或重测的观测时段或基线，要具体分析原因，在满足表7要求的前提下，尽量安排一起进行同步观测。
补测或重测的分析应写入数据处理报告。
5、网平差
软件及要求
AA、A、B级网整体平差应使用专门研制的软件，C级及以下各级GPS 网可使用随机商用软件；
AA、A、B级GPS网无约束平差
无约束平差应选取一个相应于观测历元的()*+ 国际地球参考框架的点作为起算基准。
无约束平差时，根据外业作业期的分期、及作业技术要求的不同，可以分成若干子区，分别进行无约束平差。若进行相邻子区间无约束联合平差时，可引入若干系统误差参数（尺度、定向等），并对每一系统误差参数进行显著性检验。
无约束平差应作以下参数统计检验：
a）方差分量因子估值σ2检验；
b）每个改正数粗差的检验。
无约束平差应输出在ITRE国际地球参考框架下各点的地心坐标和大地坐标、各基线的改正数和基线向量平差值、各基线的地心坐标分量、大地坐标分量及其精度信息。
AA、A、B级GPS网整体平差。
整体平差应在相对于某一历元的ITRF YY国际地球参考框架下进行。各子网历元不同时，应利用板块运动模型和速度场做统一的归算。
整体平差中作为起算基准的点的坐标应作为加权基准平差，即引入起算点的全方差———协方差阵，并乘以适当的松驰因子来进行权的确定。
整体平差应作以下参数检验：
a）验后单位权方差因子σ2的检验；
b）转换参数和变形参数的显著性检验。
参数检验后，应从模型中消去不显著的转换权和变形参数，并重新平差。
整体平差后，应提供在ITRF YY国际地球参数框架下各点的地心坐标和大地坐标、各基线的地心坐标分量和大地坐标分量、所有参予平差的基线的改正数及平差值及其精度信息。
C级以下各级GPS网无约束平差
在基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS 84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的无约束平差。无约束平差须提供各点在WGS 84系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。
无约束平差中，基线分量的改正数绝对值（V△X、V△Y、V△Z）应满足下式：
式中：σ—为相应级别规定的基线的精度。否则，认为该基线或其附近的基线存在粗差，应在平差中采用软件提供的自动方法或人工方法剔除，直至上式满足。
C级以下各级GPS网约束平差
利用无约束平差后的可靠观测量，可选择在WGS-84坐标系（必要时）、国家坐标系或地方独立坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，可以强制约束，也可加权约束。
平差结果应输出在相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位、转换参数及其相应的精度信息。
约束平差中，基线分量的改正数与经过&’/0/./’ 粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值（dV△X、dV△Y、dV△Z）应满足下式
式中：σ—为相应等级基线的规定精度。否则，认为作为约束的已知坐标、已知距离、已知方位中存在一些误差较大的值应采用自动或人工的方法剔除这些误差较大的约束值，直至上式满足。
数据处理成果整理和编写技术总结
基线解算、无约束平差和约束平差（或整体平差）的结构均要求拷贝到磁（光）盘和打印各一份文件，磁（光）盘要装盒，打印成果要装订成册，并要贴上标签，注明资料内容。
外业技术总结内容应包括：
a）测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电讯、供电等情况；
b）任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；
c）施测单位，施测起讫时间，作业人员数量，技术状况；
d）作业技术依据；
e）作业仪器类型、精度以及检验和使用情况；
f）点位观测条件的评价，埋石与重合点情况；
g）联测方法、完成各级点数与补测、重测情况，以及作业中发生与存在问题的说明；
h）外业观测数据质量分析与野外数据检核情况。
内业技术总结应包含以下内容：
a）数据处理方案、所采用的软件、所采用的星历、起算数据、坐标系统，以及无约束平差、约束平差情况；
b）误差检验及相关参数和平差结果的精度估计等；
c）上交成果中尚存问题和需要说明的其他问题、建议或改进意见；
d）各种附表与附图。
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