GPS静态测量的实施及质量控制.ppt

GPS静态测量的实施及质量控制 GPS静态测量 平面控制网与高程控制网分别布设选点困难 常需造标观测过程工作强度大 条件艰苦布网周期长精度受到限制 采用传统测量方法布网的缺点 NTS 340 DL201 NTS 3401 测量精度高选点灵活 无需造标 布网成本低可全天侯作业观测时间短 作业效率高观测 处理自动化可获得三维坐标 GPS测量的特点 S82C S822013 S862013 GPS测量中的几个基本概念 观测时段从测站上开始接收卫星信号起至停止接收卫星信号间的连续工作的时间段是GPS测量的基本单位时段长度观测时段所持续的时间同步观测两台或两台以上的GPS接收机同时对同一组卫星进行的观测 观测时段 时段长度 同步观测 GPS测量中的几个基本概念 基线向量利用进行同步观测的接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差与计算时所采用的卫星轨道数据同属一个系统GPS基线向量网采用GPS技术布设的测量控制网 由GPS点和基线向量所构成 基线向量 基线向量 GPS基线向量网 GPS测量中的几个基本概念 定义利用同一时段的多个同步观测站所采集的观测数据所计算出的若干基线向量一个时段中 同步观测基线的数量若在某时段共有n台接收机进行了同步观测 则共可得到n n 1 2条同步观测基线 同步观测基线 GPS测量中的几个基本概念 闭合环由多条基线向量首尾相连所构成的图形 由5条基线向量所构成的闭合环 闭合环 10 GPS测量中的几个基本概念 环的闭合差闭合差 组成闭合环的基线向量按同一方向 顺时针或逆时针 的矢量和分量闭合差 组成闭合环的基线向量按同一方向 顺时针或逆时针 矢量的各个分量的和全长闭合差 分量闭合差的平方和开方 分量闭合差 全长闭合差 环的闭合差 11 GPS测量中的几个基本概念 同步观测环 同步环 三台或三台以上的GPS接收机进行同步观测所获得的基线向量 完全由同一观测时段的基线向量 所构成的闭合环 同步环与非同步环 同步观测环 独立观测环 异步环 定义 由相互函数独立 线性无关 的基线向量所构成的闭合环 就是前面的非同步环 虽构成了闭合环 但并非所有基线都来自同一观测时段独立观测环检验定义 检验独立观测环的闭合差大小特性 与同步环闭合差不同 即使采用严密算法 并且计算过程中未发生错误 独立观测环的闭合差通常也不为零 也不一定是个微小量结论 独立观测环闭合差的大小 可作为评定基线解算结果质量的有力指标 GPS测量中的几个基本概念 独立环与非独立环 独立观测环 GPS静态网 GPS网是采用GPS定位技术建立的测量控制网 由GPS点和基线向量所构成 布设GPS网的目的 利用点以及基线向量间的各种几何关系 通过参数估计的方法 消除由观测值和 或 起算数据中存在的误差所引起的网在几何上的不一致 从而获得更为精确可靠的测量成果 确定网中各点在指定坐标参照系下的坐标易于对成果进行质量控制 GPS静态网的建立过程 设计准备施工作业数据处理 设计准备 项目规划 位置及范围 用途及精度等级 点位分布及数量 成果形式及内容 时限要求 投资经费测绘资料收集 测区及周边地区可利用的已知点的点之记及其坐标成果和测区地形图等方案设计 根据项目要求和相关技术规范进行技术设计 完成技术设计书的编写 技术设计的过程 确定设计的技术依据测量任务书或测量合同书GPS测量规范及规程其他规范及规程进行技术设计精度设计密度设计基准设计图形 结构 设计 19 精度设计 精度设计的原则满足合同或任务书要求满足规范要求满足应用要求 密度设计 密度设计的原则根据工程项目的需要 而非网的规模大小或边长的长短 基准设计 GPS网基准设计指定GPS网所采用的坐标参照系 基准 确定所采用的起算数据GPS网的基准位置基准尺度基准方位基准设计原则满足项目要求结合现有条件 22 图形设计 三角形网 多边形网 附和导线网 星形网 单基准站 23 设计准则 网中距离较近的点间要进行直接观测 短边必测 短边必测 短边必测 24 设计准则 当控制网的范围较大时 可采用分级布设的方法 即首先布设点数较少但等级较高的框架网 然后再部分项目所要求等级的全面网 框架网的采用 26 施工作业 选点与埋石接收机的选用及检验卫星状况预报外业进度估算及项目成本预算确定调度方案观测作业数据传输备份成果验收和上交资料 27 选点与埋石 观测条件对空通视条件好 15 以上不宜有成片障碍物 15 以上不宜有金属导体 便于仪器安置及观测作业 远离可能的干扰源 远离易引起多路径的环境 位置及设施地质条件良好 点位稳定 易于保存 尽可能顾及交通等条件 充分利用符合要求的现有观测设施 尽量选择测站小环境与周围大环境一致的地点 选点与埋石 天线墩基岩天线墩 岩层天线墩 岩层标石土层天线墩标石岩层普通标石 普通基本标石 冻土基本标石 固定沙石基本标石 普通标石 建筑物上的标石 金属标志 不锈钢标志 强制对中装置 强制对中墩 29 卫星状况预报 确定原则选择卫星数较多 PDOP值较小的时间段 观测窗口 时段长度不短于规范要求辅助设计工具专门的 计划 软件 30 制定调度方案 安排作业时段分配观测任务安排作业小组指定各作业小组的观测时间 测站确定迁站方式 进行交通工具的调配突发情况的处理延误的处理设备故障的处理测站错误的处理突发恶劣天气的处理 分区观测 逐步推进扩展 同步图形的连接方式 点连式优点 作业效率高 图形扩展迅速 缺点 图形强度低 如果连接点发生问题 将影响到后面的同步图形 边连式优点 作业效率较高 图形强度较强网连式优点 图形强度最强 缺点 作业效率低 混连式 点连式 边连式 网连式 制定基本原则高可靠高精度高效率常用方案平推式翻转式伸缩式 32 迁站方案 平推式 翻转式 伸缩式 外业观测成果的质量检核 观测记录完整性及合理性检查记录手簿中的内容是否完整 是否按要求量测了天线高 天线类型及量测方式是否正确 天线高的数值是否合理通过点位略图和测量近似坐标等判定设站是否正确外业观测数据质量的检核通过对外业GPS观测数据进行处理 对处理结果进行检核来进行的反映GPS外业观测数据质量的数据处理结果是基线解算的结果和GPS网无约束平差的结果 数据格式 RINEX格式通用性强 已成为GPS测量领域事实上的标准大多数软件能够直接处理利于多种型号的接收机联合作业接收机专有格式 南方sth 不同厂家接收机的本机格式各不相同与接收机配套的数据处理软件 随机软件 商用软件 一般可以直接读取自身本机格式的数据 而不能读取其它厂家本机格式的数据数据存储紧凑 含有一些专有信息 36 命名规则 命名方法 8 3文件名命名规则例 wh022931 02o wh022293 02n 文件格式说明 RINEX观测值文件的内容 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 38 文件格式说明 RINEX星历文件的内容 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 39 GPS数据处理流程 四个阶段 1 数据传输2 格式转换 可选 3 基线处理4 网平差 解算实例演示 基线向量解 基线边长与基线向量 基线边长 左 与基线向量 右 41 基线解算的过程 42 基线质量指标 控制指标特点 基于测量规范 在工程应用中 控制指标必须满足 指标 数据剔除率 复测基线长度较差 同步环闭合差 独立 异步 环闭合差 网无约束平差基线向量改正数 残差 参考指标特点 基于统计学原理 不作为判定质量是否合格的依据指标 单位权方差 参考方差 RATIO值 RDOP值 观测值残差的RMS 影响基线解算结果的因素 基线解算时所设定的起点坐标不准确影响方式 导致基线向量发生偏差影响程度 应对方法使用坐标精度高的点作为起算点获取较为准确坐标的方法 两种 与已知点 IGS跟踪站 联测 可获得分米级以上精度的地心坐标 长时间单点定位 数小时单点定位 可获得米级精度的地心坐标 起点坐标的偏差 GPS卫星轨道高度 基线向量的偏差 基线长度 影响基线解算结果的因素 少数卫星的观测时间太短影响方式 导致与该卫星有关的整周未知数固定困难影响程度 对于基线解算来讲 对于参与计算的卫星 如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话 就将严重影响整个基线解算结果的质量应对方法删除该卫星的观测数据 不让其参与基线解算 影响基线解算结果的因素 在整个观测时段中 有个别卫星或个别时间段周跳太多 致使周跳修复不完善影响方式 导致整周未知数固定困难影响程度 严重影响基线向量的质量应对方法在发生周跳处增加新的模糊度参数删除周跳严重的时间段的方法 影响基线解算结果的因素 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影响方式 导致基线向量质量下降 严重时导致整周未知数固定困难影响程度随多路径效应的严重程度 对基线质量的影响将有所不同多路径效应对基线向量的水平方向影响较大应对方法缩小编辑因子的方