GPS网平差软件_GPSurvey_中的观测量权配置

1、第26卷第5期2003年10月现代测绘Modern Surveying and MappingVol.26,No.5Oct.2003GPS 网平差软件(GPSurvey 中的观测量权配置叶友龙,马春丽(江苏石油勘探局地调处测量公司,江苏洪泽223125摘要在GPS 控制网的处理中不同的参数配置解算的结果也会不一样,配置不好,原本观测质量合格的数据也会解算出不合格的结果,本文根据多年的生产实践,结合实例讨论了在GPSuevey 中如何进行GPS 网平差中的权配置,才能通过数理统计检验,获得满意的平差结果。关键词GPS 网基线处理权配置无约束平差约束平差中图分类号:P 228文献标识码:B 文章编

2、号:167224097(200305200312031引言GPS 网平差中,若权配置不当,即没有恰当地选择先验方差的权参数,则数次平差都难以通过检验,因而不能得到满意的平差结果。本文以响水测区D 级GPS 控制网(图1为例,对GPS 网平差中的权配置问题进行讨论,并得出一些结论。 图1响水测区D 级GPS 控制网示意图2GPS 网平差中的权配置将GPS 接收机所采集的数据下载到计算机后,即可进行基线解算,在基线解算完成后,对同步环、异步环的闭合差进行验算,在合乎限差要求的条件下,进行无约束平差。在无约束平差前,应查看复测基线较差,在通过无约束平差后,进行约束平差。GPS 网平差的数据处理工作是

3、环环相扣的,其最终顺利完成的条件是,各阶段的数据处理工作必须正确可靠地完成。无约束平差和约束平差是GPS 网平差的两个重要的数据处理工作,其顺利完成是整个GPS 网平差成功的重要条件,是与采用适当的权配置紧密相关的。2.1无约束平差的权配置无约束平差是对网内部符合质量的检核,也就是考核网自身的符合精度,平差的目的是消除由于多余观测误差而引起的网内不符值。那么用什么标准来判断网内部符合精度的高低呢?在GPSurvey 中有两种很重要的数理统计检验,一种是对整个观测量群进行2检验,是否通过该项检验在平差结果文件中可查阅;另一种是对各个观测元素进行检验,不能通过该检验的观测值(平差结果文件中值大于1

4、.00者则认为有粗差,应予以剔除。没有选用权配置,即仅采用软件缺省值,或者权配置不当,都不能通过2检验。以Trimble 公司的随机软件GPSurvey 2.11进行平差为例,GPSurvey 软件中有三类权配置,各类配置及参数如下:表1配置名称配置参数项参数值可选项测站权配置天线量高误差缺省为0天线对中误差缺省为0比例因子权配置所有GPS 解缺省值为1自动取值用户定义每个GPS 解缺省值为1自动取值用户自定义同步观测组缺省值为1自动取值用户自定义固定误差权配置缺省值为1单个GPS 观测值所有GPS 方位角所有GPS 距离所有GPS 高差用户定义单个GPS 观测值所有GPS 方位角所有GPS

5、距离所有GPS 高差上述三类权配置在软件中的处理方式是不同的,对于测站权配置中的对中误差和量高误差,软件把二者换算成方位角、距离与高差的固定误差,将其平方后加入到方差-协方差矩阵中。对于比例因子权配置,软件将其平方后乘入到相应的方差-协方差阵里,由于大的比例因子使方差增大,从而降低了观测值的权。软件还可以让用户自定义GPS 方位角、距离和高差观测值的固定误差,将其平差后加入到相应的方差-协方差矩阵的对角线上。正确合理地使用上述三类权配置,是通过平差的关键,否则权匹配不当,多次平差2检验均未通过,即不能通过平差。下面以实例说明权配置问题,图1所示的控制网,共有64条基线,基线解算结果全为固定双差

6、解,同步环、异步环闭合差及复测基线较差都满足规范要求。选取三种不同的权配置对该网进行无约束平差。三种不同方案平差结果,各观测值的改正数标准化残差直方图如图2(平面和高程联合,图2(a 、(b 和(c 分别对应于方案1,2,3。 图2各观测值改正数标准残差直方图同此可知,用软件中设置的缺省值(即方案I 是不可能通过2检验的,方案II 和方案III 都通过了2检验。从表面上看似乎两者都是正确的,再看图2就会发现,方案2有的观测值没有通过检验,从平差后产生的观测值文件中可看到有三个高差观测值其值大于1,即此时认为有三个高差观测值为粗差,尽管在此方案中已通过2检验,但这样的平差结果是不正确的。因为此时

7、观测值中可能有粗差存在。三种方案的平差结果可看出,点位中误差有明显的规律性。在方案1中:m x =m y ,而m h =3m x 或m h =3m y ,误差椭圆呈圆形。在方案2中:m x =m y =m h ,即x ,y ,h 三个方向上的误差相等,误差椭球呈圆球形。在方案3中:m x =m y ,而m h =2m x 或m h =2m x ,误差椭圆呈圆形。GPS 测量的平面精度高于高程精度,方案III中平面精度约为高程精度的二倍,符合GPS 测量标称精度中的平面精度和高程精度。而方案I 与方案II 中平面精度与高程精度不符合GPS 测量实际,也与GPS 接收机标称精度不符。方案3为何既能

8、通过2检验,而又无粗差呢?这是因为该方案中权配置较为符合实际。通常,量取仪器高的误差为13mm ,对中误差则不同,采用不同的对中方式有不同的误差,普遍认为垂球对中的精度为5mm ,而光学对中的精度为2mm 。由于GPS 测量中高程精度低于平面精度,因此有必要适当选取高差的固定误差,合理地降低高程精度,这样对顺利获得满意的平差结果是十分有利的。除上述三个方案外,用改变比例因子权配置的方法也可通过2检验,但其平差结果和精度指标与方案类似,不宜采用,故不再列出。通常,在基线均符合规范要求的条件下,选取方案的权配置(或类似的配置,一般都能通过两种检验,顺利完成3维无约束平差。2.2约束平差的权配置在通

9、过约束平差后,再进行2维约束平差,约束平差的目的是将GPS 网强制符合于已有成果的地面网点上,求得通常所需要坐标系统的平差结果。一般地,如果起算点(一般为三个以上的国家或地方的高等级三角点或导线点精度较高且起算点间相互兼容,则仍选用通过三维无约束平差的权配置就可以通过2维约束平差。而在一些条件下,作为起算点的原有高等级点精度较低,或者已知点间兼容性差,这时就难以通过约束平差,即约束平差时通不过2检验,其原因是已知点的精度较低,与高精度的GPS 测量不匹配。通过无约束平差后的权配置在约束平差中应该保持配置比例不变,即使不能通过约束平差,也不宜改变无约束平差的权配置,否则就破坏了观测值间的相关协调

10、性及误差协调性。只能采用给已知点降权的方法,让已知点间的关系与GPS 网相适应,但在GPSurvey 软件中没有这一功能,因此用GPSur 2vey 软件处理GPS 网时无法采用给已知点降权的处理方法。用于不能实施给已知点降权的方法,考虑用人工干预的方式对已知点进行筛选,根据约束平差改正数与无约束平差改正数的变化大小来判断删去某个(些已知点,也可根据观测值平差文件中各观测值的值的大小来判定某个(些已知点的误差较大或与其他已知点不兼容,从而确定删除这个(些已知点。我们知道通过无约束平差的各观测值值都较小,最大不超过1,但由于介入了兼容性差的已知点,约束平差时会出现在有问题的已知点附近观测值的值成

11、(下转第34页到电缆陆域出露部分等制约条件;无源探测法信号强度均匀,但其信噪比较差,峰值不太明显,因此电缆平面位置确定的精度比其他两种方法差,且无法定深;这就要求我们根据工程具体要求选择其中一种作业模式,或采取两种以上的作业模式联合作业。3.2选择合适的作业用船陆域电缆探测技术较为成熟,且有诸多便利条件,水下电缆探测工作中有好多条件无法满足,要想达到满意的探测效果,根据施工水域的水流、流速、流向、潮汐时间、风浪大小及水深等情况应选择动力大小、排水量适中的木质船只,还应考虑同时适用走航式和抛锚式两种作业方法。3.3提高探测可靠性3.3.1探查精度与接收机探头到被测管线的距离有关,探头越接近探测目

12、标,探测精度越高;水下电缆探测工作中应设法使接收机探头尽量接近目标电缆,以提高探查精度。3.3.2探查工作中必须保持接受机探头和目标电缆垂直。如果在移动探头过程中不能保持接收机探头和目标电缆的垂直关系,探查误差将增大;如果在移动探头过程中探头与目标电缆之间的夹角不能保持一定,将无法判定目标电缆的确切位置。3.3.3探查工作中必须保持接收机探头在同一水平面上移动,如果接收机探头在探查移动过程中忽深忽浅,同样无法判定目标电缆的确切位置。T alking About the U nder w ater Electric C able Probing T echniqueSe Jihong,Zheng

13、 Jianzhong(Jiangsu Province Engineering Physics Surveying Institute,Nanjing210008AbstractWater electric cable probing directly affect the design construction safety of the various engineering in water and the guar2 anteeing electric power,communication lucid.according to the experiences,This paper s

14、imply analyzes underwater electric cable probing technique,a few adopting methods now are developed.K ey WordsUnderwater electric cable,Probing,The coordinate of probing position,Positioning(上接第32页片偏大,有些还大于1,说明有较大误差的已知点破坏了无约束平差后观测值间的协调性。本例中,约束平差时,C点附近平差改正数的变化较大,观测值平差文件中C点附近出现较多观测值的值较大,有的接近于1,有的超过了1,

15、且随着从C点到A点及C点到B点的路线由远至近,值基本上呈现出从小到大的变化规律,充分说明了C 点有较大误差,或者说C点与A、B两点不兼容,最终确定剔除C点。剔除C点后,约束平差顺利地通过了2检验,各观测值也都通过了检验,即无一观测值的值大于1。约束平差后最弱边相对中误差为1/120000,最弱点点位中误差为m x=±2.0mm,m y=±2.0mm,m xy=±2.1mm。3结论与建议3.1在GPS网平差中,观测值的权配置是一个重要的问题。选取适当的权配置,不仅能正确评判观测值的优劣,而且能获得满意的平差结果。3.2在进行无约束平差时,建议采用本文方案3推荐的权配

16、置。不能通过约束平差时,删除含有较大误差或者兼容性差的已知点,便可通过2检验。3.3在平差过程中,应注意查看平差结果文件,只有在两种检验都通过的条件下,平差结果才是正确的结果,此时才能讨论精度等问题。The Allocation of Observation Weightin the Soft w are(GPSurveyof GPS N et w ork AdjustmentY e Y oulong,Ma Chunli(The Surveying Company of G eology Survey Departmentalism ofJiangsu Oil Exploration Bureau,Hongze223125AbstractIn the GPS network processing,the result is different because of different parameter allocation.If allocation is not good, the computer result is becoming unqualified using the quondam qualified data.In this paper,it is discu