《GPS测量数据处理》PPT课件

《《GPS测量数据处理》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《GPS测量数据处理》PPT课件（36页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第 九 章GPS测 量 数 据 处 理 主 要 内 容9.1 基 线 解 算 及 质 量 评 定9.2 网 平 差9.3 GPS高 程 9.1 基 线 解 算 及 质 量 评 定9.1.1基 线 解 算 的 类 型单 基 线 解 定 义 ： 当 有 台 GPS接 收 机 进 行 了 一 个 时 段 的 同 步观 测 后 ， 每 两 台 接 收 机 之 间 就 可 以 形 成 一 条 基 线 向量 ， 共 有 条 同 步 观 测 基 线 ， 其 中 最 多 可 以 选 出 相 互独 立 的 条 同 步 观 测 基 线 ， 至 于 这 条 独 立 基 线 如 何 选取 ， 只 要 保 证 所 选

2、的 条 独 立 基 线 不 构 成 闭 和 环 就 可以 了 。 这 也 是 说 ， 凡 是 构 成 了 闭 和 环 的 同 步 基 线 是函 数 相 关 的 ， 同 步 观 测 所 获 得 的 独 立 基 线 虽 然 不 具有 函 数 相 关 的 特 性 ， 但 它 们 却 是 误 差 相 关 的 ， 实 际上 所 有 的 同 步 观 测 基 线 间 都 是 误 差 相 关 的 。 所 谓 单基 线 解 算 ， 就 是 在 基 线 解 算 时 不 顾 及 同 步 观 测 基 线间 误 差 相 关 性 ， 对 每 条 基 线 单 独 进 行 解 算 。 特 点 ： 单 基 线 解 算 的 算

3、法 简 单 ， 但 由 于其 解 算 结 果 无 法 反 映 同 步 基 线 间 的 误 差 相 关的 特 性 ， 不 利 于 后 面 的 网 平 差 处 理 ， 一 般 只用 在 普 通 等 级 GPS网 的 测 设 中 。多 基 线 解 定 义 ： 与 单 基 线 解 算 不 同 的 是 ， 多 基 线解 算 顾 及 了 同 步 观 测 基 线 间 的 误 差 相 关 性 ，在 基 线 解 算 时 对 所 有 同 步 观 测 的 独 立 基 线 一并 解 算 。 特 点 ： 多 基 线 解 由 于 在 基 线 解 算 时 顾 及了 同 步 观 测 基 线 间 的 误 差 相 关 特 性 ，

4、 因 此 ，在 理 论 上 是 严 密 的 。 9.1.2 基 线 解 算 结 果 的 质 量 评 定 指 标fPVVT0实 质 ： 反 映 观 测 值 的 质 量 ， 又 称 为 参 考 方差 因 子 。 越 小 越 好 。单 位 权 方 差 因 子定 义 ： RMS - 均 方 根 误 差定 义 ： nVVRMS T 实 质 ： 表 明 了 观 测 值 的 质 量 ， 观 测 值 质量 越 好 ， 越 小 ， 反 之 ， 观 测 值 质 量 越 差 ，则 越 大 ， 它 不 受 观 测 条 件 （ 观 测 期 间 卫 星分 布 图 形 ） 的 好 坏 的 影 响 。 数 据 删 除 率 定

5、 义 ： 在 基 线 解 算 时 ， 如 果 观 测 值 的 改正 数 大 于 某 一 个 阈 值 时 ， 则 认 为 该 观 测 值 含有 粗 差 ， 则 需 要 将 其 删 除 。 被 删 除 观 测 值 的数 量 与 观 测 值 的 总 数 的 比 值 ， 就 是 所 谓 的 数据 删 除 率 。 实 质 ： 数 据 删 除 率 从 某 一 方 面 反 映 出 了GPS原 始 观 测 值 的 质 量 。 数 据 删 除 率 越 高 ，说 明 观 测 值 的 质 量 越 差 。 RATIO 定 义 ： RATIO值 为 在 采 用 搜 索 算 法 确 定整 周 未 知 数 参 数 的 整

6、数 值 时 ， 产 生 次 最 小 的单 位 权 方 差 与 最 小 的 单 位 权 方 差 的 比 值 。 实 质 ： 反 映 了 所 确 定 出 的 整 周 未 知 数 参数 的 可 靠 性 ， 这 一 指 标 取 决 于 多 种 因 素 ， 既与 观 测 值 的 质 量 有 关 ， 也 与 观 测 条 件 的 好坏 有 关 。 RDOP 定 义 ： 所 谓 RDOP值 指 的 是 在 基 线 解 算 时 待 定 参数 的 协 因 数 阵 的 迹 （ ） 的 平 方 根 ， 即 ： RDOP值 的 大 小 与 基 线 位 置 和 卫 星 在 空 间 中 的 几何 分 布 及 运 行 轨 迹

7、 （ 即 观 测 条 件 ） 有 关 ， 当 基 线 位置 确 定 后 ， RDOP值 就 只 与 观 测 条 件 有 关 了 ， 而 观 测条 件 又 是 时 间 的 函 数 ， 因 此 ， 实 际 上 对 与 某 条 基 线向 量 来 讲 ， 其 RDOP值 的 大 小 与 观 测 时 间 段 有 关 。 实 质 ： 表 明 了 GPS卫 星 的 状 态 对 相 对 定 位 的 影 响 ，即 取 决 于 观 测 条 件 的 好 坏 ， 它 不 受 观 测 值 质 量 好 坏的 影 响 。 )(Qtr 21)( QtrRDOP 同 步 环 闭 合 差 定 义 ： 同 步 环 闭 合 差 是

8、由 同 步 观 测 基 线 所组 成 的 闭 合 环 的 闭 合 差 。 实 质 ： 由 于 同 步 观 测 基 线 间 具 有 一 定 的 内 在联 系 ， 从 而 使 得 同 步 环 闭 合 差 在 理 论 上 应 总 是为 0的 ， 如 果 同 步 环 闭 合 差 超 限 ， 则 说 明 组 成 同步 环 的 基 线 中 至 少 存 在 一 条 基 线 向 量 是 错 误 的 ，但 反 过 来 ， 如 果 同 步 环 闭 合 差 没 有 超 限 ， 还 不能 说 明 组 成 同 步 环 的 所 有 基 线 在 质 量 上 均 合 格 。 限 值 ： 5nWX ，5nWY ，5nWZ 53

9、nW 同 异 步 环 闭 合 差 定 义 ： 由 独 立 基 线 所 组 成 的 闭 合 环 称 为 异 步 闭合 环 ， 简 称 异 步 环 异 步 环 的 闭 合 差 称 为 异 步 环 闭 合差 。 实 质 ： 当 异 步 环 闭 合 差 满 足 限 差 要 求 时 ， 则 表明 组 成 异 步 环 的 基 线 向 量 的 质 量 是 合 格 的 ； 当 异 步环 闭 合 差 不 满 足 限 差 要 求 时 ， 则 表 明 组 成 异 步 环 的基 线 向 量 中 至 少 有 一 条 基 线 向 量 的 质 量 不 合 格 ， 要确 定 出 哪 些 基 线 向 量 的 质 量 不 合 格

10、 ， 可 以 通 过 多 个相 邻 的 异 步 环 或 重 复 基 线 来 进 行 。 限 值 ： nWX 3，nWY 3，nWZ 3nW 33异 重 复 基 线 较 （ 互 ） 差 定 义 ： 不 同 观 测 时 段 ， 对 同 一 条 基 线 的观 测 结 果 ， 就 是 所 谓 重 复 基 线 。 这 些 观 测 结果 之 间 的 差 异 ， 就 是 重 复 基 线 较 （ 互 ） 差 。 实 质 ： 当 重 复 基 线 较 （ 互 ） 差 满 足 限 差要 求 时 ， 则 表 明 这 些 基 线 向 量 的 质 量 是 合 格的 ； 否 则 ， 则 表 明 这 些 基 线 向 量 中

11、至 少 有 一条 基 线 向 量 的 质 量 不 合 格 ， 要 确 定 出 哪 些 基线 向 量 的 质 量 不 合 格 ， 可 以 通 过 多 重 条 件 进行 。 限 值 ： 22 互W 9.1.3影 响 基 线 解 算 结 果 的 主 要 因 素 及 应 对 方 法v 基 线 解 算 时 所 设 定 的 起 点 坐 标 不 准 确 （ 设 定 较 准 确 的 起 点 坐 标 ， 采 用 同 一 点 或 同 一 点 的 衍 生 点 起 算 ）v 少 数 卫 星 的 观 测 时 间 太 短 ， 导 致 这 些 卫 星 的 整 周 未 知 数 无 法 准 确 确 定 （ 剔 除 观 测 时

12、间 太 短 的 卫 星 ） v 在 整 个 观 测 时 段 里 ， 有 个 别 时 间 段 或 个 别 卫 星 周 跳 太 多 ， 致 使 周 跳 无 法 完 全 修 复（ 剔 除 周 跳 多 的 卫 星 ， 截 去 周 跳 多 的 时 间 段 ）v 在 观 测 时 段 内 ， 多 路 径 效 应 比 较 严 重 ， 观 测 值 的 改 正 数 普 遍 较 大（ 剔 除 受 多 路 径 影 响 严 重 的 观 测 值 ）v 对 流 层 折 射 或 电 离 层 折 射 影 响 太 大（ 模 型 改 正 、 采 用 Iono-Free观 测 值 ） 判 别 及 应 对 方 法 ：判 别 :通 过

13、卫 星 的 可 见 性 图 和 残 差 图 来 判 别 。应 对 方 法 ： 提 供 较 准 确 的 起 点 坐 标 、 删 卫 星 和 截取 时 间 段 。 v基 线 解 算 时 常 需 修 改 的 参 数 ：参 与 数 据 处 理 的 特 定 时 间 段 的 观 测 值截 止 高 度 角观 测 值 类 型星 历 类 型Ratio值 限 值观 测 值 编 辑 因 子电 离 层 折 射 改 正对 流 层 折 射 改 正 9.1.4 几 种 典 型 的 残 差 图 残差（周） 时间（周）0.00 0.10 0.10 SV12-SV15 SV12存 在 周 跳 的 残 差 图残差（周） 时间（周）

14、0.00100.002-100.00 SV12-SV15残差（周） 时间（周）0.00100.002-100.00 SV12-SV25 残差（周） 时间（周）0.000.100.10 SV25-SV15 SV25受 不 明 影 响 的 残 差 图残差（周） 时间（周）0.001.001.00 SV12-SV25 T1（周）T2（周） 残差（周） 时间（周）0.001.001.00 SV25-SV13 T1（周）T2（周） 残差（周） 时间（周）0.000.100.10 SV12-SV13 9.2 网 平 差9.2.1网 平 差 的 类 型v无 约 束 平 差定 义 ： GPS网 的 无 约 束

15、 平 差 指 的 是 在 平 差 时 不 引 入 会造 成 GPS网 产 生 由 非 观 测 量 所 引 起 的 变 形 的 外 部 起 算数 据 。 常 见 的 GPS网 的 无 约 束 平 差 ， 一 般 是 在 平 差 时没 有 起 算 数 据 或 没 有 多 余 的 起 算 数 据 。v约 束 平 差定 义 ： GPS网 的 约 束 平 差 指 的 是 平 差 时 所 采 用 的 观 测值 完 全 是 GPS观 测 值 （ 即 GPS基 线 向 量 ） ， 而 且 ， 在平 差 时 引 入 了 使 得 GPS网 产 生 由 非 观 测 量 所 引 起 的 变形 的 外 部 起 算 数

16、据 。 v 联 合 平 差 定 义 ： GPS网 的 联 合 平 差 指 的 是 平 差 时 所采 用 的 观 测 值 除 了 GPS观 测 值 以 外 ， 还 采 用了 地 面 常 规 观 测 值 ， 这 些 地 面 常 规 观 测 值 包括 边 长 、 方 向 、 角 度 等 观 测 值 等 。v 无 约 束 平 差 的 作 用 评 定 GPS网 的 内 部 符 合 精 度 ， 发 现 和 剔 除GPS观 测 值 中 可 能 存 在 的 粗 差 ,得 到 GPS网 中 各 个点 在 WGS-84系 下 经 过 了 平 差 处 理 的 三 维 空 间 直角 坐 标 ,为 将 来 可 能 进

17、行 的 高 程 拟 合 ， 提 供 经 过了 平 差 处 理 的 大 地 高 数 据 v平 差 结 果 的 质 量 评 定 指 标 ： 相 邻 点 距 离 中 误 差 1.单 位 权 方 差 的 检 验 2.基 线 改 正 数 的 检 验 3.已 知 坐 标 的 检 验 9.3 GPS高 程9.3.1 高 程 系 统 大 地 高 系 统 是 以 参 考 椭 球 面 为 基 准 面 的 高 程系 统 。 某 点 的 大 地 高 是 该 点 到 通 过 该 点 的 参 考 椭球 的 法 线 与 参 考 椭 球 面 的 交 点 间 的 距 离 。 大 地 高也 称 为 椭 球 高 ， 大 地 高 一

18、 般 用 符 号 H表 示 。 大 地 高是 一 个 纯 几 何 量 ， 不 具 有 物 理 意 义 ， 同 一 个 点 ，在 不 同 的 基 准 下 ， 具 有 不 同 的 大 地 高 。大 地 高 系 统 正 高 系 统 正 高 系 统 是 以 大 地 水 准 面 为 基 准 面 的 高程 系 统 。 某 点 的 正 高 是 该 点 到 通 过 该 点 的 铅垂 线 与 大 地 水 准 面 的 交 点 之 间 的 距 离 ， 正 高用 符 号 Hg表 示 。 正 常 高 系 统 正 常 高 系 统 是 以 似 大 地 水 准 面 为 基 准 的 高程 系 统 。 某 点 的 正 常 高 是

19、 该 点 到 通 过 该 点 的 铅垂 线 与 似 大 地 水 准 面 的 交 点 之 间 的 距 离 ， 正 常高 用 H表 示 。 高 程 系 统 之 间 的 转 换 关 系 大地水准面参考椭球面似大地水准面 地球表面 Hg H Hg H HH gg hHH 方 法 等 值 线 图 法 大 地 水 准 面 模 型 法 拟 合 法9.3.2 GPS测 高 方 法 从 高 程 异 常 图 或 大 地 水 准 面 差 距 图 分 别 查 出各 点 的 高 程 异 常 或 大 地 水 准 面 差 距 ， 然 后 分 别 采用 下 面 两 式 可 计 算 出 正 常 高 和 正 高 。 v 采 用

20、等 值 线 图 法 确 定 点 的 正 常 高 和 正 高 时 要注 意 以 下 几 个 问 题 ： 注 意 等 值 线 图 所 适 用 的 坐 标 系 统 ， 在 求 解 正 常高 或 正 高 时 ， 要 采 用 相 应 坐 标 系 统 的 大 地 高 数 据 。 采 用 等 值 线 图 法 确 定 正 常 高 或 正 高 ， 其 结 果 的精 度 在 很 大 程 度 上 取 决 于 等 值 线 图 的 精 度 。 v 地 球 模 型 法 本 质 上 是 一 种 数 字 化 的 等值 线 图 ， 目 前 国 际 上 较 常 采 用 的 地 球 模 型有 OSU91A等 。 不 过 可 惜 的

21、 是 这 些 模 型 均 不适 合 于 我 国 。 拟 合 法 基 本 原 理 所 谓 高 程 拟 合 法 就 是 利 用 在 范 围 不 大 的 区 域中 ， 高 程 异 常 具 有 一 定 的 几 何 相 关 性 这 一 原 理 ，采 用 数 学 方 法 ， 求 解 正 高 、 正 常 高 或 高 程 异 常 拟 合 法 注 意 事 项 上 面 介 绍 的 高 程 拟 合 的 方 法 ， 是 一 种 纯 几 何的 方 法 ， 因 此 ， 一 般 仅 适 用 于 高 程 异 常 变 化 较 为平 缓 的 地 区 （ 如 平 原 地 区 ） ， 其 拟 合 的 准 确 度 可达 到 一 个 分

22、 米 以 内 。 对 于 高 程 异 常 变 化 剧 烈 的 地区 （ 如 山 区 ） ， 这 种 方 法 的 准 确 度 有 限 ， 这 主 要是 因 为 在 这 些 地 区 ， 高 程 异 常 的 已 知 点 很 难 将 高程 异 常 的 特 征 表 示 出 来 。v 适 用 范 围 所 谓 高 程 异 常 的 已 知 点 的 高 程 异 常 值 一 般 是通 过 水 准 测 量 测 定 正 常 高 、 通 过 GPS测 量 测 定 大地 高 后 获 得 的 。 在 实 际 工 作 中 ， 一 般 采 用 在 水 准点 上 布 设 GPS点 或 对 GPS点 进 行 水 准 联 测 的 方

23、 法 来实 现 ， 为 了 获 得 好 的 拟 合 结 果 要 求 采 用 数 量 尽 量多 的 已 知 点 ， 它 们 应 均 匀 分 布 ， 并 且 最 好 能 够 将整 个 GPS网 包 围 起 来 。v 选 择 合 适 的 高 程 异 常 已 知 点 若 要 用 零 次 多 项 式 进 行 高 程 拟 合 时 ， 要 确 定1个 参 数 ， 因 此 ， 需 要 1个 以 上 的 已 知 点 ； 若 要 采用 一 次 多 项 式 进 行 高 程 拟 合 ， 要 确 定 3个 参 数 ，需 要 3个 以 上 的 已 知 点 ； 若 要 采 用 二 次 多 项 式 进行 高 程 拟 合 ，

24、要 确 定 6个 参 数 ， 则 需 要 6个 以 上 的已 知 点 。v 高 程 异 常 已 知 点 的 数 量 若 拟 合 区 域 较 大 ， 可 采 用 分 区 拟 合 的 方 法 ，即 将 整 个 GPS网 划 分 为 若 干 区 域 ， 利 用 位 于 各 个区 域 中 的 已 知 点 分 别 拟 合 出 该 区 域 中 的 各 点 的 高程 异 常 值 ， 从 而 确 定 出 它 们 的 正 常 高 。 下 图 是 一个 分 区 拟 合 的 示 意 图 ， 拟 合 分 两 个 区 域 进 行 ， 以虚 线 为 界 ， 位 于 虚 线 上 的 已 知 点 两 个 区 域 都 采 用。v 分 区 拟 合 法