GPS网的精度优化设计示例.PPT

GPS控制网的优化设计 一、GPS测量的特点 一、GPS测量的特点 二、GPS网优化设计的内容 三、GPS网基准的优化设计 三、GPS网基准的优化设计 三、GPS网基准的优化设计 三、GPS网基准的优化设计 四、GPS网的精度优化设计 四、GPS网的精度优化设计 四、GPS网的精度优化设计 五、GPS网的精度优化设计示例 五、GPS网的精度优化设计示例 五、GPS网的精度优化设计示例 五、GPS网的精度优化设计示例 GPS网的精度估算程序框图 技术支持：现代教育技术中心 技术支持：现代教育技术中心 技术支持：现代教育技术中心 技术支持：现代教育技术中心 * * 子情境1: GPS网的技术设计(4)——GPS网的优化设计 控制网的优化设计，是在限定精度、可靠性和费用等质量标准下，寻求网设计的最佳极值。经典控制网优化设计包括零类设计（基准问题）、一类设计（图形问题）、二类设计（观测权问题）和三类设计（加密问题）。 与经典控制网相似，GPS网的设计也存在优化的问题。但是，由于GPS测量无论是在测量方式上，还是在构网方式上均完全不同于经典控制测量，因而其优化设计的内容也不同于经典优化设计。 GPS相对定位测量是若干台GPS接收机同时对天空卫星进行观测，从而获得接收机间的基线向量。因此，各点之间不需通视。另外，在GPS测量中，当整周模糊度确定之后，观测量的权不再随观测时间增长而显著提高，所以，经典控制网观测权的优化设计在GPS测量中不再具有显著的意义。 GPS网是一种非层次结构，可一次扩展到所需的密度。网的精度不受网点所构成的几何图形的影响，即其精度与网中各点的坐标及边与边之间的角度无关，而只与网中各点所发出的基线数目及基线的权阵有关，这可以从GPS网的平差数学模型中看出。因此，经典控制网的一类优化设计（网的几何图形设计）在GPS网中成为网形结构设计。 经典控制网的必要起算数据包括：一点的坐标（用于网的定位），一条边的方位（用于网的定向），一条边的长度（用于确定网的尺度）。GPS网的观测量——基线向量本身已包含尺度和方位信息，因此，理论上只需要一个点的坐标对网进行定位。但是考虑到GPS 观测量的尺度因子受卫星轨道误差影响较大，而且与地面网的尺度因子之间存在匹配问题，往往需提供一些边长基准，但是这并不是必要基准，而是削弱系统误差所采用的措施。 经典控制网中，误差具有累积性，网中各边的相对精度和方位精度不均匀。而 GPS网中的基线向量均含有长度和方位观测量，不存在误差传递与积累问题。因而，GPS网的精度比较均匀，各边的方位和边长的相对精度基本上在同一数量级。 GPS网不同于经典控制网的所有种种特点，决定了GPS网的优化设计不同于经典控制网的优化设计。 从GPS测量的特点分析可以看出，GPS网需要一个点的坐标为定位基准，而此点的精度高低直接影响到网中各基线向量的精度和网的最终精度。同时由于GPS网的尺度含有系统误差以及与地面网的尺度匹配问题，所以有必要提供精度较高的外部尺度基准。 由于GPS网的精度与网的几何图形结构无关，且与观测权相关甚小，而影响精度的主要方面是网中各点发出基线的数目及基线的权阵。测绘专家提出了GPS网形结构强度优化设计的概念，讨论增加的基线数目、时段数、点数对GPS网的精度、可靠性、经济效益的影响。同时，经典控制网中的三类优化设计，即网的加密和改进问题，对于GPS网来说，也就意味着网中增加一些点和观测基线，故仍可将其归结为对图形结构强度的优化设计。 综上所述，GPS网的优化设计主要归结为两类内容的设计： ①GPS网基准的优化设计。 ②GPS网图形结构强度的优化设计，包括：网的精度设计，网的抗粗差能力的可靠性设计，网发现系统差能力的强度设计。 经典控制网的基准优化设计是选择一个外部配置，使得QXX达到一定的要求，而GPS网的基准优化设计主要是对坐标未知参数X进行设计。基准选取得不同将会对网的精度产生直接影响，其中包括GPS网基线向量解中位置基准的选择，以及GPS网转换到地方坐标系所需的基准设计。另外，由于GPS尺度往往存在系统误差，也应提出对GPS尺度基准的优化设计。 1.GPS网位置基准的优化设计 研究表明，GPS基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，使用测量时获得的单点定位值作为起算坐标，由于其误差可达数十米以上，所以选用不同点的单点定位坐标值作为固定点时，引起的基线向量差可达数厘米。因此，必须对网的位置基准进行优化设计。 对位置基准的优化可以采用如下方案： （1） 若网中点具有较准确的国家坐标系或地方坐标系坐标，可以通过它们所属坐标系与WGS–84坐标系的转换参数求得该点的WGS–84系坐标，把它作为GPS网的固定位置基准。 （2） 若网中某点是Doppler点或SLR站，由于其定位精