gps观测数据解算基线向量的gami软件解算

gps观测数据解算基线向量的gami软件解算

0高精度基准线技术飞机架实验滑动轨道是20世纪下半叶发展起来的一种高精度地面动态模拟试验设备。襄阳市火箭橇试验滑轨扩建项目是在现有滑轨基础上向南延伸846m，向北延伸2198.5m。基准线是保障滑轨直线性精度的设施，扩建后基准线由138个实物基准点标志组成，均建于稳定基础承台的强制对中器上。GPS技术以其速度快、全天候、自动化程度高等优点，近年来已广泛应用于各类精密工程测量，并取得了良好的社会经济效益。GAMIT/GLOBK是一套高精度科研型数据处理软件，主要用于分析研究地壳变形、高精度GPS测量数据处理等领域。本文以本项目为应用背景，探讨GAMIT软件在高精度GPS测量数据处理方法和经验，并进行精度评定，为同类型精密工程测量应用提供参考和借鉴。1gps研究方案与数据预处理1.1测距和基准点水平本项目基准线测量具有如下特点:精度要求高、基准点多、网型结构差、相邻点间距离短。火箭橇试验滑轨对轨道的直线性和平顺度要求极高，本项目基准线平面测量的精度要求:基准线长度相对精度:1/100万，横向坐标精度为≤±3(mm)。由于基准点位于一条准直线上，且相邻基线点间距离极短(最短边仅15m)，基准点水平精度要求高。为了增强GPS网的图形强度，利用扩建工程施工测量时埋设的9个强制归心点与137个基准点共146个点组成GPS控制网，如图1所示。1.2天线高改至r.采用6台套Trimble接收机按GPSC级网要求进行施测，接收机天线均架设在强制对中器上，共116个观测时段，历时31d。将原始观测数据文件统一转换为RINEX标准格式，天线高改化为对中墩盘面至天线座底部的垂高(DHARP)。同时根据GPS外业观测时间，在IGS跟踪站相关网站上下载了同时间段的sp3精密星历。考虑到框架网的平差，引入4个国内IGS连续运行跟踪站(WUHN、BJFS、SHAO、KUNM)年积日为285d的全天观测数据。2基本处理2.1基于gps网络的点定位方法基线解算中，起算点坐标的精度将影响基线的精度。起算点对基线解算的最大影响可以用式(1)表示:式(1)中δs为对基线的影响，D为基线的长度，δX1为起算坐标的误差。假设起算坐标的误差为2m，如基线的长度为10km，则起算坐标对其影响为1.2mm。单点定位的精度较差，一般在10m左右，不宜作为高精度工程网起算点。为传递C级GPS网三维平差起算基准，选取国内4个IGS跟踪站，与XF01点构成框架网，从IGS相关网站上下载了2010年10月12日4个IGS跟踪站的观测数据文件，如表1所示。利用高精度GPS数据处理软件(GAMIT10.35版本)，结合精密星历文件和全球广播星历文件，将RINES格式的观测数据进行基线向量解算，基线解算类型为LC＿HELP。具体操作方法:首先利用4个IGS跟踪站在SOPAC网站上查询获得的ITRF2005(2010.7795)的三维坐标及精密星历进行基线向量预处理和控制网预平差，从而得到工程起算点XF01点优于0.1m的ITRF2005(2010.7795)坐标，再以精密星历和XF01点坐标预平差解进行基线向量精处理，获得了高精度的框架网基线向量。2.2gamin基线向量的提取利用GAMIT10.35进行工程网基线向量的解算，处理基线解算类型为L1＿ONLY，获得高精度的C级网基线向量。再利用CosaGPSV5.21版本的数据处理软件提取GAMIT基线向量，得到的全部基线向量共计1408条。固定XF01点，按C级网(仪器标称精度5mm+0.5ppm)进行基线向量质量检核，剔除1条超限基线后得到合格基线向量共计1407条。选取499条独立基线，构成239个异步环，所选的所有独立基线向量质量指标满足规范要求。3网络差异和分析3.1框架网三维坐标及精度指标以SOPAC网站提供的我国境内四个IGS跟踪站ITRF2005(2010.7795)框架下的三维坐标为框架网三维向量网平差起算基准，采用武汉大学测绘学院研制的CosaGPSV5.21版本的数据处理软件进行平差计算，采用框架网10条基线进行三维约束平差，以获得工程起算点XF01点在ITRF2005(2010.7795)框架下的三维坐标，其精度指标如表2所示。3.2工程网络的平均差3.2.1gps定位算法验证以表3给出的XF01点在ITRF2005(2010.7795)框架下的三维坐标为起算基准，采用CosaGPSV5.21版本软件按照选取的499条工程网独立基线进行三维无约束平差计算，获得工程网GPS控制点在ITRF2005(2010.7795)框架下的三维坐标及精度指标，图2为中误差分布图。3.2.2双基准点坐标的归算采用基准线独立坐标系作为本精密工程的平面基准。以基准线上两端基准点之间的方向为坐标纵轴(X)，与之相垂直的方向为坐标横轴(Y)，与原有基准线一致，假定其中原有两个基准点坐标为起算坐标，并以134#基准点顶面为高程投影归算平面。3.2.3维约束平差以原有已知基准点B102点和B153点在北京54坐标系下的二维坐标为二维平差起算数据，采用CosaGPSV5.21版本软件进行二维约束平差，平差后，基准线纵向长度的相对精度为1/218.5万。图3为中误差分布图。由图3可知，二维平差结果中，最弱点为B172，其坐标的点位中误差为Mx=0.26cm,My=0.24cm。3.3精密光电测距边与gps边界条件对比为了检核GPS观测成果，采用LeicaTC2003全站仪按精密测距规范要求测设3条有代表性的基线边，所有边长进行气象、加常数、乘常数、周期误差和倾斜等改正。将精密光电测距边长与GPS边长进行对比，详见表3。由表3可见，精密光电测距边长与GPS平差边长结果吻合，进一步验证了本文方法成果是可靠的;同时，对测点二维结果的中误差进行分类统计，详见表4。由表4可知，本文计算结果中所有测点共144个的纵向、横向中误差Mx、My值均≤±3mm;且≤±1mm占26%，≤±2mm占93.75%，≤±3mm占100%。完全满足本项目横向坐标精度的设计要求，同时表明由本文方法所得的精度高、可靠性强。4高效数据处理试验条件选择GPS技术在特殊、高精度工程中的应用，数据处理显得尤为重要，目前相关的经验和文献不多，更没有现成的规范可循。本