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GPS静态测量及数据处理静态测量及数据处理目录GPS在测量领域的应用及优势GPS控制测量工作流程GPS控制测量的数据处理方法 静态测量，就是在进行GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几十分钟、几小时甚至数十小时不等。一、一、GPS在测量领域的应用及优势在测量领域的应用及优势建立和维持全球性的参考框架建立和维持全球性的参考框架建立各级国家平面控制网建立各级国家平面控制网布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用1.1. 测前阶段测前阶段2.2. 测量实施阶段测量实施阶段3.3. 测后阶段测后阶段l项目来源：项目来源：即项目由何单位、部门下达、发包，属于何种性质的项目；l测区概况：测区概况：介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等；l工程概况：工程概况：介绍工程的目的、作用、要求、GPS网等级和精度要求、完成时间、有无特殊要求等在进行详细技术设计、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息；l技术依据技术依据 ：介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术要求等；l现有测绘成果：现有测绘成果：测区内及测区周边地区的现有测绘成果的情况。如高等级控制点、水准点、测区地形图等；l施测方案：施测方案：介绍测量采用的仪器设备的种类、采取的布网方法等；布网2.2.1 布网原则起算点分布均匀、数目达到控制要求；起算点分布均匀、数目达到控制要求；起算点兼容性良好，在兼容性良好的基础上，起算起算点兼容性良好，在兼容性良好的基础上，起算点越多越好；点越多越好；密度和边长合理，符合规范要求；密度和边长合理，符合规范要求；提高提高GPS网可靠性的方法；网可靠性的方法；提高提高GPS网精度的方法；网精度的方法；保证保证GPS控制网质量的基本原则。控制网质量的基本原则。2.2.1 布网原则 某某GPS-EGPS-E级控制网联测图：级控制网联测图：n139139个控制点个控制点n648648条基线条基线n2323个个GPS-DGPS-D级点作起算点级点作起算点2.2.3 提高GPS网可靠性的方法1.增加观测期数（增加独立基线数）。随着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，提高网的可靠性；2.保证一定的重复设站次数 。通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误，同时也意味着观测期数的增加；3.保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。2.2.4 提高GPS网精度的方法1.为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线 ；2.为提高整个GPS网的精度，可以在全网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架；3.在布设GPS网时，引入高精度测距边，作为观测值与GPS基线向量一同进行联合平差，或将它们作为起算边长；4.在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条；5.为提高GPS网的尺度精度，可采用如下方法：增设长时间、多时段的基线向量。2.2.5 外业观测拟定作业计划拟定作业计划任务调度任务调度外业观测外业观测注意事项：对中、整平、量取仪器高、观测记录等注意事项：对中、整平、量取仪器高、观测记录等重测和补测重测和补测2.2.6重测和补测2.3 测后阶段1.网平差处理与质量评估网平差处理与质量评估2.技术总结的编写和上交资料的整理技术总结的编写和上交资料的整理3.成果验收成果验收2.3.1 技术总结的编写技术总结的作用技术总结的作用技术总结不仅是工程文档的主要组成部分，而且还能够使各方面对工程的细节有完整而充分的了解，便于今后对成果的合理利用。另一方面，通过对整个工程的总结，测量作业单位还能够总结经验，发现不足，为今后进行新的工程提供参考。 技术总结的内容技术总结的内容项目来源、测区概况、工程概况、技术依据、施测方案、作业要求、完成工作量、观测质量控制、数据处理情况、结论。2.3.2 上交成果资料 需上交的技术成果资料有以下：l测量任务书和技术设计书；l点之记、环视图、测量标志委托保管书；l接收设备、气象及其它仪器的检验资料；l外业观测记录、测量手簿及其它记录；l数据处理中生成的文件，资料和成果表；lGPS基线联测网图；l技术总结和成果验收报告。2.3.3 成果验收 成果验收按照规范要求进行，验收的内容包括：1. 1. 施测方案是否符合规范和技术设计的要求；施测方案是否符合规范和技术设计的要求；2. 2. 补测、重测和数据的剔除是否合理；补测、重测和数据的剔除是否合理；3. 3. 数据处理软件是否符合要求。处理项目是否齐全，起算数据处理软件是否符合要求。处理项目是否齐全，起算数据是否正确；数据是否正确；4. 4. 各项技术指标是否符合要求。各项技术指标是否符合要求。需要的相关软件传输软件-灵锐助手解算软件-南方测绘 Gnss数据处理软件下载地址 http:/ 下载中心 GNSS软件数据传输-灵锐助手打开灵锐助手灵锐助手，连接电脑和仪器后，灵锐助手软件界面出现 发现灵锐接收机发现灵锐接收机 点导入采集文件导入采集文件，在弹出的界面里会显示出机器内的观测数据文件，在目标目标目录目录里输入数据保存的位置，选择要传输的观测数据文件（前打），输入点名（必须是四位数）、天线高、观测时段，然后点确定确定。依次把所有仪器的数据传输到电脑里。静态文件格式说明：南方默认格式南方默认格式( ( * *. .sthsth) ) 85421481.sth85421481.sth-8542 -8542 点名点名 （英文或数字）（英文或数字）-148 -148 年积日（观测天数），表示观测的第年积日（观测天数），表示观测的第148148天天-1 -1 观测时段，就是观测次数。一天中对观测点的观测次数。观测时段，就是观测次数。一天中对观测点的观测次数。通用标准格式通用标准格式 RINEXRINEX格式格式 （* *. .* * *O)O)在桌面上双击在桌面上双击“南方测绘南方测绘 GPSGPS数据处理数据处理”图标或单击图标或单击“开开始始”“程序程序”“南方测绘南方测绘 GPS 4.4000 GPS 4.4000 数据处理数据处理” “GPSGPS数据处理数据处理”打开打开GPSGPS数据处理软件，数据处理软件，GPSGPS数据处理软件数据处理软件界面如下图界面如下图4141所示。所示。图41南方GPS数据处理界面 如果该处理软件为演示版，则必须要求注册，注册如果该处理软件为演示版，则必须要求注册，注册方法为单击方法为单击“帮助帮助”“注册注册”打开如下图打开如下图4242所示界面。所示界面。 在使用单位中任意输入使用单位名称，在使用单位中任意输入使用单位名称，Email中输入电子邮箱，电中输入电子邮箱，电子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入16位长的数字或英语字母。位长的数字或英语字母。如果注册功能栏出现如果注册功能栏出现“Sth 解算解算”字样后，单击字样后，单击“退出退出”按钮即可完按钮即可完成注册。成注册。新建项目，在菜单栏单击新建项目，在菜单栏单击“文件文件”“新建新建”或在工具栏单击或在工具栏单击按钮打开如下图按钮打开如下图4343所示界面：所示界面： 在上述界面中依次填入或选上项目属性描述，单击确在上述界面中依次填入或选上项目属性描述，单击确定即可。定即可。然后会弹出如下图所示的界面：然后会弹出如下图所示的界面： 添加外业添加外业GPS数据文件在菜单栏单击数据文件在菜单栏单击“数据输数据输入入”“增加观测数据文件增加观测数据文件”或在工具或在工具 栏单击栏单击图标，打下如下图图标，打下如下图45所示的界面。所示的界面。 图图45加入外业观测数据文件对话框加入外业观测数据文件对话框选择路径中选中存放选择路径中选中存放GPS外业数据文件的文件夹，然后在文件列表外业数据文件的文件夹，然后在文件列表中选中所需要的数据文件，然后单击确定。中选中所需要的数据文件，然后单击确定。然后稍等片刻，调入完毕后，网图如下图然后稍等片刻，调入完毕后，网图如下图 3-5 所示：所示： 数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对高高度截至角和历元间隔度截至角和历元间隔进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的方差比。方差比。 “合格解选择合格解选择”为设置基线解的方法。分别有为设置基线解的方法。分别有“双差固定解双差固定解”、“双差浮点解双差浮点解”、“三差解三差解”三种，默认设置为双差固定解，为最好三种，默认设置为双差固定解，为最好的解算精度。的解算精度。解算基线详解解算基线详解 选择解算全部基线，有自动计算进度条显示如下图选择解算全部基线，有自动计算进度条显示如下图47所示所示这一解算过程可能等待时间较长，处理过程若想中这一解算过程可能等待时间较长，处理过程若想中断，请点击停止。基线处理完全结束后，网图如下图，断，请点击停止。基线处理完全结束后，网图如下图，颜色已由原来的绿色变成红色或灰色。基线双差固定颜色已由原来的绿色变成红色或灰色。基线双差固定解方差比大于解方差比大于 3 的基线变红的基线变红(软件默认值软件默认值 3)，小于，小于 3 的基线颜色变灰色。灰色基线方差比过低，可以进行的基线颜色变灰色。灰色基线方差比过低，可以进行重解重解（二）、闭合环和重复基线检查（二）、闭合环和重复基线检查 待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与平差），在平差），在 “闭合环闭合环”窗口中进行闭合差计算。首先，对同步窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜环闭合差要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜索所有的同步、异步闭合环。索所有的同步、异步闭合环。 有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示“外业成果质量检核标准外业成果质量检核标准” （页），或者参照有关国家规范。（页），或者参照有关国家规范。 搜索闭合环点左边状态栏中闭合环，有下图显示闭合差：搜索闭合环点左边状态栏中闭合环，有下图显示闭合差： 从上图中看出，此网所有的同步闭合环均小于从上图中看出，此网所有的同步闭合环均小于 10ppm，小于四等网（小于四等网（10ppm）的要求。）的要求。 闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的原则方法请查看使用提示）。点击原则方法请查看使用提示）。点击“基线简表基线简表”状态栏重状态栏重新算。根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些新算。根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些基线进行重新解算，具有多次观测基线的情况下可以不使基线进行重新解算，具有多次观测基线的情况下可以不使用或者删除该基线。用或者删除该基线。（三）网平差计算（三）网平差计算数据录入：输入已知点坐标，给定约束条件。数据录入：输入已知点坐标，给定约束条件。 本例控制网中本例控制网中 MJSMJS为已知约束点在点击为已知约束点在点击“数据输入数据输入”菜单中的菜单中的“坐标坐标数据数据 录入录入”弹出对话框如图弹出对话框如图5353，在，在“请选择请选择”中选中中选中“MJSMJS”，单击，单击“MJSMJS”对应的对应的“北北 向向 X X”的空白框后，空白框就被激活，此时可录入坐标。通过以上操作的空白框后，空白框就被激活，此时可录入坐标。通过以上操作最终完成已知数最终完成已知数 据的录入。据的录入。 平差处理：进行整网无约束平差和已知点联合平差。根据以下步骤依平差处理：进行整网无约束平差和已知点联合平差。根据以下步骤依次处理。次处理。 （1 1）自动处理：基线处理完后点此菜单，软件将会自动选择合格基）自动处理：基线处理完后点此菜单，软件将会自动选择合格基线组网，进行环闭合差。线组网，进行环闭合差。 （2 2）三维平差：进行）三维平差：进行 WGS-84 WGS-84 坐标系下的自由网平差。坐标系下的自由网平差。 （3 3）二维平差：把已知点坐标带入网中进行整网约束二维平差。但）二维平差：把已知点坐标带入网中进行整网约束二维平差。但要注意的是，当已知点要注意的是，当已知点 的点位误差太大时，软件会提示如图的点位误差太大时，软件会提示如图 54 54 所示所示。在此时点击。在此时点击“二维平差二维平差”是不能进行计是不能进行计 算的。用户需要对已知数据进行检合。算的。用户需要对已知数据进行检合。 图图 54 54 错误提示窗口错误提示窗口 注：如果在注：如果在“平差参数设置平差参数设置”中取消中取消“进行已知点与坐标系检查进行已知点与坐标系检查”项目，则不弹出如图项目，则不弹出如图5454所示的错误提示，该项的设置在所示的错误提示，该项的设置在“设设置置”“平差参数设置平差参数设置”下，其对话框如图下，其对话框如图5555所示。如果有确定的所示。如果有确定的坐标系统参数，为了避免出现错误，建议选中些项。坐标系统参数，为了避免出现错误，建议选中些项。图图5555平差参数设置平差参数设置（4）高程拟合：根据）高程拟合：根据“平差参数设置平差参数设置”中的高程中的高程拟合方案对观测点进行高程计算拟合方案对观测点进行高程计算 注：注：“网平差计算网平差计算”的功能可以一次实现以上几个的功能可以一次实现以上几个步骤步骤。平差后的成果平差后的成果（四）成果输出（四）成果输出 如果用户想将平差成果输出，则可以在如果用户想将平差成果输出，则可以在“成果成果”菜单下点击菜单下点击“平差报告平差报告（文本文档）（文本文档）”如图如图5959所示，将平差报告输出，点击所示，将平差报告输出，点击“网平差成果网平差成果”可输出可输出控制点坐标成果和控制网图等，具体操作如图控制点坐标成果和控制网图等，具体操作如图 用RTK测量的时候需要使用四参数和高程拟合参数，只需将输出工程之星COT文件选中即可常见问题分析关于GPS精度控制据全球定位系统（GPS）测量规范的要求，从三大部分去的评估与分析测量成果即：基线质量检核，外业成果质量检核和平差成果分析三大部分。 1.基线质量检核在基线质量检核前应该先明确外业控制测量所要求达到的等级。根据规范规定各等级网相邻点间基线长度精度用以下公式表示： a2（bD）21/2 其中， 标准差，mm a固定误差，mm b比例误误差系数 D-相邻点的距离，KM 规范中规定在进行C级以下各级GPS网解算中，15KM内的基线，须采用双差固定解。15KM以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。一般GPS商用软件在进行基线处理前要对基线处理进行设置。GPS处理软件默认的双差固定解合格基线方差比（ratio）大于3.0，一般说来在基线10公里以内，基线方差比满足此条件，可以认为是符合规范中等级网的测量要求的。随着基线长度的增加，其中误差也相对会有所增加。如果仅作为加密控制，或者要求较低的情况下也可以相对方宽条件，例如方差比为2 .0，这都是符合规范规定的。 2.外业成果质量检核 外业质量检核是确保预期平差精度要求的重要环节： （1） 重负基线边检核。在C级以下各级GPS网基线处理，复测基线的长度较差ds应小于相应级别规定精度的22倍。而其中任一时段的结果与各时段平均值之差不能超过相应级别的规定精度。 （2） 同步环闭合差检核。规范中对同步闭合环的要求为 Wx3/5 Wy3/5 Wz3/5 各级同步环闭合差规定表如下： 等级限差类型 二等 三等 四等 一级 二级 坐标分量相对闭合差 2.0 3.0 6.0 9.0 9.0 环线全长相对闭合差 3.0 5.0 10.0 15.0 15.0 例如，静态处理软件3.0中采用环线全长相对闭合差作为同步环的检核指标，当要求的控制网为四等控制网时，同步环的的限差应该在10ppm以内。 （3） 异步环闭合差检核 Wx3n Wy3n Wz3n Ws=(Wx2 + Wy2+ Wz2) 式中：n-闭合环边数 3.平差成果分析 规范中各级网的基线边相对中误差要求如下： 等级 平均距离（km） A(MM) B(1X106) 最弱边相对中误差 二等 9 10 2 1/120000 三等 5 10 5 1/80000 四等 2 10 10 1/45000 一级 1 10 10 1/20000 二级 1 10 20 1/10000 注： （1） A为基线边的固定误差，B为比例误差系数（1X106） （2） 相邻点最小平均距离为平均距离的1/2-1/3；最大距离应为平均距离的23倍。 （3） 当边长小于200M时，边长中误差应小于20mm。 （1）在检核完同步环的基础上作自由网平差后，根据自由网平差的点位中误差、相对中误差、误差椭圆等指标参照设计要求和规范评估自由网精度。例如，若自由网的最弱边相对中误差为1/58756，参照上表可知，此控制网的相对精度至少能够符合城市四等控制网规范。 （2）检验自由网的基线观测量是否含有粗差； 采用T分布在置信水平接近99.7%时进行检验，要求自由网平差各基线向量的改正数不应超过该等级基线距离中误差的3倍。 （3）把已知点带入平差后检验平差已知点的精度及其引起的GPS网变形。已知点带入平差的检核方法和自由网检核基本一至。 对于静态处理软件的平差成果分析为:注：若自由网精度很高而二位约束平差的精度却很不理想，在这种情况下一般是已知点的兼容性不好或者是测量过程中三角架有挪动，也有可能控制点精度不高等原因引起的。 二位约束平差是采用强制性的约束，对于起算数据要求有很高的内符合精度，即自身是兼容性的，否则将引起整个GPS网的扭曲和变形，从而损害GPS网的精度。 已知点兼容性不好可能有几个原因造成的： （1） 已知点精度不够 （2） 已知点不是一个整体网 注：通常控制网不是通一个时期，采用同样的观测方法、同样的起算数据进行处理的控制网的精度也很有可能不一致，甚至不在同一系统。在实际工作中，尤其采用城市独立坐标系、工程独立坐标系时常会有这样的情形。 （3） 点位资料不正确 （4） 点位位置不正确