第七章_GPS测量数据处理.ppt

第七章 GPS测量数据处理 GPS接收机采集记录的是: GPS接收机天线至卫星伪距、载波相位和卫星星历等数据。 其数据处理过程大致分为: GPS测量数据的基线向量解算; GPS基线向量网平差; GPS网平差或与地面网联合平。 第七章 GPS测量数据处理 第七章 GPS测量数据处理 数据传输 数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件： 载波相位和伪距观测值文件; 星历参数文件; 电离层参数; UTC参数文件、测站信息文件. 第七章 GPS测量数据处理 观测值文件是容量最大的文件。观测值记录中有对应的卫星号，卫星高度角和方位角，C／A码伪距，L，、L2的相位观测值，观测值对应的历元时间，积分多普勒记数，信噪比等。 星历参数文件包含所有被测卫星的轨道位置信息，根据这些信息可以计算出任一时刻卫星的位置。 电离层参数和UTC参数文件中，电离层参数用于改正观测值的电离层影响，UTC参数用于将GPS时间修正为UTC时间. 第七章 GPS测量数据处理 测站信息文件包含测站名、测站号、测站的概略坐标、接收机号、天线号、天线高、观测的起止时间、记录的数据量、初步定位成果等。 经数据分流后生成的四个数据文件中，除测站信息文件外，其余均为二进制数据文件。 为下一步预处理的方便，必须将它们解译成直接识别的文件，将数据文件标准化。 第七章 GPS测量数据处理 数据预处理 GPS数据预处理的目的是: 对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差； 统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件(如GPS卫星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化等); 找出整周跳变点并修复观测值对观测值进行各种模型改正. 第七章 GPS测量数据处理 基线向量的解算及网平差 基线处理完成后应对其结果作以下分析和检核： ①观测值残差分析。平差处理时假定观测值仅存在偶然误差。理论上，载波相位观测精度为1％周，即对Ll波段信号观测误差只有2mm。因而当偶然误差达1cm时，应认为观测值质量存在系统误差或粗差。当残差分布中出现突然的跳变时，表明周跳未处理成功。 ②基线长度的精度。处理后基线长度中误差应在标称精度值内。多数双频接收机的基线长度标称精度为5±lppm·D(mm)，单频接收机的基线长度标称精度为10±2ppm·D(mm)。 第七章 GPS测量数据处理 对于20km以内的短基线，单频数据通过差分处理可有效地消除电离层影响，从而确保相对定位结果的精度。当基线长度增长时，双频接收机消除电离层的影响将明显优于单频接收机数据的处理结果. ③基线向量环闭合差的计算及检核。由同时段的若干基线向量组成的同步环和不同时段的若干基线向量组成的异步环，其闭合差应能满足相应等级的精度要求。其闭合差值应小于相应等级的限差值。基线向量检核合格后，便可进行基线向量网的平差计算(以解算的基线向量作为观测值进行无约束平差)，平差后求得各GPS之间的相对坐标差值，加上基准点的坐标值，求得各GPS点的坐标。 第七章 GPS测量数据处理 GPS基线向量的解算 利用载波相位观测值进行单点定位以及在观测值间求差并利用求差后的差分观测值进行相对定位的原理和方法。 在相对定位中常用双差观测值求解基线向量。 由双差观测值列出误差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基线向量的方法。 第七章 GPS测量数据处理 GPS定位成果:(包括单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量)属于WGS-84大地坐标系. 实用的测量成果:往往是属于某一国家坐标系或地方坐标系(或叫局部的、参考坐标系). 参考坐标系与WGS-84坐标系之间存在着平移和旋转关系。 第七章 GPS测量数据处理 GPS定位结果的表示方法 GPS定位有单点绝对定位和点间相对定位两种方法，定位结果的表示形式也随结果的性质不同而不同，但都以WGS-84坐标系作为参考体。 第七章 GPS测量数据处理 单点定位:确定的是点在WGS-84坐标系中的位置。大地测量中点的位置常用大地纬度B，大地经度L和大地高H表示，也常用三维直角坐标X、Y、Z表示。 相对定位:确定的是点之间的相对位置，因而可以用直角坐标差ΔX、 Δ Y、 Δ Z表示，也可以用大地坐标差Δ B、 Δ L和Δ H表示。 第七章 GPS测量数据处理 GPS定位成果的坐标转换 在同一坐标系统内: (XYZ)与(BLH)之间的转换见第二章§2．1中的公式 (2—3)和公式(2—4)。 不同坐标系统之间的转换: