GPS靜態(tài)測量的實施及質量控制

GPS靜態(tài)測量的實施及質量控制GPS靜態(tài)測量量一、GPS靜態(tài)測量概述二、GPS網(wǎng)的設計準備三、GPS網(wǎng)的施工作業(yè)四、GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理及質量控制GPS測量概述一平面控制制網(wǎng)與高高程控制制網(wǎng)分別別布設選點困難難、常需需造標觀測過程程工作強強度大、、條件艱艱苦布網(wǎng)周期期長精度受到到限制采用傳統(tǒng)統(tǒng)測量方方法布網(wǎng)網(wǎng)的缺點點NTS--340DL201NTS--3401測量精度度高選點靈活活，無需需造標，，布網(wǎng)成成本低可全天侯侯作業(yè)觀測時間間短，作作業(yè)效率率高觀測、處處理自動動化可獲得三三維坐標標GPS測量的特特點S82CS822013S862013GPS測量中的的幾個基基本概念念觀測時段段從測站上上開始接接收衛(wèi)星星信號起起至停止止接收衛(wèi)衛(wèi)星信號號間的連連續(xù)工作作的時間間段是GPS測量的基基本單位位時段長度度觀測時段段所持續(xù)續(xù)的時間間同步觀測測兩臺或兩兩臺以上上的GPS接收機同同時對同同一組衛(wèi)衛(wèi)星進行行的觀測測觀測時段段、時段段長度、、同步觀觀測GPS測量中的的幾個基基本概念念基線向量量利用進行行同步觀觀測的接接收機所所采集的的觀測數(shù)數(shù)據(jù)計算算出的接接收機間間的三維維坐標差差與計算時時所采用用的衛(wèi)星星軌道數(shù)數(shù)據(jù)同屬屬一個系系統(tǒng)GPS基線向量量網(wǎng)采用GPS技術布設設的測量量控制網(wǎng)網(wǎng)，由GPS點和基線線向量所所構成基線向量基線向量量、GPS基線向量量網(wǎng)GPS測量中的的幾個基基本概念念定義利用同一一時段的的多個同同步觀測測站所采采集的觀觀測數(shù)據(jù)據(jù)所計算算出的若若干基線線向量一個時段段中，同同步觀測測基線的的數(shù)量若在某時時段共有有n臺接收機機進行了了同步觀觀測，則則共可得得到n(n--1)//2條同步觀觀測基線線n=3n=2n=4n=5同步觀測測基線GPS測量中的的幾個基基本概念念閉合環(huán)由多條基基線向量量首尾相相連所構構成的圖圖形n=5由5條基線向向量所構構成的閉閉合環(huán)閉合環(huán)10GPS測量中的的幾個基基本概念念環(huán)的閉合合差閉合差：組成閉閉合環(huán)的的基線向向量按同同一方向向（順時時針或逆逆時針））的矢量量和分量閉合合差：組成閉閉合環(huán)的的基線向向量按同同一方向向（順時時針或逆逆時針））矢量的的各個分分量的和和全長閉合合差：分量閉閉合差的的平方和和開方分量閉合差環(huán)的閉合差全長閉合差環(huán)的閉合合差11GPS測量中的的幾個基基本概念念同步觀測測環(huán)（同同步環(huán)））三臺或三三臺以上上的GPS接收機進進行同步步觀測所所獲得的的基線向向量（完完全由同同一觀測測時段的的基線向向量）所所構成的的閉合環(huán)環(huán)第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段同步環(huán)與與非同步步環(huán)同步觀測測環(huán)獨立觀測測環(huán)（異異步環(huán)））定義：由由相互函函數(shù)獨立立（線性性無關））的基線線向量所所構成的的閉合環(huán)環(huán)。（就就是前面面的非同同步環(huán)））雖構成了了閉合環(huán)環(huán)，但并并非所有有基線都都來自同同一觀測測時段獨立觀測測環(huán)檢驗驗定義：檢檢驗獨立立觀測環(huán)環(huán)的閉合合差大小小特性：與與同步環(huán)環(huán)閉合差差不同，，即使采采用嚴密密算法，，并且計計算過程程中未發(fā)發(fā)生錯誤誤，獨立立觀測環(huán)環(huán)的閉合合差通常常也不為為零，也也不一定定是個微微小量結論：獨獨立觀測測環(huán)閉合合差的大大小，可可作為評評定基線線解算結結果質量量的有力力指標GPS測量中的的幾個基基本概念念第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段獨立環(huán)與與非獨立立環(huán)獨立觀測測環(huán)GPS靜態(tài)網(wǎng)GPS網(wǎng)是采用用GPS定位技術術建立的的測量控控制網(wǎng)，，由GPS點和基線線向量所所構成。。布設GPS網(wǎng)的目的的利用點以以及基線線向量間間的各種種幾何關關系，通通過參數(shù)數(shù)估計的的方法，，消除由由觀測值值和（或或）起算算數(shù)據(jù)中中存在的的誤差所所引起的的網(wǎng)在幾幾何上的的不一致致，從而而獲得更更為精確確可靠的的測量成成果。確定網(wǎng)中中各點在在指定坐坐標參照照系下的的坐標易于對成成果進行行質量控控制GPS靜態(tài)網(wǎng)的的建立過過程設計準備備施工作業(yè)業(yè)數(shù)據(jù)處理理GPS網(wǎng)的設計準備二設計準備備項目規(guī)劃劃：位置置及范圍圍，用途途及精度度等級，，點位分分布及數(shù)數(shù)量，成成果形式式及內容容，時限限要求，，投資經經費測繪資料料收集：：測區(qū)及及周邊地地區(qū)可利利用的已已知點的的點之記記及其坐坐標成果果和測區(qū)區(qū)地形圖圖等方案設計計：根據(jù)據(jù)項目要要求和相相關技術術規(guī)范進進行技術術設計，，完成技技術設計計書的編編寫技術設計計的過程程確定設計計的技術術依據(jù)測量任務務書或測測量合同同書GPS測量規(guī)范范及規(guī)程程其他規(guī)范范及規(guī)程程進行技術術設計精度設計計密度設計計基準設計計圖形（結結構）設設計19精度設計計精度設計計的原則則滿足合同同或任務務書要求求滿足規(guī)范范要求滿足應用用要求密度設計計密度設計計的原則則根據(jù)工程程項目的的需要，，而非網(wǎng)網(wǎng)的規(guī)模模大小或或邊長的的長短基準設計計GPS網(wǎng)基準設設計指定GPS網(wǎng)所采用用的坐標標參照系系（基準準）確定所采采用的起起算數(shù)據(jù)據(jù)GPS網(wǎng)的基準準位置基準準尺度基準準方位基準準設計原則則滿足項目目要求結合現(xiàn)有有條件22圖形設計計①三角形網(wǎng)網(wǎng)②多邊形形網(wǎng)③附和導導線網(wǎng)④星形網(wǎng)網(wǎng)（單基基準站））23設計準則則網(wǎng)中距離離較近的的點間要要進行直直接觀測測（短邊邊必測））短邊必測測短邊必測測24設計準則則當控制網(wǎng)網(wǎng)的范圍圍較大時時，可采采用分級級布設的的方法，，即首先先布設點點數(shù)較少少但等級級較高的的框架網(wǎng)網(wǎng)，然后后再部分分項目所所要求等等級的全全面網(wǎng)框架網(wǎng)全面網(wǎng)框架網(wǎng)的的采用GPS網(wǎng)的施工作業(yè)三26施工作業(yè)業(yè)選點與埋埋石接收機的的選用及及檢驗衛(wèi)星狀況況預報外業(yè)進度度估算及及項目成成本預算算確定調度度方案觀測作業(yè)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸輸備份成果驗收收和上交交資料27選點與埋埋石觀測條件件對空通視視條件好好，15以上不宜宜有成片片障礙物物。15以上不宜宜有金屬屬導體**便于儀器器安置及及觀測作作業(yè)。遠離可能能的干擾擾源。遠離易引引起多路路徑的環(huán)環(huán)境。位置及設設施地質條件件良好、、點位穩(wěn)穩(wěn)定、易易于保存存，盡可可能顧及及交通等等條件。。充分利用用符合要要求的現(xiàn)現(xiàn)有觀測測設施。。盡量選擇擇測站小小環(huán)境與與周圍大大環(huán)境一一致的地地點。選點與埋埋石天線墩基巖天線線墩，巖巖層天線線墩，巖巖層標石石土層天天線墩標石巖層普通通標石，，普通基基本標石石，凍土土基本標標石，固固定沙石石基本標標石，普普通標石石，建筑筑物上的的標石金屬標志志不銹鋼標標志強制對中中裝置強制對中中墩29衛(wèi)星狀況況預報確定原則則選擇衛(wèi)星星數(shù)較多多、PDOP值較小的的時間段段（觀測測窗口））時段長度度不短于于規(guī)范要要求輔助設計計工具專門的““計劃””軟件30制定調度度方案安排作業(yè)業(yè)時段分配觀測測任務安排作業(yè)業(yè)小組指定各作作業(yè)小組組的觀測測時間、、測站確定遷站站方式，，進行交交通工具具的調配配突發(fā)情況況的處理理延誤的處處理設備故障障的處理理測站錯誤誤的處理理突發(fā)惡劣劣天氣的的處理分區(qū)觀測測，逐步步推進擴擴展同步圖形形的連接接方式點連式優(yōu)點：作作業(yè)效率率高，圖圖形擴展展迅速。。缺點：圖圖形強度度低，如如果連接接點發(fā)生生問題，，將影響響到后面面的同步步圖形。。邊連式優(yōu)點：作作業(yè)效率率較高，，圖形強強度較強強網(wǎng)連式優(yōu)點：圖圖形強度度最強。。缺點：作作業(yè)效率率低。混連式點連式邊連式網(wǎng)連式制定基本本原則高可靠高精度高效率常用方案案平推式翻轉式伸縮式32遷站方案案平推式翻轉式伸縮式外業(yè)觀測測成果的的質量檢檢核觀測記錄錄完整性性及合理理性檢查查記錄手簿簿中的內內容是否否完整，，是否按按要求量量測了天天線高，，天線類類型及量量測方式式是否正正確，天天線高的的數(shù)值是是否合理理通過點位位略圖和和測量近近似坐標標等判定定設站是是否正確確外業(yè)觀測數(shù)數(shù)據(jù)質量量的檢核核通過對外外業(yè)GPS觀測數(shù)據(jù)據(jù)進行處處理，對對處理結結果進行行檢核來來進行的的反映GPS外業(yè)觀測測數(shù)據(jù)質質量的數(shù)數(shù)據(jù)處理理結果是是基線解解算的結結果和GPS網(wǎng)無約束束平差的的結果GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理及質量控制四數(shù)據(jù)格式式RINEX格式通用性強強，已成成為GPS測量領域域事實上上的標準準大多數(shù)軟軟件能夠夠直接處處理利于多種種型號的的接收機機聯(lián)合作作業(yè)接收機專專有格式式（南方方sth）不同廠家家接收機機的本機機格式各各不相同同與接收機機配套的的數(shù)據(jù)處處理軟件件（隨機機軟件/商用軟件件）一般般可以直直接讀取取自身本本機格式式的數(shù)據(jù)據(jù)，而不不能讀取取其它廠廠家本機機格式的的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲儲緊湊，，含有一一些專有有信息36命名規(guī)則則命名方法法：8+3文件名命名規(guī)則則例：wh022931.02o，wh022293.02nssssdddf.yyt4字符測站名年積日一天內的文件序號（時段號），為0~9，A~Z。若為0，則表示文件包含當天的所有觀測數(shù)據(jù)兩位年號98：199800：200011：2011文件類型O：觀測值N：星歷M：氣象數(shù)據(jù)G：GLONASS星歷H：同步衛(wèi)星GPS載荷的導航電文C：鐘文件

文件格式式說明RINEX觀測值文文件的內內容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文件頭文件體RINEX版本號數(shù)據(jù)類型觀測值類型文件頭內容文件頭標簽點名點號接收機編號、類型、版本天線編號、類型近似坐標天線偏心缺省的波長因子與缺省情況不同的波長因子觀測值類型及排列順序歷元間隔一個歷元的觀測數(shù)據(jù)歷元時刻衛(wèi)星數(shù)及衛(wèi)星列表接收機鐘差各衛(wèi)星的觀測值38文件格式式說明RINEX星歷文件件的內容容2.10N:GPSNAVDATARINEXVERSION/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文件頭文件體衛(wèi)星PRN號歷元時刻某衛(wèi)星某歷元的星歷數(shù)據(jù)39GPS數(shù)據(jù)處理理流程四個階段段：1.數(shù)據(jù)傳輸輸2.格式轉換換（可選選）3.基線處理理4.網(wǎng)平差解算實例例演示基線向量量解基線邊長長與基線線向量基線邊長基線向量基線邊長長（左））與基線線向量（（右）41基線解算算的過程程42基線質量量指標控制指標標特點：基基于測量量規(guī)范，，在工程程應用中中，控制制指標必必須滿足足，指標：數(shù)數(shù)據(jù)剔除除率，復復測基線線長度較較差，同同步環(huán)閉閉合差，，獨立（（異步））環(huán)閉合合差，網(wǎng)網(wǎng)無約束束平差基基線向量量改正數(shù)數(shù)（殘差差）參考指標標特點：基基于統(tǒng)統(tǒng)計學原原理，不不作為判判定質量量是否合合格的依依據(jù)指標：單單位權方方差（參參考方差差），RATIO值，RDOP值，觀測測值殘差差的RMS影響基線線解算結結果的因因素①基線解算算時所設設定的起起點坐標標不準確確影響方式式：導致致基線向向量發(fā)生生偏差影響程度度：應對方法法使用坐標標精度高高的點作作為起算算點獲取較為為準確坐坐標的方方法（兩兩種）與已知點點（IGS跟蹤站））聯(lián)測（（可獲得得分米級級以上精精度的地地心坐標標）長時間單單點定位位（數(shù)小小時單點點定位，，可獲得得米級精精度的地地心坐標標）起點坐標標的偏差差GPS衛(wèi)星軌道道高度基線向量量的偏差差基線長度度影響基線線解算結結果的因因素②少數(shù)衛(wèi)星星的觀測測時間太太短影響方式式：導致致與該衛(wèi)衛(wèi)星有關關的整周周未知數(shù)數(shù)固定困困難影響程度度：對于于基線解解算來講講，對于于參與計計算的衛(wèi)衛(wèi)星，如如果與其其相關的的整周未未知數(shù)沒沒有準確確確定的的話，就就將嚴重重影響整整個基線線解算結結果的質質量應對方法法刪除該衛(wèi)衛(wèi)星的觀觀測數(shù)據(jù)據(jù)，不讓讓其參與與基線解解算影響基線線解算結結果的因因素③在整個觀觀測時段段中，有有個別衛(wèi)衛(wèi)星或個個別時間間段周跳跳太多，，致使周周跳修復復不完善善影響方式式：導致致整周未未知數(shù)固固定困難難影響程度度：嚴重重影響基基線向量量的質量量應對方法法在發(fā)生周周跳處增增加新的的模糊度度參數(shù)刪除周跳跳嚴重的的時間段段的方法法影響基線線解算結結果的因因素④在觀測時時段內，，多路徑徑效應比比較嚴重重，觀測測值的改改正數(shù)普普遍較大大影響方式式：導致致基線向向量質量量下降，，嚴重時時導致整整周未知知數(shù)固定定困難影響程度度隨多路徑徑效應的的嚴重程程度，對對基線質質量的影影響將有有所不同同多路徑效效應對基基線向量量的水平平方向影影響較大大應對方法法縮小編輯輯因子的的方法來來剔除殘殘差較大大的觀測測值刪除多路路徑誤差差嚴重的的時間段段或衛(wèi)星星的數(shù)據(jù)據(jù)影響基線線解算結結果的因因素⑤對流層折折射影響響或電離離層折射射影響較