任務二平面控制測量428GNSS測量數(shù)據(jù)處理69課件講解

2025年1月13日

任務二平面控制測量4.2.8GNSS測量數(shù)據(jù)處理

GNSS數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理概述目錄/Contents010203GNSS網(wǎng)平差GNSS基線向量解算軟件操作0401

數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理概述概述GNSS接收機采集記錄的是GNSS接收機天線至衛(wèi)星偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。如果采樣間隔為20秒，則每20秒記錄一組觀測值，一臺接收機連續(xù)觀測一小時將有180組觀測值。觀測值中有4顆以上衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)以及地面氣象觀測數(shù)據(jù)等。GNSS數(shù)據(jù)處理要從原始的觀測值出發(fā)得到最終的測量定位成果。概述其中數(shù)據(jù)處理過程大致分為如下幾個階段：GNSS測量數(shù)據(jù)的基線向量解算GNSS基線向量網(wǎng)平差GNSS網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平差數(shù)據(jù)處理的基本流程如圖所示：數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是用專用電纜將接收機與計算機連接，并在后處理軟件的菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項后，便將觀測數(shù)據(jù)傳輸至計算機。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r進行數(shù)據(jù)分流，生成四個數(shù)據(jù)文件：①載波相位和偽距觀測值文件②星歷參數(shù)文件③電離層參數(shù)和UTC參數(shù)文件④測站信息文件。數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)數(shù)據(jù)分流后生成的四個數(shù)據(jù)文件中，除測站文件外，其余均為二進制數(shù)據(jù)文件。為下一步預處理的方便，必須將它們解譯成直接識別的文件，必須將數(shù)據(jù)文件標準化。預處理GNSS數(shù)據(jù)預處理的目的：①對數(shù)據(jù)進行平滑濾波檢驗，剔除粗差；②統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標準化文件；③找出整周跳變點并修復觀測值(整周跳變的修復)；④對觀測值進行各種模型改正。02

GNSS基線向量解算10定義利用多個測站的GNSS同步觀測數(shù)據(jù)，確定這些測站之間坐標差的過程觀測值GNSS載波相位觀測值（主要）：原始觀測值、差分觀測值、不同頻率的組合觀測值GNSS偽距觀測值（輔助）結(jié)果基線向量精度（中誤差）及誤差相關性信息（協(xié)因數(shù)陣）GNSS基線向量的解算GNSS基線向量的解算12基線解算的流程（軟件內(nèi)部）數(shù)據(jù)導入（觀測值、星歷、氣象元素、測站信息等）數(shù)據(jù)預處理（周跳探測與修復、形成差分觀測值）組成觀測方程（待定參數(shù)包括基線向量、整周模糊度等）平差解算（待定參數(shù)包括基線向量、整周模糊度等）是否存在劣質(zhì)觀測值或小周跳剔除或修復是否能否確定整周模糊度參數(shù)否是確定基線向量的固定解確定基線向量的浮動解模糊度解算階段確定最終解階段13基線解算的流程（軟件操作）數(shù)據(jù)準備（GNSS觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷、人工觀測數(shù)據(jù)、先驗數(shù)據(jù)等）處理控制參數(shù)設置（星歷類型、截止高度角、周跳修復方法…）軟件處理基線結(jié)果質(zhì)量檢驗結(jié)束合格不合格14基線解算結(jié)果的內(nèi)容①解的類型（三差解，雙差解，固定解，浮動解等）不同系統(tǒng)下的輸入、輸出坐標接收機的相關信息（如序列號等）坐標分量估值的標準偏差所有坐標參數(shù)（包括整周未知數(shù)參數(shù)等），的相關矩陣或方差-協(xié)方差陣衛(wèi)星幾何形狀的信息（如RDOP值等）信號跟蹤記錄（數(shù)據(jù)記錄時間、衛(wèi)星、通道、信號質(zhì)量等）15基線解算結(jié)果的內(nèi)容②數(shù)據(jù)刪除率，采樣率，數(shù)據(jù)剔除準則星歷內(nèi)容綜述，健康標志信息進行的數(shù)據(jù)預處理措施（如對流層模型）觀測值改正數(shù)（殘差Residual）結(jié)果統(tǒng)計檢驗結(jié)果整周未知數(shù)的確定結(jié)果解的質(zhì)量綜述16基線解算結(jié)果的作用后續(xù)數(shù)據(jù)處理的觀測值（GNSS基線向量網(wǎng)平差的觀測值）進行基線質(zhì)量控制的依據(jù)17質(zhì)量的參考指標某些軟件采用質(zhì)量的參考指標對基線進行質(zhì)量控制18單位權方差因子定義實質(zhì)又稱為參考因子或參考方差一定程度地反映了觀測值質(zhì)量的優(yōu)劣單位權方差因子觀測值的殘差觀測值的權自由度質(zhì)量的參考指標19觀測值的RMS定義：觀測值殘差的均方根（RootMeanSquare）實質(zhì)反映了觀測值與參數(shù)估值間的符合程度一定程度地反映了觀測值質(zhì)量的優(yōu)劣一般認為，RMS越小越好觀測值的均方根誤差觀測值的殘差觀測值的數(shù)量質(zhì)量的參考指標20數(shù)據(jù)刪除率定義：在基線解算時，如果觀測值的改正數(shù)大于某一個閾值時，則認為該觀測值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值，就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率。實質(zhì)：數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GNSS原始觀測值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，說明觀測值的質(zhì)量越差。質(zhì)量的參考指標21在GNSS測量中的“觀測條件”指的是衛(wèi)星星座的幾何圖形的分布和變化。通常，衛(wèi)星數(shù)量越多、衛(wèi)星分布越均勻、觀測時間越長，觀測條件越好。RATIO定義實質(zhì)反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性，該值總大于等于1，值越大，可靠性越高。這一指標取決于多種因素，既與觀測值的質(zhì)量有關，也與觀測條件的好壞有關。質(zhì)量的參考指標22RDOP定義：所謂RDOP值指的是在基線解算時待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡（）的平方根，即

RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空間中的幾何分布及運行軌跡（即觀測條件）有關，當基線位置確定后，RDOP值就只與觀測條件有關了，而觀測條件又是時間的函數(shù)，因此，實際上對與某條基線向量來講，其RDOP值的大小與觀測時間段有關。實質(zhì)：RDOP表明了GNSS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響，即取決于觀測條件的好壞，它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響。質(zhì)量的參考指標23同步環(huán)閉合差定義由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。特點：理論上：由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，同步環(huán)閉合差在理論上應總是為0。實踐中：只要數(shù)學模型正確、數(shù)據(jù)處理無誤，即使觀測值質(zhì)量不好，同步環(huán)閉合差將非常小。實質(zhì)：若同步環(huán)閉合差超限，則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯誤的若同步環(huán)閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。質(zhì)量的控制指標24異步環(huán)閉合差定義由相互獨立的基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。實質(zhì)異步環(huán)閉合差滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的。當異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格。要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多個相鄰的異步環(huán)或重復基線來判定。質(zhì)量的控制指標25復測基線較差（重復基線互差）定義不同觀測時段，對同一條基線的觀測結(jié)果，就是所謂重復基線。這些觀測結(jié)果之間的差異，就是復測基線較差。實質(zhì)復測基線較差滿足限差要求時，則表明基線向量的質(zhì)量是合格的。復測基線較差不滿足限差要求時，則表明復測基線中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格。要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多條復測基線來判定。質(zhì)量的控制指標思考題GNSS數(shù)據(jù)處理分哪幾個階段什么是GNSS基線向量？它與常規(guī)地面測量所得到的基線邊長相同嗎？區(qū)別在哪里？

思考題03

GNSS網(wǎng)平差28GNSS網(wǎng)平差觀測值基線向量及其精度和誤差相關信息（參見基線向量解）結(jié)果待定點的坐標其它待定參數(shù)：尺度、旋轉(zhuǎn)、運動速度各類精度指標：基線向量標準差，參數(shù)的精度及誤差相關性，點位誤差（橢圓）（絕對），基線誤差（橢圓）（相對）作用發(fā)現(xiàn)剔除粗差確定待定點坐標及其它參數(shù)（在指定基準下）精度評定29GNSS網(wǎng)平差的類型①無約束平差特點觀測值全為GNSS觀測值；不引入起算數(shù)據(jù)或所引入的起算數(shù)據(jù)不引起網(wǎng)的扭曲。作用：評定網(wǎng)的內(nèi)符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除粗差得到各點在地心系（WGS-84/ITRF）系下經(jīng)過了平差處理的三維空間坐標

調(diào)整基線向量觀測值的權30GNSS網(wǎng)平差的類型②約束平差特點觀測值全為GNSS觀測值；所引入的起算數(shù)據(jù)將對網(wǎng)的形狀產(chǎn)生影響。作用獲取各點在地方坐標系下的坐標31GNSS網(wǎng)平差的類型③聯(lián)合平差特點觀測觀測值除了GNSS觀測值已外，還包括其它常規(guī)幾何觀測值；所引入的起算數(shù)據(jù)將對網(wǎng)的形狀產(chǎn)生影響。作用獲取各點在地方坐標系下的坐標32構(gòu)網(wǎng)基線的選取基本原則獨立基線構(gòu)網(wǎng)基線選取方法選取獨立基線選取基線應構(gòu)成閉合圖形選取合格基線盡量選取短基線33提高基線質(zhì)量通過基線的精化處理刪除粗差基線通過無約束平差后對基線殘差的分析降低劣質(zhì)基線的權通過無約束平差后對基線殘差的分析選擇合適的起算數(shù)據(jù)通過約束平差后對基線殘差的分析通過起算數(shù)據(jù)之間的交叉檢核改善網(wǎng)平差質(zhì)量的方法GNSS網(wǎng)平差的過程構(gòu)建基線網(wǎng)三維無約束平差約束平差質(zhì)量分析與控制04

軟件操作一、目的熟悉南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件的使用；掌握GNSS數(shù)據(jù)處理的方法步驟。二、方法步驟（一）基線向量解算在桌面上雙擊“南方測繪GNSS數(shù)據(jù)處理”圖標或單擊“開始”→“程序”→“南方測繪GNSS

4.4000數(shù)據(jù)處理”→“GNSS數(shù)據(jù)處理”打開GNSS數(shù)據(jù)處理軟件，GNSS數(shù)據(jù)處理軟件界面如下圖所示。如果該處理軟件為演示版，則必須要求注冊，注冊方法為單擊“幫助”→“注冊”打開如下圖42所示界面。圖南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件注冊界面在使用單位中任意輸入使用單位名稱，E－mail中輸入電子郵箱，電子郵箱格式必須正確，在注冊碼中任意輸入20位長的數(shù)字或英語字母。如果注冊功能欄出現(xiàn)“Sth解算”字樣后，單擊“退出”按鈕即可完成注冊。新建項目，在菜單欄單擊“文件”→“新建”或在工具欄單擊按鈕打開如下圖所示界面：

在上述界面中依次填入或選上項目屬性描述，單擊確定即可。圖

項目建立對話框然后會彈出如下圖所示的界面：圖建立項目后的軟件界面添加外業(yè)GNSS數(shù)據(jù)文件在菜單欄單擊“數(shù)據(jù)輸入”→“增加觀測數(shù)據(jù)文件”或在工具欄單擊圖標，出現(xiàn)如下圖所示的界面。

圖

加入外業(yè)觀測數(shù)據(jù)文件對話框選擇路徑中選中存放GNSS外業(yè)數(shù)據(jù)文件的文件夾，然后在文件列表中選中所需要的數(shù)據(jù)文件，然后單擊確定。彈出數(shù)據(jù)錄入進度條如圖所示：稍等片刻，調(diào)入完畢后，網(wǎng)圖如下圖所示：數(shù)據(jù)選擇系列中的條件是對基線進行重解的重要條件?？梢詫Ω叨冉刂两呛蜌v元間隔進行組合設置完成基線的重新解算以提高基線的方差比。歷元間隔中的左邊第一個數(shù)字歷元項為解算歷元，第二項為數(shù)據(jù)采集歷元。當解算歷元小于采集歷元時，軟件解算采用采集歷元，反之則遠用設置的解算歷元。數(shù)據(jù)選擇系列中的條件是對基線進行重解的重要條件?！熬庉嫛敝械臄?shù)字表示誤差放大系數(shù)，參考衛(wèi)星可進行選擇，一般默認為自動選擇接收信號效果最好的衛(wèi)星。最小歷元和最大歷元數(shù)為限制解算的數(shù)據(jù)，一般可設為默認值即可?！昂细窠膺x擇”為設置基線解的方法。分別有“雙差固定解”、“雙差浮點解”、“三差解”三種，默認設置為雙差固定解，為最好解算精度。解算基線詳解選擇解算全部基線，有自動計算進度條顯示如下圖所示這一解算過程可能等待時間較長，處理過程若想中斷，請點擊停止。基線處理完全結(jié)束后，網(wǎng)圖顏色已由原來的綠色變成紅色或灰色?；€雙差固定解方差比大于3的基線變紅(軟件默認值3)，小于3的基線顏色變灰色。灰色基線方差比過低，可以進行重解。例如對于基線“G5041801－G5011801”，用鼠標直接在網(wǎng)圖上雙擊該基線，選中基線由實線變成虛線后彈出基線解算對話框，在對話框的顯示項目中可以對基線解算進行必要的設置。

圖

處理進度（二）閉合環(huán)和重復基線檢查待基線解算合格后（少數(shù)幾條解算基線不合格可讓其不參與平差），在“閉合環(huán)”窗口中進行閉合差計算。首先，對同步時段任一三邊同步環(huán)的坐標分量閉合差和全長相對閉合差按獨立環(huán)閉合差要求進行同步環(huán)檢核；然后，計算異步環(huán)。程序?qū)⒆詣铀阉魉械耐?、異步閉合環(huán)。

有關同步、異步閉合環(huán)、重復基線的要求請查看使用提示“外業(yè)成果質(zhì)量檢核標準”，或者參照有關國家規(guī)范。

搜索閉合環(huán)點左邊狀態(tài)欄中閉合環(huán)，有下圖顯示閉合差：

從上圖中看出，此網(wǎng)所有的同步閉合環(huán)均小于10ppm，小于四等網(wǎng)（≤10ppm）的要求。

圖閉合環(huán)閉合差如果超限，那么必須剔除粗差基線。點擊“基線簡表”狀態(tài)欄重新算。根據(jù)基線解算以及閉合差計算的具體情況，對一些基線進行重新解算，具有多次觀測基線的情況下可以不使用或者刪除該基線。當出現(xiàn)孤點（即該點僅有一條合格基線相連）的情況下，必須野外重測該基線或者閉合環(huán)。（三）網(wǎng)平差計算

數(shù)據(jù)錄入：輸入已知點坐標，給定約束條件。點擊“數(shù)據(jù)輸入”菜單中的“坐標數(shù)據(jù)錄入”彈出對話框；在“請選擇”中選中點號，單擊點號對應的“北