gps數(shù)據(jù)處理研究畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科學(xué)生畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　GPS數(shù)據(jù)處理研究</b></p><p>　　院系名稱(chēng)： </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱(chēng)： </p><p><b>　　二○一二年六月</b></p><p>　　The Graduation Thesis for Bachelor's D

3、egree</p><p>　　Study on Data Processing of GPS</p><p>　　Candidate：</p><p>　　Specialty：Surveying Engineering</p><p><b>　　Class：</b></p><p>　　Sup

4、ervisor：</p><p>　　2012-06·Harbin</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　GPS技術(shù)作為一種全新的測(cè)量手段，在國(guó)家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造等方面已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，其技術(shù)的先進(jìn)性、優(yōu)越性已為眾多科技工作者所認(rèn)同。</p><p>　

5、　高等級(jí)、高精度GPS 控制網(wǎng)一般指范圍較大、精度較高的一類(lèi)控制網(wǎng)，它可以是局部網(wǎng)、國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)、地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)、甚至全球網(wǎng)。這類(lèi)網(wǎng)一般點(diǎn)數(shù)較多、點(diǎn)間距較長(zhǎng)(幾十、幾百公里或上千公里)，例如總參測(cè)繪局布設(shè)的GPS一、二級(jí)網(wǎng)，國(guó)家測(cè)繪局布設(shè)的A、B 級(jí)網(wǎng)，用于地震預(yù)報(bào)的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，各省市的A、B 級(jí)網(wǎng)，連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)的基準(zhǔn)站網(wǎng)等。</p><p>　　結(jié)合在測(cè)量工程中應(yīng)用ASHTECH和TRIMBLE GPS接收機(jī)的

6、實(shí)踐，本文主要說(shuō)明了GPS數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)基線向量解算的人為干預(yù)處理、獨(dú)立邊的選取、閉合環(huán)檢查、限制GPS網(wǎng)的投影長(zhǎng)度變形及其成果的檢驗(yàn)問(wèn)題。在針對(duì)相關(guān)工程項(xiàng)目中，對(duì)GPS數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用做了相應(yīng)的分析對(duì)比。結(jié)合天寶TGO、徠卡LGO數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)其數(shù)據(jù)處理流程及結(jié)果的對(duì)比也做了相應(yīng)分析。</p><p>　　本文結(jié)合理論基礎(chǔ)，從一定層面上，闡述了GPS數(shù)據(jù)處理的重要性和可靠性。在關(guān)注相應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)，對(duì)

7、該項(xiàng)技術(shù)在今后的研究和應(yīng)用中所面臨的趨勢(shì)做了展望。技術(shù)的革新和改進(jìn)是決定其主導(dǎo)地位的重要因素。</p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS；控制網(wǎng)：精度；數(shù)據(jù)處理</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　GPS technology as a new means of measurement,

8、60;has been in the national geodetic network,the city control,engineering control network establishment and transformation of the universal application of its advanced technology,the advantage have been recognized by num

9、bers scientisfic and technological workers. </p><p>　　High-grade, high-precision GPS control network generally refers to a large range and high-precision control network, it can be a local network, the natio

10、nal infrastructure network, the seismic network, or even global network. More general points of such networks, the point spacing is longer (tens, hundreds of kilometers or thousands of kilometers), for example, laid by t

11、he General Staff Headquarters Bureau of Surveying and Mapping GPS, one or two network laid by the State Bureau of Surveying and</p><p>　　Combined with the practice of ASHTECH and TRIMBLE GPS receiver measure

12、ment project, the paper illustrates the main GPS data processing, human intervention in solving the baseline vector processing, the selection of independent edges, closed loop checks, limiting the length of the projectio

13、n of the GPS network inspection of the deformation and its results.GPS data processing applications for relevant projects in the analysis and comparison. Combination of TGO Trimble, Leica LGO data processing so</p>

14、<p>　　In this paper, a theoretical basis, a certain level on the importance and reliability of the GPS data processing. Concerned about the corresponding technology trends at the same time, the trend of the techno

15、logy in future research and application are put forward. Technological innovation and the improvement is an important factor to determine its dominant position.</p><p>　　Keywords: GPS; Control Network; Preci

16、sion; Data Processing</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>

17、　　1.1 GPS數(shù)據(jù)處理概述1</p><p>　　1.1.1 課題研究目的1</p><p>　　1.1.2 課題研究意義1</p><p>　　1.2 GPS數(shù)據(jù)處理研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 GPS數(shù)據(jù)處理現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2 GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的3</p&

18、gt;<p>　　1.2.3 GPS網(wǎng)平差目的3</p><p>　　1.2.4 現(xiàn)有條件3</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容和論文的組織3</p><p>　　1.3.1 主要內(nèi)容3</p><p>　　1.3.2 論文的組織4</p><p>　　第2章 GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線及應(yīng)

19、用分析5</p><p>　　2.1 GPS數(shù)據(jù)處理的技術(shù)流程5</p><p>　　2.1.1 研究的技術(shù)路線5</p><p>　　2.1.2 研究方法6</p><p>　　2.2 基于特定工程項(xiàng)目的GPS數(shù)據(jù)處理研究分析6</p><p>　　2.2.1 GPS數(shù)據(jù)處理方法在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討6&

20、lt;/p><p>　　2.2.2 施工控制測(cè)量中GPS數(shù)據(jù)的處理9</p><p>　　2.3 本章小結(jié)13</p><p>　　第3章 高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理15</p><p>　　3.1 GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理15</p><p>　　3.2 GPS基線解算的數(shù)據(jù)預(yù)處理15</p><

21、p>　　3.3 GPS基線向量解算結(jié)果分析16</p><p>　　3.4 GPS網(wǎng)平差的類(lèi)型和流程17</p><p>　　3.5 本章小結(jié)21</p><p>　　第4章 基于TGO、LGO數(shù)據(jù)處理研究分析22</p><p>　　4.1 基于天寶TGO數(shù)據(jù)處理模式22</p><p>　　4.2

22、基于徠卡LGO數(shù)據(jù)處理模式35</p><p>　　4.3 本章小結(jié)43</p><p>　　第5章 GPS數(shù)據(jù)處理質(zhì)量與精度分析44</p><p>　　5.1 GPS數(shù)據(jù)處理中粗差的探測(cè)與剔除44</p><p>　　5.1.1 網(wǎng)整體性檢驗(yàn)44</p><p>　　5.1.2 單位權(quán)方差44</

23、p><p>　　5.1.3 X2檢驗(yàn)44</p><p>　　5.1.4 觀測(cè)值殘差44</p><p>　　5.1.5 t檢驗(yàn)45</p><p>　　5.1.6 環(huán)閉合差檢驗(yàn)45</p><p>　　5.1.7 復(fù)測(cè)基線向量分析46</p><p>　　5.1.8 控制點(diǎn)連接分析46

24、</p><p>　　5.2 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理質(zhì)量評(píng)價(jià)與優(yōu)化方法46</p><p>　　5.2.1 基線解算質(zhì)量評(píng)價(jià)要素46</p><p>　　5.2.2 基線解算的質(zhì)量評(píng)價(jià)47</p><p>　　5.2.3 基線解算優(yōu)化處理方法48</p><p>　　5.3 提高GPS控制網(wǎng)質(zhì)量及精度的方法49&

25、lt;/p><p>　　5.3.1 布網(wǎng)方案50</p><p>　　5.3.2 外業(yè)觀測(cè)50</p><p>　　5.3.3 數(shù)據(jù)處理50</p><p>　　5.4 本章小結(jié)53</p><p><b>　　結(jié)論55</b></p><p><b>　　

26、參考文獻(xiàn)57</b></p><p><b>　　致謝59</b></p><p><b>　　附錄60</b></p><p>　　第1章 緒 論</p><p>　　1.1 GPS數(shù)據(jù)處理概述</p><p>　　1.1.1 課題研究目的</

27、p><p>　　GPS技術(shù)作為一種全新的、實(shí)用的測(cè)量手段，在國(guó)家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造等方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其技術(shù)的先進(jìn)性、優(yōu)越性已為眾多科技工作者所接受。</p><p>　　高等級(jí)、高精度GPS控制網(wǎng)一般是指范圍較大、精度較高的一類(lèi)控制網(wǎng)，它可以是局部網(wǎng)、國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)、地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)、甚至全球網(wǎng)。這類(lèi)網(wǎng)一般點(diǎn)數(shù)較多、點(diǎn)間距較長(zhǎng)(幾十、幾百公里或上千公里)，例如總參測(cè)繪局布設(shè)

28、的GPS一、二級(jí)網(wǎng)，國(guó)家測(cè)繪局布設(shè)的A、B級(jí)網(wǎng)，用于地震預(yù)報(bào)的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，各省市的A、B級(jí)網(wǎng)，連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)的基準(zhǔn)站網(wǎng)等。</p><p>　　目前，高等級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)都是采用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，控制網(wǎng)要求嚴(yán)格設(shè)計(jì)與布設(shè)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行觀測(cè)。顯然，觀測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)、工作量極大，為如實(shí)的反映觀測(cè)質(zhì)量的優(yōu)劣，減少補(bǔ)測(cè)返測(cè)，后期的數(shù)據(jù)處理顯得尤為重要。如何研究和掌握一套高等級(jí)高精度GPS數(shù)據(jù)處理模型和方法，是測(cè)繪工作者共

29、同面臨的重要課題，對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)處理的研究具有實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　1.1.2 課題研究意義</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，長(zhǎng)期使用的以測(cè)角、測(cè)距、測(cè)水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面測(cè)量技術(shù)、正在逐步被一次性確定三維坐標(biāo)的高速度、高效率、高精度的GPS技術(shù)所代替。定位范圍從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間；定位方法從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)；定位服務(wù)領(lǐng)域從導(dǎo)航和測(cè)繪領(lǐng)域擴(kuò)展到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建

30、設(shè)的廣闊領(lǐng)域，如石油勘探、高速公路、通信線路、引水工程、地下鐵路、隧道貫通、電力勘測(cè)工程建設(shè)及建筑物變形、大壩監(jiān)測(cè)、身體滑坡、地震的形變觀測(cè)、海島或海域測(cè)量方面。DGPS差分定位技術(shù)和RTK實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國(guó)AS技術(shù)的解除，GPS單點(diǎn)定位精度得到不斷提高，GPS技術(shù)在導(dǎo)航、運(yùn)載工具實(shí)時(shí)監(jiān)控、精細(xì)農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、城市規(guī)劃、碎部點(diǎn)的測(cè)繪與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景[4]。</p><p>　　GPS定位技

31、術(shù)的高度靈活性和顯著的優(yōu)越性以及常規(guī)測(cè)量技術(shù)無(wú)法比擬的高精度和高效益，傳統(tǒng)的測(cè)量方法正被先進(jìn)的GPS技術(shù)所取代。與此同時(shí)，人們對(duì)GPS的應(yīng)用不僅局限于定位方面，而是深入到高程的精確確定方面。就高精度GPS的定位模式而言，局域范圍內(nèi)有位置差分、偽距差分和載波相位差分，廣域范圍內(nèi)有廣域GPS差分。但就高精度高程測(cè)量而言，僅有載波相位差分測(cè)量能夠滿足其精度要求。因而，載波相位差分測(cè)量便成了高程定位的主要技術(shù)手段。</p><

32、;p>　　為了充分發(fā)揮GPS定位技術(shù)的顯著優(yōu)越性，更好地適應(yīng)于各個(gè)領(lǐng)域的需要，必須在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并從理論上分析和解決GPS技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和精度要求。</p><p>　　1.2 GPS數(shù)據(jù)處理研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 GPS數(shù)據(jù)處理現(xiàn)狀</p><p>　　GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)于上世

33、紀(jì)80年代末引入中國(guó)，目前主要在大地測(cè)量(測(cè)繪、勘探)、海上漁業(yè)和車(chē)輛定位監(jiān)控等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。在全球 GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車(chē)輛應(yīng)用所占的比重最大，目前約占總數(shù)的40％以上。1996～1997年間是GPS車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)市場(chǎng)的調(diào)整和充實(shí)時(shí)期。主要是公安、金融等部門(mén)利用其專(zhuān)用的常規(guī)無(wú)線電臺(tái)(異頻單工電臺(tái))通信系統(tǒng)和模擬集群系統(tǒng)，在全國(guó)三四十個(gè)城市建成了金融運(yùn)鈔車(chē)和公安交警車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)。1998～2000年GPS車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)市場(chǎng)出現(xiàn)了快

34、速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。隨著我國(guó)GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的快速發(fā)展與全國(guó)普及，作為系統(tǒng)瓶頸問(wèn)題的通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)采用GSM公眾網(wǎng)的短信息服務(wù)找到了新的出路，這對(duì)GPS車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展起著極大的促進(jìn)作用[3]。</p><p>　　于此同時(shí)，伴隨GPS不斷的發(fā)展，GPS相應(yīng)的后期結(jié)果處理技術(shù)也隨著不斷的改進(jìn)和完善。主要體現(xiàn)在GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)方法等方面。</p><p>　　GPS測(cè)量定位的數(shù)據(jù)采集是用G

35、PS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤測(cè)量獲得，采集的數(shù)據(jù)包括：偽距測(cè)量觀測(cè)值、載波相位測(cè)量觀測(cè)值和衛(wèi)星星歷等大量數(shù)據(jù)。GPS測(cè)量定位采集的數(shù)據(jù)與常規(guī)測(cè)量（如地面點(diǎn)間邊長(zhǎng)、角度和高差等）有著很大的不同。所以，利用外業(yè)采集的GPS定位數(shù)據(jù)來(lái)獲取點(diǎn)位的位置坐標(biāo)，需要進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理。與常規(guī)測(cè)量的數(shù)據(jù)處理相比，GPS定位數(shù)據(jù)處理具有以下一些特點(diǎn)：</p><p><b>　　1）數(shù)據(jù)量很大；</b>

36、;</p><p>　　2）處理過(guò)程較復(fù)雜；</p><p><b>　　3）自動(dòng)化程度高。</b></p><p>　　GPS測(cè)量定位的數(shù)據(jù)采集是用GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行測(cè)量定位，記錄原始數(shù)據(jù)，并在觀測(cè)記錄的同時(shí)采用有關(guān)軟件解算出測(cè)站點(diǎn)的基本信息。數(shù)據(jù)傳輸是將記錄在接收機(jī)內(nèi)存模塊上或磁卡上的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，然后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)

37、據(jù)預(yù)處理和基線向量的解算。GPS網(wǎng)平差計(jì)算通常包括：GPS基線向量網(wǎng)平差以及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合平差或約束平差等內(nèi)容[8]。</p><p>　　武漢大學(xué)GPS工程技術(shù)研究中心，姜衛(wèi)平、劉經(jīng)南、葉世榕[5]，對(duì)GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)基線處理中系統(tǒng)誤差的分析方法做出了研究。分析了高精度GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)基線處理中系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因、分類(lèi)及其對(duì)極限處理的影響，并在此基礎(chǔ)上提出了消除和消弱這些系統(tǒng)誤差影響的一些原則和算法。

38、</p><p>　　信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院博士隋立芬[7]，提出了全國(guó)GPS網(wǎng)與中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)測(cè)的實(shí)際思想。完成了全國(guó)GPS網(wǎng)一、二級(jí)網(wǎng)與中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)聯(lián)測(cè)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案，并用于實(shí)際聯(lián)測(cè)。</p><p>　　1.2.2 GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的</p><p>　　1）對(duì)GPS測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，并剔除粗差，刪除無(wú)用的觀測(cè)數(shù)據(jù)。</p>

39、<p>　　2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式，將各類(lèi)接收機(jī)記錄的數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)化文件。</p><p>　　3）將GPS衛(wèi)星軌道方程、衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差、觀測(cè)值文件標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　4）找出整周跳變點(diǎn)，并對(duì)相應(yīng)的觀測(cè)值進(jìn)行恢復(fù)。</p><p>　　5）對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正，主要是大氣折射模型改正等。</p><p>　　1.

40、2.3 GPS網(wǎng)平差目的</p><p>　　1）檢查GPS基線向量間有無(wú)粗差或明顯的系統(tǒng)誤差，并考察GPS網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及GPS基線向量的觀測(cè)精度。</p><p>　　2）利用GPS點(diǎn)的大地高和公共點(diǎn)的正高（或正常高），聯(lián)合確定其他GPS點(diǎn)的正高（或正常高），提供平差處理后的大地高程數(shù)據(jù)。</p><p>　　3）對(duì)GPS網(wǎng)進(jìn)行無(wú)約束平差后可以獲得各種G

41、PS點(diǎn)在WGS—84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值，并利用公共點(diǎn)的雙重坐標(biāo)將其轉(zhuǎn)換至地面網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.4 現(xiàn)有條件</p><p>　　1）控制測(cè)量、測(cè)量平差、測(cè)量學(xué)和GPS等科目的學(xué)習(xí)，為本課題提供了理論基礎(chǔ)。</p><p>　　2）國(guó)內(nèi)眾多專(zhuān)家學(xué)者的研究成果對(duì)本題的研究具有參考價(jià)值。</p><p>　　3）TGO和LG

42、O數(shù)據(jù)處理說(shuō)明書(shū)為本課題提供了參考[17]。</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容和論文的組織</p><p>　　1.3.1 主要內(nèi)容</p><p>　　1、GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　對(duì)于精密單點(diǎn)定位，數(shù)據(jù)預(yù)處理的結(jié)果直接影響其定位精度及可靠性。而數(shù)據(jù)預(yù)處理的主旨就是要準(zhǔn)確可靠地探測(cè)相位觀測(cè)值中含有的周跳。對(duì)于每個(gè)出

43、現(xiàn)周跳的地方添加一個(gè)新的模糊度參數(shù)，然后采用參數(shù)估計(jì)法進(jìn)行處理。</p><p>　　2、GPS基線解算的數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　在基線解算過(guò)程中，數(shù)據(jù)預(yù)處理是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的目的是獲得最終用于基線解算的觀測(cè)數(shù)據(jù)和信息，包含“干凈”的觀測(cè)值、基線各端點(diǎn)近似坐標(biāo)、每個(gè)觀測(cè)歷元的接收機(jī)鐘差、標(biāo)準(zhǔn)化衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)等。其中所謂的“干凈”觀測(cè)值，是指（基本上）不含有周跳和較大偏差的相應(yīng)

44、觀測(cè)值，它對(duì)基線解算至關(guān)重要。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理階段的主要工作包括：數(shù)據(jù)傳輸和解碼、數(shù)據(jù)篩選和編輯、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、接收機(jī)鐘差估算、差分觀測(cè)值或線性組合觀測(cè)值形成、基線向量近似值估算和周跳探測(cè)、修復(fù)或標(biāo)記等。</p><p>　　3、GPS基線向量解算結(jié)果分析</p><p>　?。?）觀測(cè)值殘差的分析</p><p>　?。?）基線

45、長(zhǎng)度的精度</p><p>　?。?）雙差固定解和雙差實(shí)數(shù)解</p><p>　?。?）相對(duì)定位精度因子RDOP</p><p>　　4、GPS網(wǎng)平差的類(lèi)型和流程</p><p>　　1.3.2 論文的組織</p><p>　　本文針對(duì)GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法研究為主旨，從多方面著手，根據(jù)特定工程案例進(jìn)行對(duì)比分析。同時(shí)

46、，在針對(duì)相應(yīng)處理軟件（TGO、LGO）的處理模式及方法，進(jìn)行對(duì)比，從而得出較優(yōu)化的GPS數(shù)據(jù)處理方法。本文大致分為六大部分：</p><p><b>　　第一部分為緒論；</b></p><p>　　第二部分為GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線；</p><p>　　第三部分為高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理；</p><p>　　第四部分

47、為基于TGO\LGO數(shù)據(jù)處理研究分析；</p><p>　　第五部分為GPS數(shù)據(jù)處理質(zhì)量與精度分析；</p><p>　　第六部分為結(jié)論與展望。</p><p>　　在通過(guò)相應(yīng)的理論與案例分析研究的前提下，對(duì)GPS數(shù)據(jù)處理方法與技術(shù)進(jìn)行淺意的討論，并會(huì)在案例分析中提出不足與改進(jìn)。</p><p>　　第2章 GPS數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線及應(yīng)用分析&

48、lt;/p><p>　　2.1 GPS數(shù)據(jù)處理的技術(shù)流程</p><p>　　2.1.1 研究的技術(shù)路線</p><p>　　布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，數(shù)據(jù)處理工作是結(jié)合外業(yè)工作的展開(kāi)分段進(jìn)行的。從算法角度分析，可將GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理流程劃分為：數(shù)據(jù)傳輸、格式轉(zhuǎn)換（可選）、基線解算和網(wǎng)平差四個(gè)階段，如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 研究技術(shù)路線

49、</p><p>　　2.1.2 研究方法</p><p>　　1、GPS數(shù)據(jù)處理流程及方法；</p><p>　　2、對(duì)GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算及GPS網(wǎng)平差進(jìn)行分析研究；</p><p>　　3、針對(duì)GPS在控制測(cè)量、形變監(jiān)測(cè)等特定工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，對(duì)其后期數(shù)據(jù)處理的方法及問(wèn)題解決方法，分析討論；</p><p&

50、gt;　　4、GPS數(shù)據(jù)處理軟件，天寶TGO軟件及徠卡LGO軟件的分析及應(yīng)用。</p><p>　　2.2 基于特定工程項(xiàng)目的GPS數(shù)據(jù)處理研究分析</p><p>　　2.2.1 GPS數(shù)據(jù)處理方法在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討</p><p>　　2.2.1.1 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用</p><p>　　1、應(yīng)用現(xiàn)狀及可行性分析</

51、p><p>　　基于GPS定位技術(shù)的高效率、高精度、不受距離限制和全天候作業(yè)模式及觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理的高度自動(dòng)化等眾多優(yōu)點(diǎn)，使GPS定位技術(shù)在橋體大壩、壩區(qū)高邊坡監(jiān)測(cè)、城市三維變形監(jiān)測(cè)等方面得到廣泛應(yīng)用[30]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用及相關(guān)試驗(yàn)研究表明：GPS靜態(tài)觀測(cè)精度可達(dá)到1-3mm，能夠滿足大壩（邊坡）變形監(jiān)測(cè)的要求。武漢大學(xué)的徐紹銓教授于2002年在這方面的可行性研究表明：用GPS完全可以代替常規(guī)方法用于大壩外觀及滑坡變

52、形監(jiān)測(cè)和高精度變形監(jiān)測(cè)[30]。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)處理方法及存在的不足</p><p>　　GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的大致步驟是先進(jìn)行無(wú)約束平差，再進(jìn)行約束平差，其中包括成果的轉(zhuǎn)換。但由于監(jiān)測(cè)網(wǎng)是多期重復(fù)性觀測(cè)，如果每次數(shù)據(jù)處理過(guò)程中都要進(jìn)行成果的轉(zhuǎn)換，一定會(huì)引入多種誤差，而這些誤差在某些情況下甚至遮蓋了監(jiān)測(cè)網(wǎng)微小的變形量，無(wú)法反應(yīng)出實(shí)際的變形情況。若要獲得高精度的變形數(shù)據(jù)，同時(shí)也

53、能夠反映實(shí)際的變化情況，文章采用了直接在WGS-84坐標(biāo)系下的無(wú)約束條件網(wǎng)平差[31]，根據(jù)不同的工程情況采用不同的平差方法：假如基準(zhǔn)點(diǎn)遠(yuǎn)離變形體的影響，選用一個(gè)各期共同觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行三維自由網(wǎng)平差（也稱(chēng)經(jīng)典自由網(wǎng)平差）；若監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于變形體內(nèi)，則采用秩虧自由網(wǎng)平差；若監(jiān)測(cè)網(wǎng)中有一部分點(diǎn)相對(duì)于另一部分點(diǎn)是穩(wěn)定的，則采用擬穩(wěn)平差[32]。</p><p>　　2.2.1.2 GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差模型</p&

54、gt;<p><b>　　1、經(jīng)典自由網(wǎng)平差</b></p><p>　　通常，在建立GPS工程變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)會(huì)考慮選擇遠(yuǎn)離變形體的點(diǎn)（一般為1-3個(gè)）作為穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。因此，我們?cè)趯?duì)各期觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)平差時(shí)，可以選定一個(gè)共同的基準(zhǔn)點(diǎn)作為位置基準(zhǔn)進(jìn)行GPS網(wǎng)空間三維無(wú)約束平差。該方法的平差模型可參見(jiàn)文獻(xiàn)[33]，具體不再贅述。</p><p><b

55、>　　2、秩虧自由網(wǎng)平差</b></p><p>　　當(dāng)觀測(cè)網(wǎng)中不設(shè)起始數(shù)據(jù)或無(wú)必需的起始數(shù)據(jù)時(shí)，而且又定義網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)為待平差參數(shù)，并且誤差方程系數(shù)陣列虧，這樣的平差問(wèn)題稱(chēng)為秩虧自由網(wǎng)平差。此時(shí)，GPS網(wǎng)的位置基準(zhǔn)為各網(wǎng)點(diǎn)近似坐標(biāo)的平均值，即為網(wǎng)的重心基準(zhǔn)，且重心基準(zhǔn)在平差后是不發(fā)生變化的。由于誤差方程系數(shù)陣列虧，按照最小二乘方法得不到唯一的解，為了確定唯一的估計(jì)量，需要在該方法基礎(chǔ)上增加約束條件

56、，約束條件的確定應(yīng)該以所求得的未知參數(shù)的估計(jì)量為最優(yōu)。這樣的最優(yōu)解是唯一的，它就是法方程的最小范數(shù)解。</p><p>　　設(shè)滿足法方程的一個(gè)解為，取其平方和的開(kāi)方為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　稱(chēng)為向量X的范數(shù)，幾何意義是向量的長(zhǎng)度。</p><p>　　設(shè)是的型一個(gè)廣域逆，即

57、滿足：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　設(shè)有相容性方程組：</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　其解存在，設(shè)為，則有：</p><p><b>　?。?.4）&

58、lt;/b></p><p>　　將（2.2）、（2.3）帶入（2.4）式得：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　由此可知：</b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　在自

59、由網(wǎng)平差中，最小范數(shù)逆常取為：</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　由于法方程系數(shù)陣對(duì)稱(chēng)，，故有：</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　帶入法方程的系數(shù)可得法方程的最小范數(shù)解為： （2.9）</p><

60、p><b>　　3、自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差</b></p><p>　　在自由監(jiān)測(cè)網(wǎng)中，若有一部分點(diǎn)對(duì)于另一部分是相對(duì)穩(wěn)定的，以網(wǎng)中點(diǎn)的高程或坐標(biāo)作為未知數(shù)，則有穩(wěn)定未知數(shù)和不穩(wěn)定未知數(shù)兩類(lèi)。此時(shí)，GPS網(wǎng)的位置基準(zhǔn)為穩(wěn)定點(diǎn)的重心坐標(biāo)，該基準(zhǔn)平差前后是保持不變的，同時(shí)平差前所取的穩(wěn)定點(diǎn)的近似坐標(biāo)平差值等于各穩(wěn)定點(diǎn)平差后坐標(biāo)的平均值。列誤差方程，消去不穩(wěn)定的未知數(shù)，得到僅有穩(wěn)定未知數(shù)的約化法方程

61、，由于該方程秩虧，采用上面類(lèi)似的方法，附加最小范數(shù)條件，即可求得各點(diǎn)的平差坐標(biāo)。</p><p>　　2.2.1.3 三種處理方法的試驗(yàn)及結(jié)論</p><p>　　GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理軟件是基于VC++6.0平臺(tái)開(kāi)發(fā)（可參考文獻(xiàn)[33] [34]），采用三維無(wú)約束平差法，以GPS基線向量為觀測(cè)值，以其方差陣的逆陣為權(quán)，進(jìn)行平差計(jì)算。本試驗(yàn)采用某一水庫(kù)的GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)，先進(jìn)行自由網(wǎng)平差，

62、然后假設(shè)不同的監(jiān)測(cè)情況，根據(jù)文獻(xiàn)[35]中的方法，將自由網(wǎng)平差結(jié)果向其他兩種方法的成果轉(zhuǎn)換。首先以網(wǎng)中A點(diǎn)的坐標(biāo)作為固定點(diǎn)坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)，進(jìn)行自由網(wǎng)平差。結(jié)果如表2.1，由于數(shù)據(jù)量大，表中只摘選部分點(diǎn)的改正數(shù)，單位為m。</p><p>　　表 2.1 自由網(wǎng)平差改正數(shù)</p><p>　　從表2.1中容易發(fā)現(xiàn)自由網(wǎng)平差后的單位權(quán)中誤差不到1cm，說(shuō)明平差精度很高，結(jié)果可靠。因?yàn)镾號(hào)點(diǎn)為已

63、知點(diǎn)，所以其坐標(biāo)改正數(shù)全為0。若在實(shí)際工程中，所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)都位于變形體內(nèi)，設(shè)網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)為待平差參數(shù)，誤差方程系數(shù)陣列虧，這樣的平差問(wèn)題稱(chēng)為秩虧自由網(wǎng)平差，仍以上面的已知數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行模擬秩虧自由網(wǎng)平差，最終結(jié)果如表2.2所示。</p><p>　　表 2.2 秩虧自由網(wǎng)平差結(jié)果</p><p>　　在自由監(jiān)測(cè)網(wǎng)中，若有一部分點(diǎn)對(duì)于另一部分是相對(duì)穩(wěn)定的，則需要采用自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差的方法，假定前三

64、個(gè)點(diǎn)距變形體較遠(yuǎn)是相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)行模擬平差后，結(jié)果如表2.3所示。</p><p>　　表 2.3 擬穩(wěn)平差結(jié)果</p><p>　　從上面的兩個(gè)表中，容易發(fā)現(xiàn)：由于實(shí)際工程情況不同，采用不同的數(shù)據(jù)處理方法后，所以各點(diǎn)的坐標(biāo)改正數(shù)也有所不同，同時(shí)更能反映實(shí)際的變化情況。</p><p>　　2.2.2 施工控制測(cè)量中GPS數(shù)據(jù)的處理</p><p&

65、gt;　　2.2.2.1 GPS數(shù)據(jù)邊長(zhǎng)的概算</p><p><b>　　1、三維自由網(wǎng)平差</b></p><p>　　利用基線解算和WGS-84坐標(biāo)系下的三維無(wú)約束平差，得到GPS網(wǎng)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)和經(jīng)緯度。對(duì)于評(píng)價(jià)所選基線的質(zhì)量很重要，解算后得到各基線向量值及其方差陣后，進(jìn)行同步環(huán)、重復(fù)觀測(cè)邊和異步環(huán)閉合差檢驗(yàn)，對(duì)超限基線予以剔除或進(jìn)行野外返工。在選擇平差基

66、準(zhǔn)時(shí)應(yīng)選擇測(cè)區(qū)國(guó)家坐標(biāo)系的基準(zhǔn)(即1954年北京坐標(biāo)系或 1980年西安坐標(biāo)系，而不是WGS-84基準(zhǔn))，GPS網(wǎng)按精度分為四個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表2.4。</p><p>　　表2.4 GPS測(cè)量精度分級(jí)</p><p><b>　　2、二維無(wú)約束平差</b></p><p>　　采用單點(diǎn)無(wú)約束平差，起算數(shù)據(jù)只需輸入一個(gè)已知點(diǎn)，坐標(biāo)系統(tǒng)為1954年北京

67、坐標(biāo)系或1980年西安坐標(biāo)系，投影模式采用高斯投影，得出GPS點(diǎn)的各基線長(zhǎng)度。</p><p><b>　　3、邊長(zhǎng)概算</b></p><p>　　對(duì)基線邊進(jìn)行還算和投影：</p><p>　　把高斯投影面長(zhǎng)度歸算到參考橢球面上邊長(zhǎng)改正</p><p><b>　?。?.10）</b></p

68、><p>　　式中：－為高斯投影面長(zhǎng)度歸算到參考橢球面上邊長(zhǎng)改正，m；</p><p>　　D－高斯投影面上的測(cè)距邊長(zhǎng)，m；</p><p>　?。瓬y(cè)距邊兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)之差，m；</p><p>　?。瓬y(cè)距邊兩兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)平均值，m；</p><p>　?。瓍⒖紮E球面上測(cè)距邊中點(diǎn)的平均曲率半徑。</p><

69、;p>　　把參考橢球面上的邊長(zhǎng)概算到測(cè)區(qū)平均高程面上邊長(zhǎng)的改正數(shù)</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　式中：－參考橢球面上的邊長(zhǎng)概算到測(cè)區(qū)平均高程面上邊長(zhǎng)的改正數(shù)，m；</p><p>　　－測(cè)距邊高出大地水準(zhǔn)面（黃海平均海水面）的平均高程，m；</p><p>　?。瓬y(cè)距邊所在法

70、截線的曲率半徑。</p><p>　　對(duì)基線邊進(jìn)行概算投影后總的測(cè)距邊長(zhǎng)</p><p><b>　　(2.12)</b></p><p>　　式中：－測(cè)區(qū)平均高程面的邊長(zhǎng)，m。</p><p>　　4、采用嚴(yán)密平差程序平差，確定各項(xiàng)限差是否滿足工程需求</p><p><b>　　1）

71、計(jì)算起算坐標(biāo)</b></p><p>　　通常采用“一點(diǎn)一方向”模式，方位角是以已知點(diǎn)反算得到的，利用概算后的已知邊的基線長(zhǎng)度，以一點(diǎn)為原點(diǎn)，算出另一個(gè)坐標(biāo)。</p><p><b>　　2）嚴(yán)密平差</b></p><p>　　以上面兩點(diǎn)為起算數(shù)據(jù)，采用平面控制網(wǎng)平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，計(jì)算出控制網(wǎng)的施工坐標(biāo)。</p>

72、<p>　　2.2.2.2 實(shí)例</p><p><b>　　1、工程概述</b></p><p>　　某工程是一項(xiàng)利國(guó)利民的工程，主要是把煤層氣開(kāi)采出來(lái)，通過(guò)管道連接國(guó)家西氣東輸管線，輸送到東南沿海地區(qū)。煤層氣管道穿越河道需要做防洪評(píng)價(jià)，主要從事防洪評(píng)價(jià)河道斷面的測(cè)量工作。測(cè)區(qū)主要為山區(qū)，尤其是河流兩岸，峰巒重疊，山高谷深，盆地穿插，地形相當(dāng)復(fù)雜，河道兩

73、岸房屋稠密，樹(shù)木茂盛，河灘地多為高秸桿作物，通視條件極差[1]。</p><p><b>　　2、數(shù)據(jù)采集</b></p><p>　　本次工程平面控制測(cè)量施測(cè)的D級(jí)GPS網(wǎng)共18個(gè)點(diǎn)，平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用北京54坐標(biāo)系，使用六臺(tái)套9600南方北極星單頻接收機(jī)測(cè)量，標(biāo)稱(chēng)精度為：(D為水平距離，以km為單位)，同步觀測(cè)，圖形之間以邊連接方式實(shí)現(xiàn)GPS網(wǎng)的擴(kuò)展與延伸，同步觀測(cè)

74、時(shí)間D級(jí)不小于90min進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。</p><p><b>　　3、基線解算</b></p><p>　　1）基線解算、網(wǎng)平差利用南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行</p><p>　　建立工程，采用隨機(jī)軟件對(duì)GPS網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)基線解算和WGS-84坐標(biāo)系下的三維無(wú)約束平差，得到GPS網(wǎng)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)和經(jīng)緯度。本項(xiàng)目的同步環(huán)、異步環(huán)、重

75、復(fù)基線較差見(jiàn)表2.5，表2.6，表2.7。</p><p>　　表2.5 同步環(huán)精度統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　表2.6 異步環(huán)精度統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　表2.7 部分重復(fù)基線較差表</p><p>　　2）對(duì)GPS邊長(zhǎng)進(jìn)行投影和概算</p><p>　　利用公式（2.1）和公式（2.2）得出以及概算投影后總的測(cè)

76、距邊長(zhǎng)見(jiàn)表2.8。</p><p>　　表2.8 GPS邊長(zhǎng)與概算后邊長(zhǎng)比較</p><p>　　3）采用嚴(yán)密平差，確定各項(xiàng)誤差是否滿足工程需求</p><p>　　在實(shí)地中以上坡底為原點(diǎn)，以上坡底到的方位角作為起算方位角，將邊長(zhǎng)投影到900m，計(jì)算出坐標(biāo)，把上坡底和作為已知數(shù)據(jù)，利用“平差易”軟件，進(jìn)行嚴(yán)密平差，得出該控制網(wǎng)的工程坐標(biāo)，也即施工坐標(biāo)。各項(xiàng)精度見(jiàn)表2

77、.9，滿足《規(guī)范》要求。</p><p>　　表2.9 GPS網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)概算平面平差精度統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　從表2.9可以看出概算后的GPS網(wǎng)，邊長(zhǎng)相對(duì)精度遠(yuǎn)小于允許值，能夠滿足施工測(cè)量的需要。</p><p><b>　　4、邊長(zhǎng)檢測(cè)</b></p><p>　　由于水利樞紐地區(qū)的施工要求較高，要求控制點(diǎn)坐標(biāo)反算的

78、邊長(zhǎng)與實(shí)地量測(cè)邊長(zhǎng)相符，所以本項(xiàng)目利用LEICA全站儀TC802在實(shí)地檢測(cè)了部分邊長(zhǎng)，并換算到同一高程面后與概算后的邊長(zhǎng)進(jìn)行了比較，從而檢驗(yàn)點(diǎn)的精度。表2.10即換算到同一高程面上(900m)的全站儀改正后邊長(zhǎng)與GPS投影后邊長(zhǎng)的比較。</p><p>　　表2.10 全站儀檢測(cè)邊長(zhǎng)與控制網(wǎng)GPS邊長(zhǎng)比較表</p><p>　　由表2.10充分說(shuō)明經(jīng)過(guò)投影改正后的邊長(zhǎng)與全站儀檢測(cè)邊長(zhǎng)的較差

79、在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明數(shù)據(jù)概算方法合理，平差處理嚴(yán)密。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)此例，把GPS數(shù)據(jù)從采集到處理作了系統(tǒng)的分析，由于一般GPS數(shù)據(jù)平差用的均是隨機(jī)軟件，所以平差方面只需檢查同步環(huán)、異步環(huán)閉合差、復(fù)測(cè)基線較差等質(zhì)量控制指標(biāo)，在精度低的情況下也可以人為干預(yù)處理掉基線中的殘余粗差，剔除掉超限基線，以達(dá)到精度要求

80、。在基線的概算方面尤其要對(duì)邊長(zhǎng)投影作進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，分清高斯投影面，參考橢球面以及平均測(cè)區(qū)平均高程面的關(guān)系，作到基線的正確概算。在施測(cè)GPS控制網(wǎng)時(shí)，常會(huì)聯(lián)測(cè)已知點(diǎn)不兼容的情況，應(yīng)該對(duì)起算點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行兼容性分析，并采用“一點(diǎn)一方向”重新計(jì)算已知點(diǎn)的施工坐標(biāo)。而且作為施工控制網(wǎng)，要求實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與理論邊長(zhǎng)相一致，或者達(dá)到最小，這樣就需要對(duì)GPS網(wǎng)的邊長(zhǎng)根據(jù)測(cè)區(qū)情況具體確定投影方式和投影面。</p><p>　　在針對(duì)GPS

81、數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面，本章通觀的按照一定的流程進(jìn)行分析。并將GPS數(shù)據(jù)處理在特定工程中的應(yīng)用作為研究依據(jù)，分析其優(yōu)越性和可靠性。</p><p>　　通過(guò)實(shí)際案例分析，充分體現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)處理的重要性！</p><p>　　第3章 高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理</p><p>　　3.1 GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　精密單點(diǎn)定位中，數(shù)據(jù)預(yù)

82、處理的結(jié)果直接關(guān)系到其定位精度及可靠性。而數(shù)據(jù)預(yù)處理的關(guān)鍵就是要準(zhǔn)確可靠地探測(cè)相位觀測(cè)值中出現(xiàn)的周跳。對(duì)于每個(gè)出現(xiàn)周跳的地方增加一個(gè)新的模糊度參數(shù)，然后采用參數(shù)估計(jì)的方法進(jìn)行[10]。</p><p>　　GPS定位測(cè)量的精度指標(biāo)：</p><p>　　a、衛(wèi)星定位測(cè)量的精度指標(biāo)GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求如下表：</p><p>　　b、獨(dú)立環(huán)坐標(biāo)分量閉合差：ω≤，ω≤

83、2δ，ω≤2δ；</p><p>　　c、獨(dú)立環(huán)全長(zhǎng)閉合差：ω≤2δ；</p><p>　　d、復(fù)測(cè)基線長(zhǎng)度較差：ds≤2δ；</p><p>　　e、無(wú)約束平差中，基線向量的改正數(shù)V≤3δ，V≤3δ，V≤3δ；</p><p>　　f、約束平差中，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無(wú)約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差：dV≤2δ，dV≤2δ

84、，dV≤2δ。</p><p>　　表3.1GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求</p><p>　　3.2 GPS基線解算的數(shù)據(jù)預(yù)處理</p><p>　　在基線解算過(guò)程中，數(shù)據(jù)預(yù)處理是非常關(guān)鍵的一個(gè)階段，它的目的是得出最終用于基線解算的觀測(cè)數(shù)據(jù)和信息，包括“干凈”的觀測(cè)值、基線端點(diǎn)近似坐標(biāo)、每個(gè)觀測(cè)歷元的接收機(jī)鐘差、標(biāo)準(zhǔn)化衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)等。其中所謂的“干凈”觀測(cè)值，指的是（基本

85、上）不含有周跳和較大偏差的觀測(cè)值，它對(duì)基線解算至關(guān)重要。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理階段的主要工作包括：數(shù)據(jù)傳輸和解碼、數(shù)據(jù)篩選和編輯、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、接收機(jī)鐘差估算、差分觀測(cè)值或線性組合觀測(cè)值形成、基線向量近似值估算和周跳探測(cè)、修復(fù)或標(biāo)記等[24]。</p><p>　　3.3 GPS基線向量解算結(jié)果分析</p><p>　　1、觀測(cè)值殘差的分析</p>

86、<p>　　因?yàn)樵谶M(jìn)行基線向量解算時(shí)是假定觀測(cè)值中存在偶然誤差，如果在觀測(cè)值中存在系統(tǒng)誤差或粗差，會(huì)有較大的殘差。從理論上講，對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行載波相位測(cè)量的精度通常為0.01周。</p><p>　　平差處理后單位權(quán)中誤差應(yīng)該比較小，一般情況下其值在0.05周以下。如果值過(guò)大，則認(rèn)為觀測(cè)值存在某些問(wèn)題。</p><p><b>　　2、基線長(zhǎng)度的精度</b

87、></p><p>　　對(duì)于長(zhǎng)度在20km以?xún)?nèi)的短基線，單頻接收機(jī)由于其觀測(cè)數(shù)據(jù)通常利用差分處理，可以有效的消除電離層折射誤差的影響，從而確保其相對(duì)定位的精度。但當(dāng)基線長(zhǎng)度再增長(zhǎng)時(shí)，雙頻接收機(jī)可以利用雙頻技術(shù)很好地消除電離層折射誤差的影響，所以雙拼接收機(jī)將明顯優(yōu)于單頻接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，尤其是在電離層被電離程度影響較大的時(shí)間段內(nèi)。</p><p>　　3、雙差固定解和雙差實(shí)數(shù)解&l

88、t;/p><p>　　在進(jìn)行基線向量解算時(shí)，可以獲得整周未知數(shù)的估計(jì)值及中誤差。從理論上講，整周未知數(shù)應(yīng)該是一個(gè)整數(shù)，但是由于各種誤差的影響，數(shù)據(jù)平差處理求得的整周未知數(shù)N往往不是一個(gè)整數(shù)，而是一個(gè)實(shí)數(shù)，稱(chēng)為雙差實(shí)數(shù)解（亦稱(chēng)雙差浮動(dòng)解）。當(dāng)該實(shí)數(shù)解十分接近鄰近的整數(shù)，而且整周未知數(shù)的中誤差又很小時(shí)，就直接確定其為鄰近的整數(shù)；反之，如果不存在周跳問(wèn)題，則可以建立整周未知數(shù)N的整數(shù)區(qū)間，利用假設(shè)檢驗(yàn)的方法對(duì)其整數(shù)解進(jìn)行優(yōu)

89、化搜索，將該實(shí)數(shù)確定為整數(shù)，再將其作為已知量回代重新進(jìn)行平差計(jì)算，這樣獲得的結(jié)果稱(chēng)為雙差固定解（亦稱(chēng)雙差整數(shù)解）。</p><p>　　對(duì)于長(zhǎng)度在10km以?xún)?nèi)的短基線，由于能夠以較高的精度確定整周未知數(shù)，其雙差固定解將明顯優(yōu)于雙差實(shí)數(shù)解，所以一般取雙差固定解作為最終解的結(jié)果。而對(duì)于長(zhǎng)基線，由于難以有效地消除電離層折射誤差和衛(wèi)星軌道誤差等的影響，整周未知數(shù)的求解精度明顯降低。在這種情況下，如果再將整周未知數(shù)固定為某

90、一整數(shù)，是沒(méi)有實(shí)際意義的，而且也有損相對(duì)定位的精度，所以，此時(shí)通常取雙差實(shí)數(shù)解作為最后的結(jié)果。</p><p>　　4、相對(duì)定位精度因子RDOP</p><p>　　在利用載波相位測(cè)量進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)，可以利用基線向量由固定站的已知坐標(biāo)求得未知站的坐標(biāo)。也就是說(shuō)，基線向量的精度即為基線兩端點(diǎn)間的相對(duì)定位精度。類(lèi)似于評(píng)價(jià)絕對(duì)定位精度而引出的幾何精度因子PDOP的概念，為了評(píng)價(jià)相對(duì)定位精度而采用

91、相對(duì)定位幾何精度因子（Relative Dilution Precision，RDOP）。RDOP的概念是由美國(guó)戈德（Goad）博士在1988年提出的。在實(shí)際應(yīng)用中，相對(duì)定位精度因子可利用下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p>　　式中，為誤差方程式中待定點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)前面的系數(shù)陣，它與整個(gè)觀測(cè)時(shí)段中所觀測(cè)衛(wèi)星群的幾何分布及其變化

92、有著直接的關(guān)系。所以RDOP是從觀測(cè)衛(wèi)星的幾何分布圖形和觀測(cè)時(shí)間兩個(gè)方面來(lái)綜合表征相對(duì)定位精度的量，而且RDOP比較客觀地反應(yīng)了整個(gè)觀測(cè)時(shí)段中衛(wèi)星幾何圖形強(qiáng)度對(duì)相對(duì)定位精度的影響。</p><p>　　3.4 GPS網(wǎng)平差的類(lèi)型和流程</p><p>　　一、GPS網(wǎng)平差的類(lèi)型：</p><p>　　通常，無(wú)法通過(guò)某個(gè)單一類(lèi)型的網(wǎng)平差過(guò)程來(lái)達(dá)到網(wǎng)平差目的，而必須分段

93、采用不同類(lèi)型的網(wǎng)平差方法。根據(jù)進(jìn)行網(wǎng)平差時(shí)所采用觀測(cè)量和已知條件的類(lèi)型和數(shù)量，可將網(wǎng)平差分為最小約束平差/自由平差、約束平差和聯(lián)合平差三種類(lèi)型。這三種類(lèi)型網(wǎng)平差除了都能消除由于觀測(cè)值和已知條件所引起的網(wǎng)在幾何上的不一致外，還具有各自不同的功能。無(wú)約束平差能夠被用來(lái)評(píng)定網(wǎng)的內(nèi)符合精度和探測(cè)處理粗差，而約束平差和聯(lián)合平差則能夠確定點(diǎn)在指定參照系下的坐標(biāo)。</p><p>　　GPS網(wǎng)平差還可以根據(jù)進(jìn)行平差時(shí)所采用坐標(biāo)

94、系的類(lèi)型，分為三維平差和二維平差。在GPS網(wǎng)的三維平差中，所采用的GPS基線向量觀測(cè)值和所確定出的點(diǎn)的位置都是在一個(gè)三維坐標(biāo)系下。而GPS網(wǎng)的二維平差中，所采用的GPS基線向量觀測(cè)值和所確定出的點(diǎn)的位置都是在一個(gè)二維坐標(biāo)系下[6]。</p><p>　　二、GPS網(wǎng)平差的流程：</p><p><b>　?。ㄒ唬┱w流程：</b></p><p&g

95、t;　　使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行GPS網(wǎng)平差，需要以下幾步進(jìn)行（見(jiàn)圖3.1）：</p><p>　　提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)；</p><p><b>　　三維無(wú)約束平差；</b></p><p>　　約束平差/聯(lián)合平差；</p><p><b>　　質(zhì)量分析與控制。 </b></p&g

96、t;<p>　　（二）GPS網(wǎng)無(wú)約束平差的流程（見(jiàn)圖3.2）：</p><p>　　選取作為網(wǎng)平差時(shí)的觀測(cè)值的基線向量；</p><p>　　利用所選取的基線向量的估值，形成平差的函數(shù)模型，其中，觀測(cè)值為基線向量，待定參數(shù)主要為GPS網(wǎng)中點(diǎn)的坐標(biāo)；同時(shí)，利用基線解算時(shí)隨基線向量估值一同輸出的基線向量的方差陣，形成平差的隨機(jī)模型。最終形成平差完整的數(shù)學(xué)模型；</p>

97、<p>　　對(duì)所形成的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得出待定參數(shù)的估值和觀測(cè)值等的平差值、觀測(cè)值的改正數(shù)以及相應(yīng)的精度統(tǒng)計(jì)信息；</p><p>　　根據(jù)平差結(jié)果來(lái)確定觀測(cè)值中是否存在粗差，數(shù)學(xué)模型是否含有需要改進(jìn)的部分。若存在問(wèn)題，則采用相應(yīng)的方法進(jìn)行處理（如對(duì)于粗差基線，既可以將其剔除，也可以調(diào)整觀測(cè)值權(quán)陣），并重新進(jìn)行求解；</p><p>　　若在觀測(cè)值和數(shù)學(xué)模型中未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則

98、輸出最終結(jié)果。無(wú)約束平差結(jié)束。</p><p>　?。ㄈ〨PS網(wǎng)約束平差的流程（見(jiàn)圖3.3）：</p><p>　　利用最終參與無(wú)約束平差的基線向量形成觀測(cè)方程，觀測(cè)值的權(quán)陣采用在無(wú)約束平差中經(jīng)過(guò)調(diào)整后（如果調(diào)整過(guò)）最終所確定觀測(cè)值權(quán)陣；</p><p>　　利用已知點(diǎn)、已知邊長(zhǎng)和已知方位等信息，形成限制條件方程；</p><p>　　對(duì)所

99、形成的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得出待定參數(shù)的估值和觀測(cè)值等的平差值、觀測(cè)值的改正數(shù)及相應(yīng)的精度統(tǒng)計(jì)信息；</p><p><b>　　約束平差結(jié)束。</b></p><p>　　（四）GPS網(wǎng)聯(lián)合平差的流程（見(jiàn)圖3.4）：</p><p>　　a、利用最終參與無(wú)約束平差的基線向量形成與GPS觀測(cè)有關(guān)的觀測(cè)方程，觀測(cè)值的權(quán)陣采用在無(wú)約束平差中經(jīng)過(guò)調(diào)整后

100、（如果調(diào)整過(guò)）最終所確定的觀測(cè)值權(quán)陣；</p><p>　　b、利用地面常規(guī)觀測(cè)值（如邊長(zhǎng)、角度、方位等）形成與地面常規(guī)觀測(cè)值有關(guān)的觀測(cè)方程，同時(shí)給其初始的權(quán)陣；</p><p>　　c、利用已知點(diǎn)、已知邊長(zhǎng)和已知方位等信息，形成限制條件方程；</p><p>　　d、對(duì)所形成的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得出待定參數(shù)的估值和觀測(cè)值等量的平差值、觀測(cè)值的改正數(shù)以及相應(yīng)的精度統(tǒng)

101、計(jì)信息；</p><p>　　e、利用d步的結(jié)果，對(duì)GPS觀測(cè)值與地面常規(guī)觀測(cè)值之間的權(quán)比關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，再次進(jìn)行d步，直到不再需要對(duì)上述權(quán)比關(guān)系進(jìn)行調(diào)整為止；</p><p><b>　　f、約束平差結(jié)束。</b></p><p>　　圖3.1 GPS網(wǎng)平差整體流程</p><p>　　圖3.2 GPS網(wǎng)無(wú)約束平差流程&

102、lt;/p><p>　　圖3.3 GPS網(wǎng)約束平差流程</p><p>　　圖3.4 GPS網(wǎng)聯(lián)合平差流程</p><p><b>　　3.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章針對(duì)高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理為技術(shù)前提，在GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理、基線的解算、基線向量的解算、網(wǎng)平差等方面進(jìn)行分析討論。并在每一部分中，詳細(xì)的對(duì)

103、其所包含的內(nèi)容進(jìn)行了列舉。從初步對(duì)高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理的工作進(jìn)行講解。</p><p>　　高精度靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)處理，重點(diǎn)工作就在靜態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、基線解算、基線向量的解算和網(wǎng)平差方面。本章中都做了陳述。</p><p>　　第4章 基于TGO、LGO數(shù)據(jù)處理研究分析</p><p>　　4.1 基于天寶TGO數(shù)據(jù)處理模式</p><p>

104、;　　本節(jié)將描述Trimble Geomatics Office軟件的主要特點(diǎn)及在1.50版本中（包括工作流程在內(nèi)）的增強(qiáng)功能。同時(shí)還描述有關(guān)使用這個(gè)軟件的重要細(xì)節(jié)，并且列出了CD里的附加文件盒應(yīng)用程序。</p><p><b>　　一、主要特點(diǎn)</b></p><p>　　Trimble Geomatics Office軟件是一個(gè)鏈接和測(cè)量壓縮包。它在野外工作和設(shè)計(jì)

105、軟件間提供無(wú)縫鏈接。軟件包括一套廣泛的功能，它可以幫助我們[16]：</p><p>　　1.快速檢驗(yàn)野外工作</p><p>　　2.容易地執(zhí)行與測(cè)量相關(guān)的任務(wù)</p><p>　　3.把數(shù)據(jù)導(dǎo)出到第三方設(shè)計(jì)包</p><p>　　Trimble Geomatics Office軟件集成了Trimble Survery Office和GPS

106、urvey軟件的功能。主要特點(diǎn)是：</p><p>　　1.集成WAVE基線處理模塊</p><p>　　2.集成原始GPS數(shù)據(jù)編輯器，用來(lái)研究GPS數(shù)據(jù)</p><p>　　3.基于Windows的GPS和常規(guī)網(wǎng)平差模塊</p><p>　　4.兩個(gè)項(xiàng)目視圖（即測(cè)量和平面）用于顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　5.主圖形

107、窗口里的項(xiàng)目條，提供執(zhí)行常用任務(wù)的捷徑</p><p>　　6.HTML報(bào)告，易于檢查和結(jié)算數(shù)據(jù)</p><p>　　7.增強(qiáng)了對(duì)GPS接收機(jī)和/或常規(guī)全站儀采集數(shù)據(jù)的無(wú)縫功能</p><p>　　8.屬性窗口，用來(lái)查看和編輯點(diǎn)和觀測(cè)值類(lèi)型的信息</p><p>　　9.擴(kuò)展的項(xiàng)目選擇、查看和編輯，允許用戶(hù)篩選用來(lái)分析的觀測(cè)值類(lèi)型</p

108、><p>　　10.支持層面，幫助管理數(shù)據(jù)</p><p>　　11.擴(kuò)展的導(dǎo)入和導(dǎo)出格式，用于傳輸各種來(lái)源的數(shù)據(jù)</p><p>　　12.GIS數(shù)據(jù)采集支持，用來(lái)擴(kuò)展高精度GIS數(shù)據(jù)采集能力，并允許使用包括GPS Pathfinder @ Office軟件創(chuàng)建的文件在內(nèi)的數(shù)據(jù)詞典文件</p><p>　　13.RoadLinkTM軟件，用于查

109、看、編輯第三方道路設(shè)計(jì)文件盒創(chuàng)建數(shù)字地形模型</p><p><b>　　新增特點(diǎn)有：</b></p><p>　　1.與Trimble Survey ControllerTM7.7版本軟件的兼容性</p><p>　　2.從Trimble5700接收機(jī)和Trimble5600系列/GDM儀傳輸數(shù)據(jù)</p><p>　　

110、3.改進(jìn)了在野外放樣點(diǎn)的裁減工作報(bào)告</p><p>　　4.背景圖、地面坐標(biāo)</p><p>　　5.支持第三方水準(zhǔn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和質(zhì)量控制</p><p><b>　　6.顯示格網(wǎng)線</b></p><p>　　7.增強(qiáng)了對(duì)重復(fù)點(diǎn)的處理</p><p>　　8.改善了屬性窗口中查看和編輯的數(shù)據(jù)顯示

111、</p><p>　　9.HTML項(xiàng)目報(bào)告鏈接到項(xiàng)目</p><p>　　10.增強(qiáng)了便于查看的數(shù)據(jù)篩選</p><p>　　11.從其他項(xiàng)目導(dǎo)入觀測(cè)值</p><p>　　12.改進(jìn)了限差檢查</p><p>　　13.支持1.0版本的項(xiàng)目</p><p>　　14.NGS藍(lán)本應(yīng)用程序<

112、/p><p><b>　　15.人工環(huán)閉合差</b></p><p>　　WAVE基線處理模塊包括:</p><p><b>　　HTML報(bào)告</b></p><p><b>　　NGS天線模擬</b></p><p>　　改進(jìn)的RINEX支持</p&

113、gt;<p><b>　　獨(dú)立的基線選擇</b></p><p><b>　　網(wǎng)平差模塊包括：</b></p><p>　　對(duì)包括水準(zhǔn)在內(nèi)的常規(guī)觀測(cè)值的網(wǎng)平差支持</p><p><b>　　自動(dòng)縮放</b></p><p>　　RoadLink軟件包括：<

114、/p><p>　　1.導(dǎo)入第三方道路定義文件的新向?qū)?lt;/p><p>　　2.導(dǎo)入橫斷面數(shù)據(jù)作為模板使用-支持的第三方軟件包包括：AutoDesk、Inroads和Teramodel</p><p>　　3.顯示連接模板元素的工作線，用于查看道路定義</p><p>　　4.用于確認(rèn)道路定義的計(jì)算工具</p><p>　　

115、5.使用導(dǎo)入工作線或點(diǎn)來(lái)定義水平或垂直的定線</p><p><b>　　二、軟件操作</b></p><p>　　靜態(tài)數(shù)據(jù)后處理步驟：</p><p>　　1、項(xiàng)目建立—?jiǎng)?chuàng)建新項(xiàng)目的時(shí)候，在打開(kāi)的TGO主界面點(diǎn)擊“新建項(xiàng)目”，彈出新建項(xiàng)目對(duì)話框：</p><p><b>　　圖4.1 新建項(xiàng)目</b&g

116、t;</p><p>　　在上面的對(duì)話框中，在名稱(chēng)域給項(xiàng)目一個(gè)名字，模板選擇米制Metric，新建選擇項(xiàng)目。鼠標(biāo)點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，彈出項(xiàng)目屬性對(duì)話框：</p><p><b>　　圖4.2 屬性編輯</b></p><p>　　這個(gè)時(shí)候可以將當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)系統(tǒng)添加到項(xiàng)目中，也可以先不添加到項(xiàng)目中。如果要將地方坐標(biāo)系加載到新建的項(xiàng)目中，選中項(xiàng)目屬性對(duì)話框