《现代测量技术系列讲座 3 GPS数据处理22GPS网平》.ppt

GPS数据处理 2. GPS网平差 2.1 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 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）（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网平差的类型① 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网平差的类型② 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 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 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 2.2 GPS网平差的基本数学模型* GPS网平差的观测值① 单基线解 单条基线 组网基线 GPS网平差的观测值② 多基线解 单时段基线组 GPS网平差的观测值③ 多基线解（续） 组网基线 GPS网平差的基本观测方程 观测方程（一条基线） GPS网平差的基本误差方程 误差方程（一条基线） 2.3 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 三维无约束平差的数学模型* 见前 GPS网平差的基本数学模型 三维无约束平差的基准问题① * 自由网平差（最小约束，指定一个起算点） 三维无约束平差的基准问题② * 秩亏自由网（例：取重心基准） 三维无约束平差的质量控制① 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） 三维无约束平差的质量控制② 质量控制 质量评估 残差 距离中误差 质量改进 删除含粗差基线 方差调整 2.4 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 空间坐标系间的转换关系①* 布尔沙模型 － 七参数法 空间坐标系间的转换关系②* 布尔沙模型 － 七参数法（续） 空间坐标系间的转换关系③* 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 空间坐标系间的转换关系④* 转换参数的确定（续） 数学模型（续） 三维约束平差的函数模型①* 观测方程 三维约束平差的函数模型②* 观测方程（续） 三维约束平差的函数模型③ 误差方程及约束条件 2.5 GPS网的三维联合平差* 空间直角坐标与大地坐标的关系① 由大地坐标转空间直角坐标 空间直角坐标与大地坐标的关系② 由空间直角坐标转大地坐标 空间直角坐标与大地坐标的关系③ 大地坐标与空间直角坐标间的微分关系 大地坐标系下的误差方程 与地面观测数据的融合① 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 与地面观测数据的融合② 大地方位角 观测值与坐标的关系 与地面观测数据的融合③ 大地方位角 观测值与坐标的微分关系 与地面观测数据的融合④ 大地方位角 误差方程 与地面观测数据的融合⑤ 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 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 2.6 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