现代测量技术系列讲座3GPS数据处理22GPS网平差计算.ppt

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1、GPS数据处理,2.GPS网平差,GPS数据处理 GPS网平差,2.1 概述,GPS数据处理 GPS网平差 概述,GPS基线向量的基准缺失,GPS基线向量中所含基准信息方位（水平方位、垂直方位）基准和长度基准均为相对基准GPS基线向量的基准缺失缺少位置基准（绝对基准）GPS基线向量为一相对量,A,B,GPS基线向量,GPS数据处理 GPS网平差 概述 GPS基线向量的基准缺失,GPS网平差的内涵,观测值基线向量及其精度和误差相关信息（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：基线向量标准差，参数的精度及误差相关性，点位误差（椭圆）（绝对），基线误差（椭圆）

2、（相对）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）精度评定,GPS数据处理 GPS网平差 概述 GPS网平差的内涵,GPS网平差的类型,根据进行平差的空间三维平差在三维空间中进行数学模型是严密的适用于任何网，特别是大规模的网二维平差在二维平面上进行将平面坐标分量与高程分量分离，忽略了两者之间的相关性，数学模型进行了一定的近似适用于小规模的网,GPS数据处理 GPS网平差 概述 GPS网平差的类型,GPS网平差的类型,根据观测值和已知条件的情况无约束平差观测值全为GPS观测值已知条件不使网产生由非观测量所引其的变形约束平差观测值全为GPS观测值已知条件使网产生由非观测量所引其的变形

3、联合平差观测观测值除了GPS观测值已外，还包括其它常规几何观测值,GPS数据处理 GPS网平差 概述 GPS网平差的类型,构网基线的选取,基本原则独立基线构网基线选取方法选取独立基线选取基线应构成闭合图形选取合格基线尽量选取短基线,GPS数据处理 GPS网平差 概述 构网基线的选取,2.2 GPS网平差的基本数学模型*,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的基本数学模型,GPS网平差的观测值,单基线解单条基线组网基线,各基线向量间不存在误差相关性,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的基本数学模型 观测值,GPS网平差的观测值,多基线解单时段基线组,单时段基线组,单时段基线组中的基

4、线,单时段基线组中基线间的误差相关信息,单时段基线组的方差阵,单时段基线组中的基线是误差相关的,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的基本数学模型 观测值,GPS网平差的观测值,多基线解（续）组网基线,不同时段的基线是误差不相关的,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的基本数学模型 观测值,GPS网平差的基本观测方程,观测方程（一条基线）,基线向量观测值,基线向量观测值的改正数,基线向量终点的坐标,基线向量起点的坐标,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的基本数学模型 基本观测方程,GPS网平差的基本误差方程,误差方程（一条基线）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的

5、基本数学模型 基本误差方程,2.3 GPS网的三维无约束平差,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差,三维无约束平差的内涵,定义平差在地心系下进行，平差时不引入使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部约束条件。作用：评定GPS网的内部符合精度，发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差 得到GPS网中各个点在地心系（WGS-84/ITRF）系下经过了平差处理的三维空间坐标 为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高（差）数据 调整基线向量观测值的权,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 内涵,三维无约束平差的数学模型*,见前 GPS网平差的基本数学模

6、型,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 数学模型,三维无约束平差的基准问题*,自由网平差（最小约束，指定一个起算点）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 基准问题,三维无约束平差的基准问题*,秩亏自由网（例：取重心基准）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 基准问题,三维无约束平差的质量控制,统计假设检验t检验方法目的：确定基线向量中是否存在粗差2检验方法目的观测值质量模型质量约束条件的相容性（在后续处理中使用）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 质量控制,三维无约束平差的质量控制,质量控制质量评估残差距离中误差

7、质量改进删除含粗差基线方差调整,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维无约束平差 质量控制,2.4 GPS网的三维约束平差,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差,GPS网三维约束平差的目的方法概述,目的获取GPS网点在指定坐标系（参心系）下的坐标评定GPS网的外符合精度方法方法一：利用已知参心坐标计算参心系到地心系的转换关系，将已知的参心坐标转换到地心坐标系下，在地心系下进行平差，然后将平差结果转换到参心坐标系方法二：建立统一模型，直接在参心系下进行平差,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 目的方法概述,空间坐标系间的转换关系*,布尔沙模型 七参数法,G

8、PS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 空间坐标系间的转换关系,空间坐标系间的转换关系*,布尔沙模型 七参数法（续）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 空间坐标系间的转换关系,空间坐标系间的转换关系*,转换参数的确定原理通过公共点 具有两个不同坐标系坐标的点至少需要3个公共点将公共点的坐标差作为伪观测值，确定转换参数数学模型,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 空间坐标系间的转换关系,空间坐标系间的转换关系*,转换参数的确定（续）数学模型（续）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 空间坐标系间的转换关系,三维约束平差的函数模型

9、*,观测方程,A坐标系为地心系,B坐标系为参心系,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 函数模型,三维约束平差的函数模型*,观测方程（续）,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 函数模型,三维约束平差的函数模型,误差方程及约束条件,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 函数模型,2.5 GPS网的三维联合平差*,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 GPS网的三维联合平差,空间直角坐标与大地坐标的关系,由大地坐标转空间直角坐标,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维联合平差 直角坐标与大地坐标间关系,空间直角坐标与大地坐标的

10、关系,由空间直角坐标转大地坐标,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 直角坐标与大地坐标的关系,空间直角坐标与大地坐标的关系,大地坐标与空间直角坐标间的微分关系,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 直角坐标与大地坐标的关系,大地坐标系下的误差方程,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 大地坐标系下的误差方程,与地面观测数据的融合,空间距离观测值观测值与坐标的关系观测值与坐标的微分关系误差方程,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 与地面观测数据的融合,与地面观测数据的融合,大地方位角观测值与坐标的关系,GPS数据处理 GPS网平

11、差 GPS网的三维约束平差 与地面观测数据的融合,与地面观测数据的融合,大地方位角观测值与坐标的微分关系,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 与地面观测数据的融合,与地面观测数据的融合,大地方位角误差方程,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 与地面观测数据的融合,与地面观测数据的融合,椭球面上的方向观测值观测值与大地方位角的关系误差方程,i,j,N,ij,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 与地面观测数据的融合,联合平差的难点,GPS观测值与地面常规观测值间的精度关系,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网的三维约束平差 联合平差的难点,2

12、.6 利用GPS建立独立坐标系*,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系,独立坐标系的特点,中央子午线通常为通过当地中央地带的经线投影面通常为平均高程面坐标轴的指向根据需要确定可能还存在一定的尺度变化,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系 独立坐标系的特点,参心坐标系到独立坐标系的转换,步骤将参心坐标按要求投影到指定的投影面上在平面上采用相似变换、拓扑变换等方法将坐标转换到独立坐标系上,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系 参心系到独立系的转换,参心坐标系到独立坐标系的转换,指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法椭球膨胀法在不改变扁率（偏

13、心率）的前提下，改变椭球的长半轴，使改变后的椭球面与平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。,椭球膨胀法,dN=h+,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系 参心系到独立系的转换,参心坐标系到独立坐标系的转换,指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法椭球平移法不改变椭球形状，将椭球沿局部中心所在法线进行平移，使椭球面与平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。,椭球平移法,椭球平移法,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系 参心系到独立系的转换,参心坐标系到独立坐标系的转换,指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法平面上的坐标变换方

14、法相似变换拓扑变换,GPS数据处理 GPS网平差 利用GPS建立独立坐标系 参心系到独立系的转换,2.7 GPS网平差的质量控制,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的质量控制,观测值（基线向量）质量的检验,方法残差检验处理方法删除劣质基线基线对劣质基线降权,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的质量控制 观测值质量的检验,观测值（基线向量）质量的检验,规范要求,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的质量控制 观测值质量的检验,相邻点距离中误差的检验,规范要求,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的质量控制 相邻点距离中误差的检验,起算点质量的检验,方法方差因子检验（2检验）检验约束平差的验后方差因子与无约束平差的验后方差因子是否一致。检查点法符合路线法,GPS数据处理 GPS网平差 GPS网平差的质量控制 相邻点距离中误差的检验,