精密单点定位论文控制测量论文

精密单点定位论文控制测量论文摘要：当今世界科技飞速进步，测绘地理信息行业的新技术、新方法发展迅猛，精密单点定位（PPP）技术经过十几年的发展，如今已经为越来越多的测绘单位和技术人员所接受。通过实践，表明PPP技术操作简便、精度较高，完全可以运用在测绘测量生产工作中，从而更好的为经济发展服务。前言精密单点定位技术作为一种新的定位方式，具有传统单点定位的灵活性和相对定位的高精度特点，能够解决工程测量中首级控制网起算坐标问题，满足首级控制测量起算需要。1精密单点定位原理精密单点定位（Precisepointpositioning，简称PPP）就是利用单台接收机多频载波相位观测数据以及精密星历数据，以精确测定观测点位置的定位方法，一般能达到分米甚至厘米级定位精度。精密单点定位的实质是空间距离后方交会，其基本原理是利用全球若干IGS地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，然后对单台GNSS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。在卫星定位测量中，主要误差源为轨道误差、卫星钟差和电离层延时。还应考虑其它特殊误差源，如对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮影响、海潮等影响，这些误差均可使用精确的数学模型进行改正。采用双频接收机时，可通过相位组合消除电离层延时的影响，因此影响精密单点定位精度的因素主要与卫星轨道精度、卫星钟差精度有关。如果使精密单点定位精度达到厘米级，那么卫星轨道精度需达到厘米级，卫星钟差改正精度需达到亚纳秒量级。而IGS目前提供的卫星钟差精度已优于0.02纳秒，卫星轨道精度可达2～3cm，此精度的卫星钟差和轨道，可以保证精密单点定位解算获得厘米级精度。2精密单点定位技术数据的处理及精度的确定2.1外业观测采用单台GNSS双频接收机进行外业观测，选取控制网中一个点进行观测，最少观测一个时段，时段长度可选6～12h，也可与控制网中其它点一起进行同步观测。2.2数据处理精密单点定位的数据处理主要有两种方式：一是单机版精密单点定位软件解算；二是网络在线提供PPP定位解算服务。数据处理步骤一般有数据准备观测数据转为Rinex格式，下载精密星历和钟差文件；然后进行数据预处理，包括粗差剔除、周跳的探测及修复、相位平滑伪距、近似位置坐标计算、初始整周模糊度的确定等；并进行各项误差的改正，包括对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮等；观测模型、随机模型的建立，进行参数估计，选择IGS站点解算出观测点的坐标成果。在对数据进行采集与处理时需要注意以下几个方面：（1）仪器选取及设置虽然很多学者专家已经对单频接收机用于精密单点定位测量的精度做了较高的评价，但是在工程运用上，存在着很多不稳定的因素，单频接收机数据解算的精度不是很可靠，一般选用双频且可靠性能比较高的接收机，在高度角、采样率等设置上要根据实际情况而定，一般采用的高度角为100，采样率为1～15s的设置，特别需要注意仪器天线高的设置。（2）确定观测时段的长度精密单点定位解算是采用迭代的方式求出最终的结果，精度与测量的时间有直接的关系，理论上说，时间越长精度越高，但是工程运用同时要考虑很多其他因素，比如：作业条件，效率等，这就需要根据任务精度要求合理的确定观测时间。（3）数据的预检及分析任何方式解算，数据的质量至关重要，精密单点定位的数据质量要比常规差分方法要求高，利用TEQC软件检查，数据要满足以下几个重要的技术指标：数据的可利用率大于80%；多路径效应影响小于0.5m。2.3在线PPP处理精度经有关文献比较介绍，几种在线PPP软件在静态精密单点定位测量中都具有强大的数据处理能力，获得较高的绝对定位精度，能够在工程测量中应用。以AUSPOS为例，AUSPOS是澳大利亚国家制图局开发的在线定位服务系统，具备处理静态双频接收机RINEX格式的GPS数据的能力。经试算和工程应用表明：AUSPOS使用2h的观测数据便能获得厘米级的定位精度（3D），使用8h的观测数据可以获得水平方向优于1cm和垂直方向优于2cm的定位精度。利用24h的观测数据可以获得毫米级的内符合精度和1cm左右的外符合精度。3精密单点定位技术方法分析3.1重力测点的PPP解算将数天重复观测的重力测点的观测数据输入计算软件Bernese、Trip后，需从网上下载IGS发布的精密钟差和精密星历后导入软件对输入各项参数和测站数据，软件解算后即可得到控制点三维精度在10cm以内的坐标。多天的重复观测数据取平均值作为该点最终坐标成果。3.2基线解算TrimbleGeomaticsOffice软件就可以产生后处理基线解。基线处理器模块包括WAVE和加权模糊度向量估计，对获得的GPS野外观测值计算基线使用载波相位和编码观测值计算测量点之间的三维GPS基线。3.3环闭合差检验GPS环闭合差检验通过生成环闭合差报告，可以用于在网内帮助评判一组GPS观测值的质量，可以用它检查基线处理结果中的粗差。环闭合差具有人机交互编辑的功能。环闭合差设置对话框可用于控制如何建立和分析闭合环，它还可用来控制GPS环闭合差报告中的信息量，进一步控制环闭合差在规范要求精度范围内参与网平差的限定，从而使网平差优先采用精度高的解算数据。3.4GPS网平差GPS或地面网由网点之间的一系列观测值组成。这些观测值创建闭合的几何图形，例如三角形。数学地关闭网意味着已经从观测值里排除了所有大的错误和故障，因而可确保获得合格的统计结果。将PPP解算的高等级重力测点数据输入到控制网中作为已知数据，进行网平差，可以得到施工控制点的三维坐标。3.5平面坐标转换精密单点定位计算获得的结果经过框架和历元转换后，所有的待定点的ITRF框架坐标是处于同一个稳定不变的空间直角坐标系之下，接着将框架和历元转换后的空间直角坐标转换为大地坐标（B、L、H），根据目标坐标系的投影参数将待定点大地坐标进行高斯正算，即可获得待定点的高斯平面直角坐标，再利用计算出的控制点的高斯平面直角坐标及其已知的目标坐标系高斯平面坐标通过平面相似变换求取四参数，最后将所有待定点的高斯平面直角坐标利用计算出的四参数进行转换，即可获得各待定点的目标坐标系高斯平面坐标。工程实例：某D级工程控制网由36个网点组成，联测C级GPS控制点6个，外业观测共使用了7台TrimbleGPS接收机，其中2台Trimble5700双频接收机、2台TrimbleR8双频接收机和3台TrimbleSPS781双频接收机，观测时段长度不低于2h，观测共历时8d，控制网数据处理先利用PINNACLE软件进行基线解算，再利用同济大学的TGPPSw6.0软件进行网平差，三维约束平差显示最弱边相对中误差1/254453，平均相对中误差1/886014，最弱点点位中误差为1.08cm，次弱点点位中误差0.92cm，计算结果表明观测数据质量良好，起算点匹配，各项指标均满足规范要求。我们对所有数据又进行了精密单点定位解算，数据处理采用加拿大资源部的CSRS-PPP在线精密单点定位服务，数据处理获得了所有网点的ITRF框架观测时刻历元的坐标，由于本项目时间跨度较短，不同点由于历元时刻不同引起的ITRF框架坐标的变化极小，量级在1～2mm之内，因此可忽略其影响，按照前述的转换思路进行坐标变换，转换时以位于控制网外围的4个C级点为公共点求取转换参数，以静态网解的结果为参照对计算结果进行了对比，计算结果如图1～3所示。从计算结果来看，两者计算的最终结果差值均在厘米级，其中最大差值0.062m，最小差值0.005m，平均差值0.023m。5结语当今世界科技飞速进步，测绘地理信息行业的新技术、新方法发展迅猛，精密单点定位（PPP）技术经过十几年的发展，如今已经为越来越多的测绘单位和技术人员所接受。通过实践，表明PPP技术操作简便、精度较高，完全可以运用在测绘测量生产工作中，从而更好的为经济发展服务。参考文献：[1]汪平，郝金明，沈国康，王浩宇.GPS单点定位观测值的精度分析与改进[J].大地测量与地球动