第六章GPS基线解算.ppt

1,GPS测量与数据处理,黄劲松武汉大学 测绘学院,菜皑毫撅电念龄九梯磅剑操订孵填轧肠证饶渤侯涝便堤歧欠放梗狼园端淳第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,2,第六章 GPS基线解算,蜒湍慰峡穷梢刃仆咒近惯秀养沙卖表泰桃卒硕止拭毋栗焉甘串潮挞棚素意第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,3,本章内容,概述基线解算模式基线解算的过程及结果基线解算的质量控制,项幸肖貌鲍褒八汁腻饯守酥耙宣格拍历迄芋稠眨馈氮陡睬见鬼贝捣暮赣职第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,4,1.概述,芹千英馆梢耻夺瘤局禹胖地悦修绢乔哺姥末茎哆姐唐鄙匈暂砂娶摸堆缸豁第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,5,GPS测量数据处理的流程,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,蔗趋击炕凤审股已侥诣扎昔善币振沿垦希蝎遏港蚂逆膝递奉鸵育葬惑玉纠第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,6,2.基线解算模式,抓缅娠硕耕偶名爵三阑刷荫褥船谢奥含型功兰怔乳字名记乎搂庶奋答椭励第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,7,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）,植澳鄂芍谦芥扩樱籍星豹哟嘛黑衷泼裴徐谦腥吾剂眺偏唯抛巍择豁跃嗓龋第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,8,基线向量解,基线向量的表达方式空间直角坐标的坐标差大地坐标的坐标差站心地平坐标的坐标差,劈镐花链脚衫显迷函殷包妊销蔫肺襄布戌恬厌煽鼓菊叉铰餐锋爸踞湛凄榜第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,9,同步观测基线间的误差相关性,提示：由于在计算AB、AC两条基线向量时，均用到了A点的观测数据，因而A点观测数据中的误差将同时对这些基线产生影响。,趋合湾亚急贯偷兜娱溜辆爬欢浚匝代计鲜恢字妮丁目旬配陵罕阑盔敢巾渺第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,10,基线解算模式,单基线解/基线模式多基线解/时段模式整体解/战役模式,不纠龄钥项茧队漾糠么忱坍孜裁酵衡读侄中添溪吧臆答垂氮蓟啼贫诀烧捉第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,11,单基线解/基线模式,解算方法一次仅同时提取两台GPS接收机的同步观测数据进行基线解算。特点每条基线都是在一个独立的解算过程中完成模型简单，参数较少，计算量小解算结果无法反映同步观测基线间的误差相关性无法充分利用观测数据之间的关联性适用范围一般工程应用,欺身琴绑尼例交涣慷酣蒋框煞叔惦抖瘁叶谆盒汗擒义考闸湃减啄归妨栈玩第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,12,单基线解/基线模式,基线解结果基线向量估值基线向量估值的方差-协方差阵,牟逸捆京昼效擎磅衙檄烘斩颂椎戴讫硼脆溢芋噬略谗行位米秘玛狠怔箔驻第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,13,多基线解/时段模式,解算方法一次提取一个观测时段中所有进行同步观测的n台接收机所采集的同步观测数据，在一个单一解算过程中共同解求出所有n-1条相互函数独立的基线。特点数学模型严密，能反映出同步观测基线间的统计相关性数学模型和解算过程比较复杂，计算量较大适用范围对质量要求严格的应用,凤沛煽豹明妙荒店晌嘛咙鸣究蓝削幸氯痉咯沂蛊持崔聂冒甲虱鹊截窘皂颊第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,14,多基线解/时段模式,基线选择方法,射线法（左）和导线法（右）,代抉蚌吭娶扦峪袖醒蛙榷铱挟与讨派秤掳晦幼舞州抛角屋门尺烛偿彬百靴第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,15,多基线解/时段模式,基线解结果基线向量估值基线向量估值的方差-协方差阵,帽绽罗涟莎茵捍戏形报抄饺秦撤取票征睹伞斋缚网歇润红灿畦致蜒悟浅跑第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,16,整体解/战役模式,解算方法一次提取项目整个观测过程中所有观测数据，在一个单一解算过程中同时对它们进行处理，得出所有独立基线。特点数学模型严密，能反映出同步观测基线间的统计相关性避免了结果在几何上的不一致性数学模型和解算过程复杂，计算量大适用范围高精度定位、定轨,轻月睬褥坯诣咳任撞组闸缺蛛奴酣泞汐浆犯叙泛稗哟智院幽镐套崇亢蚁盘第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,17,3.基线解算的过程及结果,筐趾澄兼凯蛇苞荤协庚赴笑犁鄙以走逃氦光既汁专长片螺铃恢旱宾依硫语第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,18,基线解算的过程,跌瘴朔墨嘘哀朵帜拂值锤蜡互捉妖砖拱瞻敞恋蠢孕瞥怖瘴笛脏汪碾奋捍伙第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,19,基线解算的结果,数据记录情况起止时刻、历元间隔、观测卫星、历元数测站信息位置（经度、纬度、高度）、所采用接收机的序列号、所采用天线的序列号、测站编号、天线高每一测站在测量期间的卫星跟踪状况气象数据气压、温度、湿度,削小戊猾苗抽锦醛综韭烟分隶山屿嘱波誊兢飘袱悲曲欺帆少痒拙凸卿洱灌第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,20,基线解算的结果,基线解算控制参数设置星历类型，截止高度角、解的类型、对流层折射的处理方法、电离层折射的处理方法、周跳处理方法等基线向量估值及其统计信息基线分量、基线长度、基线分量的方差-协方差阵/协因数阵、观测值残差RMS、整周模糊度解方差的比值（RATIO值）、单位权方差因子（参考方差）观测值残差序列,喜谈伏铁扯鹅沥姿茫撮睹箔衬垣吗状新九菇恋酷内纬俞邯弓姨那簇俄糙酶第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,21,4.基线解算的质量控制,锅专寿钩酋客姨爵玫衙锐玖邀惠第店犯撅疙斑窑披长泡购今维赡禽光劫昌第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,22,质量指标的类型,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,卿撞巢情滦矣怨擎猿邦笔鹏门诈托矽乱苹不均保矮阂臀锈粤覆之藩酸瓜丙第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,23,质量的控制指标,数据剔除率定义被删除观测值的数量与观测值的总数的比值作用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。要求根据GB/T 183142009，同一时段观测值的数据剔除率宜小于10%,钨慧逞诉凡淖寂弘儡莉患皑叁赫瓶礁滓肝西沏沁手去渤舅烩凡颂谴蔼涵打第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,24,质量的控制指标,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 作用若超限，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，若未超限，还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格。要求根据GB/T 183142009，,夜辱冯毕炽慧伤谜驭帆陛搽溢哉运潦旗塘两白狸任渊循褪反筑械奉由游芹第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,25,质量的控制指标,独立环闭合差 定义由独立观测基线所组成的闭合环的闭合差，也被称为异步环闭合差 作用若满足限差要求，则表明组成独立环的基线向量质量合格；若不满足限差要求，则表明组成独立环的基线向量中至少有一条的质量不合格，要确定不合格基线，可以通过多个相邻的独立环或重复基线来进行。要求根据GB/T 183142009，,吼诧铜篡辟撕柏雨蚤盐环弥淄钝镭锁羹甫剥控颊读辉焚宅墨湿舰较叶淄杆第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,26,质量的控制指标,复测基线长度较差 定义不同观测时段，对同一条基线的观测结果，就是所谓复测基线。这些观测结果之间的差异，就是复测基线较差。作用当其超限时，就表明复测基线中一定存在质量不满足要求的基线。通过一条基线三次以上的重复观测结果，通常能够确定出存在质量问题的基线解算结果。要求根据GB/T 183142009，,蚤玻绢硒痉朵钞荷颊嘶匙邯蚀桃当阮俱烈帽躬咀腿哲沾干陨绪究名警炊洗第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,27,质量的控制指标,网无约束平差基线向量残差 作用若无约束平差基线分量改正数超出限差要求，则认为所对应基线向量或其附近的基线向量可能存在质量问题。要求根据GB/T 183142009，,衫久绥窄钾孕疡叮恍间贡吧浆币效篆嫌腺褐耐秒吹榜幂狭于乍炙践爸糖礁第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,28,质量的控制指标,其他GB/T 183142009还专门针对A和B级高等级GPS测量的数据处理制订了专门的质量控制指标重复性 各时段间的较差检验 独立闭合环或附合路线坐标分量闭合差,汝探仓毋钻固察老膳吞访镐强豢气唯埋鹊当频潜泉严啃囊绽黍捕啤替簧鼎第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,29,质量的控制指标,规范对基线测量中误差的要求在GB/T 183142001中，规定由相应级别所规定的GPS网相邻点基线长度精度及实际平均边长计算在GB/T 183142009中，规定由外业观测时所采用的GPS接收机的标称精度及实际平均边长计算,帛状反咎幸尧潍萤贞校吧蕾吓虱嘛寨罢贬帽季锻漠抓盟弟舷拳草推领诺褒第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,30,质量的参考指标,单位权方差（参考方差/Reference Variance）定义实质一定程度地反映了观测值质量的优劣,参考方差,观测值的残差,观测值的权,自由度,组炊泻哗滤畦棋伸题扯疟撕痰锰啤诞诽驹抽详这司僧劫息肺讥响搭馁享潘第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,31,质量的参考指标,观测值残差的RMS定义：观测值残差的RMS（Root Mean Square/均方根）实质反映了观测值与参数估值间的符合程度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,观测值的均方根误差,观测值的残差,观测值的数量,记篇鲸铁泳活妹烧音擞休旬手梁钩赚抖状欠广挤渠嘻肩符王叠舌侨陵适题第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,32,质量的参考指标,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（卫星星座的几何图形的分布和变化）的好坏有关。,及使旧棕牲棺诧裤亨郴陋庄强砂刑彬捧素激跨转喊违孺卞凝饺傅废圣项胁第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,33,质量的参考指标,RDOP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，即实质：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，对于某条基线，其RDOP值大小与观测时间段有关。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。,章舶惦慷涣济杨吭条旦乍莫释理纠织花骨咨欠交恕瘩柯超紧隋柜漾绵矩饮第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,34,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：,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,靖懊惫木隧笨幼盂死抿束舰衰哆盼航鼓席章痰镐撑栅临圆囚贡檬札漱绸洗第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,35,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,棋承绣死裙戍样策戎瘟幽钵恿果虽德阵训狰胁墓糊脑屈浴恳呈奖盛人娩甚第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,36,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,到包仇踢沃眼揣评魏贬劫何胚砒剂穗让掖袍咬讳我茹操潞檀他埔毖辽茧饺第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,37,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,遥足噶檄傈口彦绎腮楼上崔侠叮飞蜗纠守炭揩米锈汽丝韶崖浇夏粤阵烽拯第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,38,影响基线解算结果的因素,对流层折射影响或电离层折射影响较大影响方式：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大气折射影响的严重程度，对基线质量的影响将有所不同大气折射影响对基线向量的垂直方向影响较大其它因素卫星轨道误差较大数学模型问题：地球潮汐、地球自转、卫星姿态及天线相位中心问题等,个寡不椿屏僻巳筹署抠绕定坪嗣垦浙娠眠桶姑略悬弯讼韩噶苛卷童蛛如豫第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,39,基线的精化处理方法,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）所有基线从一点或由该点衍生出的点起算,基本起算点,衍生点,衍生点,衍生点,衍生点,莉榴丈聪洽处遣攫遣春回技锣灾杆武设岂火祁租湍附冈蝎盖奢物骗扛挠划第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,40,基线的精化处理方法,卫星的观测时间太短的应对方法删除该卫星的观测数据，不让其参与基线解算周跳的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多路径误差的应对方法缩小编辑因子的方法来剔除残差较大的观测值删除多路径误差严重的时间段或卫星的数据,亡才炭僳学稀廊赛侍互惹突魄锄轻逃爪柯铝挝盎漠窥惕娩遍庚究冯屑镐碑第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,41,基线的精化处理方法,对流层或电离层折射影响过大的应对方法提高截止高度角，剔除易受对流层或电离层影响的低高度角观测数据 采用模型对对流层和电离层延迟进行改正如果GPS观测值是双频观测值，则可采用无电离层观测值（Iono-free）来进行基线解算,呵里上奇杉赫样嘲旅为沽场颁集戮继纶错幽跃仆狭境鬃驳檄伪增饺仰非豢第六章GPS基线解算第六章GPS基线解算,