GPS测量与数据处理

GPS测量与数据处理第一章概述概述GPS在测绘领域的应用①测绘工程测图与GIS数据采集。建立控制网。施工放样，海洋测绘，资源勘探，...航空摄影测量及遥感。概述>GPS在测绘领域的应用用于测图与GIS数据采集的GPS接收机广泛用于工程放样和资源勘探的GPSRTK系统海洋测绘GPS在测绘领域的应用②科学研究大地测量，如：建立地球参考框架，确定包括确定地球自转参数、地球重力场等在内的地球几何及物理参数等。地球环境，如：海洋环境研究、冰川研究等。地球物理，如：地球动力学等。空间对地观测，如航天器轨道、姿态的确定等。概述>GPS在测绘领域的应用IGS的GPS卫星跟踪网络CHAMP卫星上的GPS接收天线本课程第一部分的内容GPS控制网建立的各个环节完成GPS控制网工程的过程GPS控制网的设计GPS控制网的外业工作数据处理及工程质量控制GPS基线向量的解算及质量控制坐标系统及其转换GPS基线向量网的平差及质量控制GPS高程概述>本课程的内容第二章预备知识预备知识第一节GPS测量中常用

的坐标系类型预备知识>GPS测量中常用的坐标系类型空间坐标系空间坐标系的类型空间直角坐标系（笛卡尔坐标系-Cartesian）CoordinateSystem）空间大地坐标系（GeographicCoordinateSystem）地心系与参心系GPS测量中常用的空间坐标系WGS–84（WorldGeodeticSystem-1984）ITRF（InternationalTerrestrialReferenceFrame）Beijing–54（1954年北京坐标系）西安–80（1980年西安大地坐标系）预备知识>GPS测量中常用的坐标系类型>空间坐标系平面坐标系平面坐标系的类型高斯坐标系独立坐标系预备知识>GPS测量中常用的坐标系类型>平面坐标系第二节GPS的测量方式和类型预备知识>GPS的测量方式和类型GPS的测量定位方式和类型①根据所采用的观测值伪距测量观测值：伪距特点：数据处理简单，定位精度低，只有米级。应用领域：一般用于导航。载波相位测量观测值：载波相位特点：数据处理复杂，定位精度高，可达厘米–亚毫米级。应用领域：广泛地用于测绘等。---相位平滑伪距测量预备知识>GPS的测量定位方式和类型GPS的测量定位方式和类型②根据定位模式绝对定位/单点定位定位模式：单机定位，确定绝对坐标。特点：定位作业简单，定位精度低，只有米级到数十米应用领域：用于低精度导航。相对定位定位模式：多机同步观测，确定各机之间的相对位置（基线向量）。特点：定位作业复杂，定位精度高，可达厘米–亚毫米级。应用领域：用于高精度导航、测绘等。---差分定位预备知识>GPS的测量定位方式和类型通过相对定位得到的基线向量及其所构成的基线向量网GPS的测量定位方式和类型③根据获取定位结果的时间实时定位获取结果的时间：实时。特点：相对定位时需要专门的数据链，作业范围有一定限制，定位结果的可靠性略低。应用领域：用于导航、工程放样、资源勘探等。后处理定位获取结果的时间：事后。特点：定位结果可靠性高。应用领域：用于测绘等。预备知识>GPS的测量定位方式和类型用于实时动态测量的RTK系统（基准站）GPS的测量定位方式和类型④根据定位时接收机的运动状态动态定位接收机的运动状态：相对于地固系运动。特点：作业效率高，定位结果的可靠性略低。应用领域：主要用于工程施工放样、资源勘探、海洋测绘、航空摄影遥感、GIS数据采集、测图等。静态定位接收机的运动状态：相对于地固系静止。特点：定位精度和可靠性高。应用领域：主要用于建立控制网、形变及变形监测等。预备知识>GPS的测量定位方式和类型静态测量动态测量第三章建立GPS网的过程建立GPS网的过程第一节建立GPS网的三个阶段测前设计、准备阶段测中外业作业阶段测后数据处理、分析，成果整理、验收阶段建立GPS网的过程>建立GPS网的三个阶段第二节测前建立GPS网的过程>测前项目规划实施方甲方、应用方目标招标书、项目设计书内容测区范围项目用途、精度（等级）要求点位分布、数量要求提交成果的要求时限要求投入经费建立GPS网的过程>测前>项目规划施工技术设计实施方乙方目标施工技术设计书内容（有专门章节叙述）建立GPS网的过程>测前>施工技术设计施工设计书测绘资料收集整理实施方乙方目标控制点成果、水准资料、测区地形图内容控制点坐标、点之记水准点坐标、点之记测区地形图（1:5万~1:10万）建立GPS网的过程>测前>测绘资料收集整理GPS点之记仪器检验、检定实施方乙方、独立的权威仪器检定部门目标仪器检定证书合格的仪器设备内容GPS接收机的检定气象仪器的检定其它设备的检验建立GPS网的过程>测前>仪器检验、检定检定证书实地踏勘、选点、埋石实施方乙方目标设置测量标志内容测区实地踏勘、了解测区状况选点埋设测量标志建立GPS网的过程>测前>实地踏勘、选点、埋石各类埋石标准第三节测中建立GPS网的过程>测中实地了解测区情况实施方乙方目标为整个作业队的进驻和作业做准备内容至点位的交通路线及状况测区气候、人文、经济发展情况食宿安排交通安排建立GPS网的过程>测中>实地了解测区情况作业队进驻实施方乙方目标整个作业队进驻测区内容建立营地整个作业队进驻测区建立GPS网的过程>测中>作业队进驻卫星状态预报实施方乙方（作业指挥人员、技术人员）目标确定观测时段内容全天卫星数量的变化全天卫星图形（DOP值、天球图）状态变化建立GPS网的过程>测中>实地了解测区情况DOP值随时间的变化图天球图（Skyplot）确定观测作业方案实施方乙方（作业指挥人员、技术人员）目标制定观测作业方案内容规划整体观测方案组建作业组确定每天的外业观测计划向各作业组下达作业调度指令建立GPS网的过程>测中>确定观测作业方案作业调度表外业观测实施方乙方（外业作业组）目标采集观测数据内容安置观测仪器设备读（量）取非GPS观测数据（包括天线高、气象数据等）保证仪器正常工作按时迁站建立GPS网的过程>测中>外业观测GPS外业观测数据传输、转储、备份实施方乙方（内业数据处理人员）目标获取、保存接收机记录的观测数据内容接收外业作业组上缴的观测记录下载GPS接收机的原始观测数据并备份进行必要的格式转换建立GPS网的过程>测中>数据传输、转储、备份基线处理与质量控制实施方乙方（内业数据处理人员）目标获取合格的基线向量内容基线处理（解算）基线质量评估基线质量改善建立GPS网的过程>测中>基线处理与质量控制数据处理第四节测后建立GPS网的过程>测后结果分析（网平差与质量控制）实施方乙方（内业数据处理人员）目标获得最终数据处理结果（坐标、高程）内容GPS基线向量网的平差、坐标系的转换高程拟合网平差结果质量评估、与质量改善建立GPS网的过程>测后>结果分析（网平差与质量控制）整理成果、技术总结实施方乙方（技术负责人、内业数据处理人员）目标按要求需要提交的成果、报告内容选点图、点之记原始记录、观测数据基线处理结果及质量检核结果网平差处理成果及质量检核结果其它结果技术总结报告建立GPS网的过程>测后>整理成果、技术总结项目验收实施方甲方、工程监理目标对测量成果进行验收内容对项目进行的各个环节及提交的成果、报告进行检查验收编写验收报告建立GPS网的过程>测后>项目验收第五节GPS测量中的

一些常用术语建立GPS网的过程>GPS测量中的一些常用术语常用术语①观测时段（Session）测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。同步观测（SimultaneousObservation）多台接收机同时对同一组卫星进行观测。基线向量（Baseline）对同步观测所采集的数据进行处理，所获得的同步观测测站间的坐标差。截止高度角（Cut-offElevation）接收机观测卫星的高度角限值，低于此限值的卫星不被观测。采样间隔（Interval）接收机连续两个观测历元间的时间间隔。建立GPS网的过程>GPS测量中的一些常用术语常用术语②同步观测环（SimultaneousObservationLoop）由同一时段观测所得到的基线向量构成的闭合环。独立观测环（IndepentObservationLoop）由相互独立的基线所构成的闭合环，也称为异步环。重复基线（复测基线）具有两个时段以上同步观测结果的基线向量。建立GPS网的过程>GPS测量中的一些常用术语第四章技术设计技术设计技术设计的作用及载体技术设计的作用项目进行的技术依据作业要求的来源数据处理分析及质量控制的实施细则技术设计的载体技术设计书技术设计>技术设计的作用及载体技术设计的依据相关规范应用的具体要求技术设计>技术设计的依据技术设计书的内容①项目来源项目背景、意义测区概况地理位置气候人文经济状况交通状况通讯状况技术设计>技术设计书的内容技术设计书的内容②工程概况实际覆盖范围作用、目的网的等级、精度要求时间要求技术依据依据规范、规程特殊要求技术设计>技术设计书的内容技术设计书的内容③现有测绘成果资料平面控制点（已知点）的系统、数量、分布高程控制点（水准点）的系统、数量、分布施测方案布网方案仪器设备技术设计>技术设计书的内容技术设计书的内容④作业要求选点、埋石要求外业观测要求观测时段仪器观测参数设置（如截止高度角、采样率等）仪器安置（如对中、整平的精度等）观测要求（如天线高量取、气象数据的读取、观测记录等）质量控制方法各项质量要求（如数据删除率、RMS、RATIO、同步/异步环闭合差、重复基线的互差等的限差）技术设计>技术设计书的内容技术设计书的内容⑤数据处理方案基线解算方案数据处理软件采用的星历参数设置结果类型网平差方案数据处理软件基线选取已知条件的选取坐标系的选取及转换方法平差方法提交成果技术设计>技术设计书的内容第五章GPS网的布设GPS网的布设第一节GPS网的等级GPS网的布设>GPS网的等级GPS网的类型按用途分，GPS网可分为以下几种类型全球坐标基准框架网地球动力学网（地壳形变监测网）大地控制网城市控制网工程控制网工程变形监测网地籍测量控制网地形测量控制网GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的类型相邻点间距离mm比例误差固定误差mm标准差mmGPS网的精度衡量指标GPS网的精度衡量指标–相邻点基线长度精度GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的精度衡量指标GPS网的等级①全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314–2001）GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的等级GPS网的等级②全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314–2001）（续）GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的等级级别固定误差a，mm比例误差系数AA30.01A50.1B81C105D1010E1020精度分级GPS网的等级③全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314–2001）（续）GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的等级级别点位地心坐标精度，m基线长度年变化率精度，mm/年AA0.052A0.13点位精度和基线长度年变化率精度规定第二节GPS网的布网形式GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式跟踪站式形式若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天观测24小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站式（实际上就是跟踪站）。数据处理通常采用精密星历。优点精度极高，具有框架基准特性。缺点需建立专门的永久性建筑即跟踪站，观测成本很高。适用范围一般用于建立GPS跟踪站（AA级网），永久性的的监测网（如用于监测地壳形变、大气物理参数等的永久性监测网络）。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式>跟踪站式会战式形式在布设GPS网时，一次组织多台GPS接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，观测分阶段进行，在同一阶段中，所有的接收机，在若干天的时间里分别各自在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上采用相同方式，进行另一阶段的观测，直至所有点观测完毕。优点可以较好地消除SA等因素的影响，因而具有特高的尺度精度。适用范围A、B级网。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式>会战式多基准站式形式若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。优点各基准站间基线向量精度高，可以作为整个GPS网的骨架。其余同步观测图形与各个基准站之间也存在有同步观测基线，图形结构强。适用范围B,C，D级网。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式>多基准站式多基准站式的布网形式基准站基准站基准站同步图形同步图形扩展式形式多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPS网由这些同步图形构成。优点扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单。适用范围C，D级网。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式>同步图形扩展式同步图形的扩展单基准站（星形网）式形式以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心得星形。优点效率高。缺点图形强度弱，可靠性低。适用范围D，E级网。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的布网形式>单基准站（星形网）式单基准站式的布网双基准站菱形布网法适用于快速静态定位GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式第三节采用同步图形扩展的布网形式布设GPS基线向量网时的观测作业方式形式相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。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。点连式GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式>点连式点连式形式相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。优点作业效率较高，图形强度较强。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式>边连式边连式边连式形式相邻的同步图形间有3个（含3个）以上的公共点相连。优点图形强度最强。缺点作业效率低。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式>网连式网连式网连式相邻的同步图形间既有点连、边连和网连的形式。优点布网灵活。缺点精度不均匀。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式>混连式混连式GPS网作业进度图从已完成观测的同步图形中选取独立基线，在GPS网展点图上将被测点用直线连接起来，用以显示作业进度。进度图的绘制应选取独立基线；用不同的颜色表示不同时段的同步观测基线。作用进行网形设计；掌握作业进度。GPS网的布设>GPS网的等级>GPS网的作业方式>GPS网作业进度图GPS网作业进度图同步图形的扩展第四节GPS网的设计指标GPS网的布设>GPS网的设计指标GPS网设计的内容基准设计起算条件、数量及分布起算点起算边起算方位网形设计观测设计仪器要求观测要求GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的内容GPS网设计的内容什么是GPS网的设计指标？GPS网的设计指标是指导GPS网设计的量化因子，是评价GPS网设计优劣的数值标准。如何评价GPS网设计的优劣？质量精度可靠性效率费用GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网的设计指标网设计的优劣质量效率费用可靠性精度GPS网的设计指标重复设站次数在同一测站上所进行的观测时段数。规范中规定了不同等级的网，每个测站的最少平均重复设站次数。GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的效率指标GPS网设计的效率指标①最少观测期数定义：根据规范要求，布设一GPS网，需要观测的最少时段数。特性：最少观测期数与网的等级、点的数量和用于观测的接收机的数量有关。计算公式：指导作用用于估算工程进度最少观测期数/单天观测期数+机动天数用于估算外业观测作业成本观测天数单天成本GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的效率指标最少观测期数网的点数参与观测的接收机数最少平均重复设站次数GPS网设计的效率指标②GPS网设计的效率指标③效率指标定义：效率指标是理论最少观测期数与设计最少观测期数的比值。计算公式：特性e1；e越接近1，效率越高。GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的效率指标最少观测期数理论最少观测期数设计观测期数GPS网设计的可靠性指标①GPS网的必要独立基线数定义：测定网中所有点的坐标所需要的独立基线的最少数量。计算公式：对于一个只以已知点作为起算数据的网，其必要独立基线数可采用下式计算GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的可靠性指标必要独立基线数网的总点数已知点的数量网的可靠性指标定义：多余独立基线数与总独立基线数的比值。计算公式GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的可靠性指标网的可靠性指标多余的独立基线数总独立基线数GPS网设计的可靠性指标②算例问：某网由100个点构成，计划用4台接收机进行观测，如果要求平均重复设站次数不得低于2.0，问至少需要观测多少个时段，可测得多少独立基线，可靠性指标是多少？答：GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的可靠性指标GPS网设计的可靠性指标③点的可靠性GPS网中点的可靠性与与点相连的独立基线的数量有关，若假定所有独立基线的质量相同，则点的可靠性与点所在的位置无关（不同于常规网）。例右图中如果所有基线均只观测了一个时段，则所有点的可靠性相同。GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网中点的可靠性GPS网中点的可靠性GPS网的布设>GPS网的设计指标>GPS网设计的精度指标协因数阵设计矩阵（与网形有关）权阵（与基线精度有关）GPS网设计的精度指标GPS网的布设>GPS网的设计准则第五节GPS网的设计准则GPS网的布设>GPS网的设计准则>GPS网设计的出发点保证质量为前提提高效率降低成本GPS网设计的出发点测站上空应尽可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便，便于扩展的地方。测站应选择在易于保存的地方。根据应用要求，保证部分点间的通视。GPS网的布设>GPS网的设计准则>选点原则选点原则增加观测期数（增加独立基线数）。保证一定的重复设站次数。保证每点与三条以上的独立基线相连。确保可以确定出粗差基线。最小异步环边数不大于6。保证网的结构强度保证质量控制指标的效力GPS网的布设>GPS网的设计准则>提高GPS网可靠性的方法提高GPS网可靠性的方法网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。建立框架网。最小异步环边数不大于6。适当引入高精度激光测距边。若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，且要将拟合区域包围起来。适当延长观测时间，增加观测时段。选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。（对于特殊工程网应减少已知点）GPS网的布设>GPS网的设计准则>提高GPS网可靠性的方法提高GPS网精度的方法第六章GPS基线向量的解算GPS基线向量的解算GPS基线向量的解算>概述第一节概述定义利用多个测站的GPS同步观测数据，确定测站之间的坐标差的过程，简称基线解算。内涵观测值GPS载波相位观测值（主要）GPS伪距观测值（辅助）结果基线向量精度（中误差）及误差相关性信息（协因数阵）GPS基线向量解算的定义与内涵GPS基线向量的解算>概述>GPS基线向量解算的定义与内涵根据数学模型单基线解（SingleBaseline/BaselineMode）模型简单不顾及同一时段基线间的相关特性多基线解（MultipleBaseline/SessionMode）模型较为复杂顾及同一时段基线间的相关特性整体解（多站网解）（CampaignMode）模型最为严密顾及同一时段基线间的相关特性基线之间相互约束，结构强基线解算的类型GPS基线向量的解算>概述>基线解算的类型根据差分的类型单差解采用单差观测值双差解采用双差观测值三差解采用三差观测值根据整周未知数确定的情况固定解（整数解）(Fixed)浮动解（实数解）(Float)基线解算结果的类型GPS基线向量的解算>基线解算的类型GPS基线向量的解算>基线解算的过程第二节基线解算的过程基线解算的外部处理过程GPS基线向量的解算>基线解算的外部处理过程基线解算的外部处理过程框图数据准备（GPS观测数据、卫星星历、人工观测数据、先验数据等）处理控制参数设置（星历类型、截止高度角、周跳修复方法…）软件处理基线结果质量检验结束合格不合格基线解算的内部处理过程（软件实现）GPS基线向量的解算>基线解算的内部处理过程数据导入（观测值、星历、气象元素、测站信息等）数据预处理（周跳探测与修复、形成差分观测值）组成观测方程（待定参数包括基线向量、整周模糊度等）平差解算（待定参数包括基线向量、整周模糊度等）是否存在劣值观测值或小周跳剔除或修复是否能否确定整周模糊度参数否是确定基线向量的固定解确定基线向量的浮动解基线解算的内部处理过程框图第三节基线解算时常用的数据格式GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式本机格式GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>本机格式定义接收机存储数据的格式存储方式二进制内容观测值、广播星历、电离层信息、气象元素特点不同厂家的接收机具有不同的本机格式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的本机格式的数据不利于多种型号的接收机联合作业RINEX格式①GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>RINEX格式定义与接收机无关的数据交换格式存储方式ASCII内容观测值、星历（导航信息）、气象数据特点通用性强，已成为事实上的标准有利于多种型号的接收机联合作业大多数软件能够处理RINEX格式②RINEX文件的命名规则命名规则：8+3文件名例：wh022931.02o，wh022293.02nssssdddf.yyt4字符测站名年积日一天内的文件序号（时段号）。若为0，则表示文件包含当天的所有观测数据两位年号。98：199800：200011：2011文件类型。O：观测值N：星历M：气象数据G：GLONASS星历H：同步卫星GPS载荷的导航电文GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>RINEX格式RINEX格式③RINEX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GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>RINEX格式RINEX格式④RINEX星历文件的内容GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>RINEX格式2.10N:GPSNAVDATA

RINEXVERSION/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RINEX格式⑤RINEX气象数据文件的内容2.10METEOROLOGICALDATARINEXVERSION/TYPEXXRINEXMV9.9AIUB3-APR-9600:10PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFAMETDATAFILECOMMENTA9080MARKERNAME3PRTDHR#/TYPESOFOBSERVPAROSCIENTIFIC740-16B0.2PRSENSORMOD/TYPE/ACCHAENNI0.1TDSENSORMOD/TYPE/ACCROTRONICI-240W5.0HRSENSORMOD/TYPE/ACC0.00.00.01234.5678PRSENSORPOSXYZ/HENDOFHEADER96410015987.110.689.596410030987.210.990.096410045987.111.689.0文件头文件体GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>RINEX格式SP3格式①GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>SP3格式定义一种精密星历格式，IGS精密星历采用此格式存储方式ASCII内容精密星历（每隔15分钟给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度）特点提供精密星历SP3格式②GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>SP3格式命名规则命名规则：8+3文件名例：igs11065.sp3(.Z)，igr11065.sp3(.Z)tttwwwwd.sp3精密星历的类型GPS周星期0：星期日1~6：星期一~星期六总为sp3SP3格式③GPS基线向量的解算>基线解算时常用的数据格式>SP3格式内容#aP2001318000.0000000096ORBITIGS97HLMIGS##11060.00000000900.00000000519860.0000000000000+281234567891011131417181920+2122232425262728293031000000+00000000000000000+00000000000000000+00000000000000000++45554554545555554++55544447544000000++00000000000000000++00000000000000000++00000000000000000%ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc%ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc%f0.00000000.0000000000.000000000000.000000000000000%f0.00000000.0000000000.000000000000.000000000000000%i000000000%i000000000/*RAPIDORBITCOMBINATIONFROMWEIGHTEDAVERAGEOF:/*codemresagfzigujplngssiousn/*REFERENCEDTOGPSCLOCKANDTOWEIGHTEDMEANPOLE:/*CLKANTZ-OFFSET(M):II/IIA1.023;IIR0.000*2001318000.00000000P11137.66233324450.41993510434.025839168.957503P222554.1648466701.404774-12156.548088-354.131603P3-12835.80324919823.52606012033.73827912.655252P426036.203647-5147.508988-2778.935922693.981565P5-8981.105708-20915.047563-13823.748269291.406843P6-7243.996679-19828.27519416147.726225-0.315725P715634.362803-542.356344-21103.968489578.771698文件头文件体第四节天线高和天线的相位中心GPS基线向量的解算>天线高和天线的相位中心天线高定义标志至平均相位中心所在平面的垂直距离量取方法斜高或到某一平面的直高天线高的改化手工改化（见右图）自动改化需提供天线类型及量高方法GPS基线向量的解算>天线高和天线的相位中心>天线高H’H

HH’hR天线的相位中心①问题天线相位中心的偏差天线相位中心的变化（PhaseCenterVariations-PCV）解决天线相位中心偏差和变化的方法天线定向模型改正天线相位中心偏差和变化的测定GPS基线向量的解算>天线高和天线的相位中心>天线的相位中心天线的相位中心②相位中心偏差及变化的模型改正IGS_01.PCVGPS基线向量的解算>天线高和天线的相位中心>天线的相位中心1234567891123456789212345678931234567894123456789512345678961234567897123456789800000000VENDORMODEL#DESCRIPTION(AVE)YR/MO/DY|AVE=#inaverage[north][east][up]|L1Offset(mm)[90][85][80][75][70][65][60][55][50][45]|L1Phaseat[40][35][30][25][20][15][10][5][0]|Elevation(mm)[north][east][up]|L2Offset(mm)[90][85][80][75][70][65][60][55][50][45]|L2Phaseat[40][35][30][25][20][15][10][5][0]|Elevation(mm)TRIMBLETRM41249.00ZephyrGeodeticwithGPNGS(4)01/04/11.3.571.4.0.61.42.33.24.14.95.66.16.46.46.15.54.53.11.3-.9.0.0-.4.168.2.0-.5-.6-.5-.2.1.5.81.01.11.0.9.6.2-.2-.6-.8.0.0ASHTECH700228(3)96/06/300.50.379.90.00.10.51.21.82.12.12.43.03.33.02.82.62.31.50.70.90.00.0-1.20.879.20.00.41.11.51.61.82.22.32.12.01.91.71.51.82.41.6-1.80.00.0文件头文件体第五节基线向量解算的输出结果GPS基线向量的解算>基线向量解算的输出结果结果的内容①解的类型（三差解，双差解，固定解，浮动解等）不同系统下的输入、输出坐标接收机的相关信息（如序列号等）坐标分量估值的标准偏差所有坐标参数（包括整周未知数参数等）的相关矩阵或方差-协方差阵卫星几何形状的信息（如RDOP值等）信号跟踪记录（数据记录时间、卫星、通道、信号质量等）GPS基线向量的解算>基线向量解算的输出结果>结果的内容基线向量解算输出结果的内容②数据删除率，采样率，数据剔除准则星历内容综述，健康标志信息进行的数据预处理措施（如对流层模型）观测值改正数（残差Residual）结果统计检验结果整周未知数的确定结果解的质量综述GPS基线向量的解算>基线向量解算的输出结果>结果的内容结果的作用是后续数据处理（GPS基线向量网平差）的观测值）。为进行基线向量解算结果质量控制提供素材。GPS基线向量的解算>基线向量解算的输出结果>结果的作用第六节基线解算阶段的质量控制GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制概述①基线解算阶段质量控制的目的为后续的数据处理分析提供合格的基线向量结果。基线解算阶段质量控制的内容质量评定通过一系列的指标，对基线向量结果的质量进行评估，发现质量差（不合格的基线）。质量改善通过数据处理手段，提高基线向量结果的质量。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>概述衡量基线向量结果质量的方法原则全面性：多角度、多方面（精度、可靠性）科学性：具有严格的理论根据可操作性：易于使用指导性：对工作具有指导作用评定指标相对指标–无法确切判定质量合格与否半相对半绝对指标–可确切判定质量是否不合格，却无法确切判定质量是否合格绝对指标–可确切判定质量合格与否GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>概述概述②单位权方差因子定义实质又称为参考因子一定程度地反映了观测值质量的优劣GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>相对质量指标相对质量指标①单位权方差因子观测值的残差观测值的权自由度观测值的RMS定义：观测值的均方根误差（RootMeanSquare）实质一定程度地反映了观测值质量的优劣一般认为，RMS越小越好GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>相对质量指标相对质量指标②观测值的均方根误差观测值的残差观测值的数量数据删除率定义：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。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>相对质量指标相对质量指标③在GPS测量中的观测条件指的是卫星星座的几何图形的分布和变化。通常，卫星数量越多、卫星分布越均匀、观测时间越长，观测条件越好。RATIO定义实质反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性，该值总大于等于1，值越大，可靠性越高。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。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>相对质量指标相对质量指标④RDOP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（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，实际上对于某条基线向量来讲，其RDOP值的大小与观测时间段有关。实质：RDOP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。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>相对质量指标相对质量指标⑤同步环闭合差定义：由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。特点：理论上：由于同步观测基线间具有一定的内在联系，同步环闭合差在理论上应总是为0。实践中：只要数学模型正确、数据处理无误，即使观测值质量不好，同步环闭合差将非常小。实质：若同步环闭合差超限，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若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。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>半相对半绝对质量指标半相对半绝对质量指标异步环闭合差定义由相互独立的基线所组成的闭合环的闭合差。实质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判定。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>绝对质量指标绝对质量指标①复测基线较差（重复基线互差）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，就是复测基线较差。实质复测基线较差满足限差要求时，则表明基线向量的质量是合格的。复测基线较差不满足限差要求时，则表明复测基线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，可以通过多条复测基线来判定。GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>绝对质量指标绝对质量指标②GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>规范要求规范要求①全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314–2001GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>规范要求规范要求②全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314–2001GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>影响GPS基线解算结果的几个因素影响GPS基线解算结果的几个因素基线解算时所设定的起点坐标不准确起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差。少数卫星的观测时间太短会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确定，而对于基线解算来讲，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，就将影响整个基线解算结果在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大对流层或电离层折射影响过大GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>影响GPS基线解算结果因素的判别影响GPS基线解算结果因素的判别①基线起点坐标不准确的判别无明确的方法卫星观测时间短的判别通过卫星可见性图周跳通过残差图（残差跳跃）卫星可见性图上面3幅双差残差图表明SV12存在周跳GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>影响GPS基线解算结果因素的判别影响GPS基线解算结果因素的判别②多路径效应严重通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，且呈现周日特征）对流层或电离层折射影响过大通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，但无周日特征）受多路径效应影响的残差图GPS基线向量的解算>基线解算阶段的质量控制>改善GPS基线解算结果质量的方法改善GPS基线解算结果质量的方法基线起点坐标不准确的应对方法使用坐标精度高的点作为起算点如何获取较为准确的坐标：与已知点联测、长时间单点定位所有基线从一点或由该点衍生出的点起算其他提高精度的方法删卫星、截时段、改变截止高度角改变其它控制参数数据删除标准–编辑因子RATIO之阈值大气折射延迟改正方法或模型…第七章GPS基线向量网平差GPS基线向量网平差第一节概述GPS基线向量网平差>概述GPS网平差的作用GPS基线向量网平差>概述>GPS网平差的作用发现剔除粗差确定待定点坐标及其它参数（在指定基准下）基线向量不含有位置基准精度评定GPS网平差GPS基线向量网平差>概述>GPS网平差的观测值及结果观测值基线向量及其权阵（参见基线向量解）结果待定点的坐标其它待定参数：尺度、旋转、运动速度各类精度指标：标准差，参数的相关性，点位误差（椭圆）（绝对），基线误差（椭圆）（相对）GPS网平差的一般流程读取基线向量进行三维无约束平差对粗差基线进行相应处理采用不同方法获取最终结果包括：地心坐标系下的坐标参心坐标系下的坐标独立坐标系下的坐标包括：基线向量及其方差协方程阵对粗差基线的处理方法包括粗差探测法或稳健估计法方法包括两大类。一类是首先在地心系下进行约束平差获联合平差，然后根据需要将成果转换到相应的坐标系；另一类是首先根据需要将观测值（基线向量）及方差协方差阵（协因数阵）转换到相应的坐标系，然后再在这些坐标系下进行约束平差或联合平差。GPS基线向量网平差>概述>GPS网平差的一般流程GPS网平差的流程（参心坐标）GPS基线向量网平差>概述>GPS网平差的流程（参心坐标）将基线向量转换到相应的坐标系下进行三维约束平差或联合平差包括：基线向量及其方差协方程阵，方向、角度和边长观测值将结果转换到相应的坐标系下，并进行投影变换，若需要在独立坐标系下的成果，还需在平面上进行坐标转换方法一GPS网平差的流程（参心坐标）GPS基线向量网平差>概述>GPS网平差的流程（参心坐标）方法二将基线向量转换到相应的坐标系下，然后进行相应的投影变换进行二维约束平差或联合平差包括：基线向量及其方差协方程阵，方向、角度和边长观测值第二节GPS网平差的观测值GPS基线向量网平差>GPS网平差的观测值GPS基线向量网平差>GPS网平差的观测值>单基线解单基线解观测值精度信息单一基线整网基线GPS基线向量网平差>GPS网平差的观测值>多基线解观测值单一时段单一基线多基线解GPS基线向量网平差>GPS网平差的观测值>多基线解精度信息单一基线单一时段基线多基线解GPS基线向量网平差>GPS网平差的观测值>多基