GPS静态讲座PPT课件VIP

.,1,GPS静态测量培训讲座,.,2,主要内容,1、GPS控制网的等级2、GPS网的基本形式3、GPS网的连网方式4、GPS网的设计原则5、GPS网的选点原则6、已知点配置要素7、外业观测过程8、GPS数据处理及平差,.,3,GPS控制网的等级,国家测绘局1992年制订的我国第一部“GPS测量规范”将GPS的精度分为AE五级（见下表）。其中A、B两级一般是国家GPS控制网。C、D、E三级是针对局部性GPS网规定的。,A级网一般为区域或国家框架网、区域动力学网；B级网为国家大地控制网或地方框架网；C级网为地方控制网和工程控制网；D级网为工程控制网；E级网为测图网。,.,4,GPS网的精度指标，通常以网中相邻点之间的距离误差来表示的，其具体形式如下：=a2+(bd)2距离中误差（mm）a固定误差(mm)b比例误差系数(ppm)d相邻点的距离（Km）,GPS网的精度指标,.,5,GPS网的基本形式,根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本形式有：三角形网环形网星形网,.,6,三角形网,优点：图形几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中相邻点间基线向量的精度均匀。缺点：观测工作量大。只有在网的精度和可靠性要求比较高时，才单独采用这种图形。,.,7,环形网,优点：观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。缺点：非直接观测基线边（或间接边）精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。环形网是大地测量和精密工程测量中普遍采用的图形。通常采用上述两种图形的混合图形。,.,8,星形网,优点：观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。缺点：几何图形简单，检验和发现粗差能力差。广泛用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。,.,9,GPS网的同步图形,两台接收机n=2三台n=3五台n=5全组合基线数四台N=n(n-1)/2n=4,.,10,GPS网的连网方式,点连式、边连式、网连式,点连式,边连式,网连式,.,11,GPS网的设计原则,GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于3个（不足时应联测）且在网中应分布均匀，以便可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数。GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法(或相当精度的方法)进行联测，或在网中设一定密度的水准联测点，以便提高高程精度。为了便于观测，GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大干300米。在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。GPS网点应均匀分布，网型尽量靠近正三角形，相邻点间距离最大值不应超过该网平均点间距离的2倍。,.,12,提高GPS网可靠性的方法,（1）增加观测期数（增加独立基线数）。在布设GPS网时，适当增加观测期数（时段数）对于提高GPS网的可靠性非常有效。因为，随着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，而独立基线数的增加，对网的可靠性的提高是非常有益的。（2）保证一定的重复设站次数。保证一定的重复设站次数，可确保GPS网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加，也意味着观测期数的增加。不过，需要注意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。（3）保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布设GPS网时，各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连接的基线数越多，点的可靠性则越高。（4）在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，检查GPS观测值（基线向量）质量的最佳方法是异步环闭合差，而随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。,.,13,GPS网的选点原则,观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰。接收机天线与其距离一般不得小于200m；观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体，以减弱多路径效应的影响；观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视野开阔。在视场内周围障碍物的高度角，一般应大于1015，以减弱对流层折射的影响；观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联测和扩展；地面基础稳定，易于标石的长期保存。点位选定后(包括方位点)，均应按规定绘制点位注记，其主要内容应包括点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。,.,14,已知点的配置情况,WGS-84系地方系的坐标转换“一点”约束：只有平移变换；能保持原GPS网精度“两点”约束：有平移、旋转变换、缩放变换；尺度上发生了均匀变异。“多点”约束：存在多余约束条件，由最小二乘法处理后，使原GPS网在位置、形状、大小发生了不均匀性畸变。,.,15,已知点配置要素,已知点配置要素：数量、精度及匹配度、分布。已知点数量：不一定越多越好，联测工作量、用途、匹配度、分布、检核。精度及匹配度：精度等级、精度一致性。分布：均衡、测区外围、长定向边。,分布不佳分布颇好,.,16,技术设计的作用,在布设GPS网时技术设计是非常重要的，这是因为技术设计提供了布设GPS网的技术准则，在布设GPS网时所遇到的所有技术问题都需要从技术设计中寻找答案，因此在进行每一项GPS工程时都必须首先进行技术设计。,.,17,GPS网的技术设计书,1.项目来源介绍项目的来源、性质。即项目由何单位、部门下达、发包，属于何种性质的项目等。2.测区概况介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等。这可为今后工程施测工作的开展提供必要的信息。如在施测时作业时间、交通工具的安排，电力设备使用，通讯设备的使用等。3.工程概况介绍工程的目的、作用、要求、GPS网等级（精度）、完成时间、有无特殊要求等在进行技术设计、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息。4.技术依据介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术要求等。5.现有测绘成果介绍测区内及与测区相关地区的现有测绘成果的情况。如已知点、测区地形图等。6.施测方案介绍测量采用的仪器设备的种类、采取的布网方法等。,.,18,GPS网的技术设计书,7.作业要求规定选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术要求等，包括仪器参数的设置（如采样率、截止高度角等）、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。8.观测质量控制介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等。如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差、异步环闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等。9.数据处理方案详细的数据处理方案，包括基线解算和网平差处理所采用的软件和处理方法等内容。对于基线解算的数据处理方案，应包含如下内容：基线解算软件、参与解算的观测值、解算时所使用的卫星星历类型等。对于网平差的数据处理方案，应包含如下内容：网平差处理软件、网平差类型、网平差时的坐标系、基准及投影、起算数据的选取等。10.提交成果要求规定提交成果的类型及形式。,.,19,外业调度,按照技术设计与实地踏勘所得结果，对需测GPS点分布的情况，交通路线等因素加以综合考虑，顾及星历预报，制定合理的外业调度计划。根据测量规范，确定观测段数及每时段观测时间，在保证结果精度的基础上，尽量提高作业效率。,.,20,外业仪器调度方式（1）三机点连推进式（2）三机边连推进式,A,B,C,A,B,.,21,（3）三机旋轴式,A,B,C,.,22,每个测站点都要进行一下操作：脚架严格对中整平在静态模式下开机查看指示灯DL常亮，STA闪烁观测记录机号、点号、天线高、开机时间、关机时间量天线高重视天线高量测的正确性，不正确会影响整个网的精度。同步观测时间D级网大于60分钟，E级网大于45分钟注意主机电量同一观测时段中，接收机不得关闭或重启。,外业观测,.,23,主机数据输入电脑,在电脑上安装灵锐助手软件，用专用电缆将主机与电脑连接。在导入GPS观测数据时，需要对观测数据和外业记录的内容进行必要的检查和输入，输入的内容包括测站名点号、观测时段、天线高。,.,24,GPS数据处理及平差,新建工程，选择坐标系基线解算基线质量的检核同步环闭合差检核异步环闭合差检核重复基线检核数据平差过程,.,25,选择适当的坐标系统,1标准坐标系统采用标准的WGS-84、北京54以及国家80坐标系可以直接在网平差设置里选择，但是必须按要求输入正确的原点经度（投影中央子午线）。2自定义坐标系统（或者工程椭球）一般的自定义坐标系（或工程椭球）是从标准的国家坐标系转换而来，大多数情形下是对加常数或者中央子午线、投影椭球高重新进行定义，因此必须选择相应的参数，包括所用椭球的参数、加常数、投影中央子午线、投影椭球高等。,.,26,基线解算,1.设定基线解算的控制参数基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算，设定基线解算的控制参数是基线解算时的一个非常重要的环节，通过控制参数的设定，可以实现基线的精化处理。2.基线解算基线解算的过程一般是自动进行的，无需过多的人工干预,.,27,基线质量的检验,基线解算完毕后基线结果并不能马上用于后续的处理，还必须对基线的质量进行检验，只有质量合格的基线才能用于后续的处理，如果不合格，则需要对基线进行重新解算或重新测量。基线的质量检验需要通过RATIO、RMS、同步环闭合差、异步环闭合差和重复基线较差来进行。,.,28,RMS值（单位权中误差）,定义：基线解算时的单位权中误差实质：RMS表明了观测值的质量，它不受观测条件好坏的影响。若RMS偏大，则说明观测值质量较差。观测值质量的好坏取决于接收机测相精度的高低，周跳修复是否完全，对流层和电离层延迟的影响是否完全消除，以及多路径效应是否严重等要素,.,29,RATIO值（方差比）,定义：RATIO=RMS次最小/RMS最小，显然RATIO1.0实质：RATIO反映了所确定的整周模糊度参数的可靠性，这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也和观测条件的好坏有关。一般来说，基线在10公里以内，基线方差比大于3.0，可以认为是符合等级网的测量要求。随着基线长度的增加，其中误差也相对会有所增加。如果仅作为加密控制，或者要求较低的情况下亦可以相对放宽条件，例如方差比大于2.0。,.,30,同步环闭合差,定义:由同步观测基线所组成的闭合环称为同步环，由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差称为同步环闭合差。特点及作用: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。,.,31,3边形环闭合差应满足：WX3/5Wy3/5Wz3/5W=WX2+Wy2+Wz2为相应级别规定的观测精度（按平均边长算）,同步环闭合差的检查,.,32,异步环闭合差,n定义：不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环，异步环的闭合差称为异步环闭合差n特点及作用：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可以通过多个相邻的异步环或重复基线来进行,.,33,异步环闭合差的检查,n边形异步环闭合差的检查：Wx3nWy3nWz3n,.,34,重复基线较差,定义：不同观测时段，对同一基线的观测结果，就是所谓的重复基线。这些观测基线结果之间的差异，就是重复基线较差。,.,35,同一条边任意两个时段的结果互差应小于GPS接收机标称精度的22倍。Ws22,重复观测边的检查,.,36,基线解算的优化,1、设置卫星高度角2、设置采样间隔3、剔除无效历元,.,37,卫星高度截止角,卫星高度角的截取对于数据观测和基线处理都非常重要，观测较低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁，或者信号在传输路径上受到较大的大气折射影响，而导致整周模糊度搜索的失败。但选择较大的卫星高度角可能出现观测卫星数的不足或卫星图形强度欠佳，因此同样不能解算出最佳基线。如果同步观测卫星数太少或者同步观测时间不足，对于短基线来说，可以适当降低高度角后重新试算。这样可能会获得满足要求的基线结果，此时应注意，要求测站的数据要稳定，且环视条件要好。如果用默认设置值解算基线失败，且连续观测时间较长、观测的卫星数较多，则适当提高卫星的高度角重新进行解算可能会得到较好的结果。这主要是观测环境和低仰角的卫星信号产生了较严重的多路径和时间延迟所引起的,.,38,采样间隔,而处理基线中并不是所有的数据都参与处理，而是从中根据优化原则选取其中的一部分数据采样进行处理。采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径，而适当增加其采集密度，又是诊断和修复周跳的重要措施，因此，在该基线观测时间较短的情况下，可以适当把采样间隔缩短。,.,39,无效历元,在某些情况下，例如该卫星的健康情况恶劣，或者测站环境不理想，受电磁干扰而导致某些卫星数据信号经常失锁，又或者低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁，以及信号在传输路径上受到较大的大气折射影响而导致整周模糊度搜