GPS基線向量解算及平差處理技巧

1、基線向量解算及平差軟件特點與問題一、基本方法：1、基線清理數(shù)據(jù)量大的時候，基線解算比較耗時。 GPS觀測接收機數(shù)量較多時，會因為 自然同步產(chǎn)生許多長基線， 即許多相距較遠的點連接而成的基線。 這些長基線往 往同步觀測時間不長， 屬于不必要的基線， 對于控制網(wǎng)質(zhì)量也無多大益處， 所以 為了節(jié)省計算時間， 應(yīng)在基線解算前將其清理刪除。 刪除時可在圖上選擇， 也可 以在基線表中根據(jù)距離選擇刪除。2、處理超限閉合環(huán) 基線解算完成后，首先要檢查環(huán)閉合差（同步或異步環(huán)） ，對于閉合差大的 環(huán)，應(yīng)該進行處理。一般按相對精度 120000 估算，相對閉合差應(yīng)小于 50ppm。 所以大于 50 ppm 的環(huán)應(yīng)進

2、行處理。閉合環(huán)超限處理是一項繁瑣、耗時的工作， 也是 GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，主要的技巧和方法可以歸納為：（1）、超限基線處理過程中一些基線要重新解算，解算后會影響到相關(guān)環(huán)閉 合差，所以處理需要反復(fù)進行。 作為一般的原則， 首先處理相對閉合差較大的環(huán)， 然后處理環(huán)閉合差較小的環(huán)。（2）、整理歸納超限閉合環(huán)，分析是否涉及到一條共同基線，例如幾組超限 閉合環(huán)（ J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、,（J012，J020，J015）就涉 及到共同基線 J012J015，這條基線有問題的可能性就較大。（3）、處理時首先分析可能有問題的基線是否必要，如果是連接兩個不

3、相鄰 的點，并且涉及到環(huán)甚多，則可以直接將其刪除。井研算例網(wǎng)形復(fù)雜回路眾多， 一般可直接刪除不合格基線。（4）、如果一個閉合差超限的環(huán)，相關(guān)基線均不能簡單刪除（刪除后影響圖 形結(jié)構(gòu)，減少了重要環(huán)路） ，應(yīng)該改變基線解算參數(shù)，重新計算相關(guān)基線。方法 是在網(wǎng)圖上選中重解基線， 重新設(shè)置高度角， 歷元間隔、參考星等設(shè)置，點擊“基 線解算”“解算選擇基線” 。（5）、基線解算的精度指標 rms 和 ratio 是基線解算質(zhì)量的參考指標，前者 是中誤差，后者是方差比 （ ,rms 越小，表明基線解算質(zhì) 量越高， ratio 越大，表明整周未知數(shù)解算越可靠，所以重解基線，要關(guān)注這兩 項指標，但是這兩項指標

4、只作參考，最重要的指標還是閉合差。（6）、如果反復(fù)修改設(shè)置重解基線后，仍不能減小環(huán)閉合差，則可將閉合差 超限環(huán)中的基線， 分別與周邊的基線組成閉合環(huán)， 檢查其閉合差。 如果僅涉及到 其中一條基線的環(huán)閉合差超限，則可以將這條基線刪除。（7）、檢查環(huán)閉合差時，可能會出現(xiàn)兩個相同頂點的環(huán)，閉合差一個超限， 一個不超限。 這是因為某一條基線存在重復(fù)基線。 這時可以刪除超限環(huán)中的重復(fù) 基線。3、三維基線自由網(wǎng)平差（1）、三維基線自由網(wǎng)平差目的是檢查觀測值質(zhì)量，及獲取高程擬合所需大 地高平差值。 GPS坐標是 WGS84系統(tǒng)， GPS工程控制網(wǎng)需要轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)刈鴺讼?統(tǒng)，所以都是在高斯平面上進行平差。 平差

5、中未知參數(shù)除了坐標改正數(shù)外， 還設(shè) 置了平面坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。 進行二維平差，要將 GPS三維基線向量投影到高斯平面 上，轉(zhuǎn)換時要使用沒有加平差改正數(shù)的原始三維基線向量。（2）、三維平差不包含外部約束條件，平差合格就說明觀測質(zhì)量合格。規(guī)范 對于點位中誤差的要求沒有明確規(guī)定， 所以三維基線平差后精度檢驗， 主要指標 也是邊長（基線）相對中誤差，而一般基線計算后環(huán)閉合差合格，三維平差后基 線相對中誤差就會合格。4、二維基線向量平差 由于經(jīng)過三維平差檢驗，所以如果三維平差精度很好，而二維平差精度不合 格，則應(yīng)該是已知數(shù)據(jù)的問題。這時可以嘗試以下處理方法：（1）、如果只有 12 個已知點，屬于自由網(wǎng)平差。

6、 2個點時因為平差設(shè)置尺 度和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，所以仍然是自由網(wǎng)平差， 平差精度不會受已知點數(shù)據(jù)誤差影響 （條 件是問題是誤差而不是錯誤， 若出現(xiàn)錯誤， 尺度比參數(shù)會較大， 這些參數(shù)在平差 報告二維平差參數(shù)中可以看到 ）。所以已知點較多，二維平差不合格時，可以輸 入一個已知點做自由網(wǎng)平差， 然后根據(jù)已知點坐標計算兩兩間邊長， 和 GPS網(wǎng)平 差坐標計算的邊長進行對比， 如果和某一已知點相關(guān)的邊， 兩種邊長比值與其它 邊有明顯差異時，這個點就可能是有問題的點。但是這種方法只能識別錯誤點， 對于精度不高的點，難以識別出來。（2）、輸入全部已知點坐標自由網(wǎng)平差值和已知值，做最小二乘轉(zhuǎn)換，如果 轉(zhuǎn)換后某一個點

7、已知值和轉(zhuǎn)換值坐標差較大， 這個點就可能是精度較差的點， 在 已知點較多，精度差的點是孤立值的情況下，這種方法有可能能夠確定問題點。（3）、如果查不出孤立的錯誤或精度不高的已知點，可以放棄作強制約束平 差。先做二維自由網(wǎng)平差， 然后輸入全部已知數(shù)據(jù)， 對二維平差值做 最小二乘平 面坐標轉(zhuǎn)換 ，平差后已知點采用轉(zhuǎn)換值。 這種方法既可以將 GPS網(wǎng)納入當(dāng)?shù)刈鴺?系統(tǒng)，又能不受較低精度已知點影響，能夠保持 GPS網(wǎng)較高的相對精度。5、高程擬合高程擬合的質(zhì)量可以通過分析已知點擬合值和已知值的差異 （殘差）來判斷， 差值小擬合質(zhì)量高， 反之則是擬合質(zhì)量差。 對于控制面積較小的控制網(wǎng)， 擬合質(zhì) 量差一般是

8、已知點高程有問題，查找有問題點的方法類似于二維平面控制網(wǎng)平 差。二、COMPASS軟件1、軟件區(qū)分字母大小寫，例如 J00 和 j00，軟件視為兩個不同點。同點不同 名，或者同名不同點，會導(dǎo)致難以預(yù)料的結(jié)果，所以導(dǎo)入數(shù)據(jù)前必須檢查處理。2、軟件有時候會出現(xiàn)概略位置解算錯誤，情況分為兩種： A、提示兩個重復(fù) 觀測的點，距離多少米，可能不是同一點。 B、網(wǎng)圖上顯示的位置明顯不符（可 能偏離明顯）。處理方法：對于第一種情況，經(jīng)過查實確實是同一點，可以不理會。對于第 二種情況，可以先將這個點刪除，再重新單獨導(dǎo)入，可能就會正常了。3、COMPASS軟件 沒有輸出高程擬合已知點殘差 ，并且從井研計算數(shù)據(jù)來

9、看， 和南方軟件 GNSSADJ4.0平面數(shù)據(jù)相差不大， 而高程擬合數(shù)據(jù)相差較大， 相當(dāng)部分 點相差幾十公分。4、基線解算不合格重新設(shè)置時效果明顯，并且單獨計算并顯示指定環(huán)閉合 差的功能， 對于處理超限閉合環(huán)非常方便。 操作方法是綜合網(wǎng)圖上選擇相應(yīng)的基 線閉合環(huán)，重新解算后，點擊“檢查”“搜索選定基線的閉合差” ，系統(tǒng)即彈 出對話框，顯示閉合環(huán)極限解值、精度信息及相對閉合差等信息。5、COMPASS軟件有一項統(tǒng)計檢驗（ X 檢驗），這項檢驗較嚴格，一般很難合 格。目前國家規(guī)范沒見關(guān)于 X 檢驗的規(guī)定， 所以可以選擇不輸出此項目 （在網(wǎng)平 差設(shè)置對話框中設(shè)置） 。6、當(dāng)檢查處理完指定閉合環(huán)后，選

10、擇“檢查”“自動搜索基線閉合差” 復(fù)查時，仍會看到存在閉合環(huán)相對閉合差超限， 很可能就是某些基線有重復(fù)基線， 重復(fù)基線中的一條造成了環(huán)閉合差超限 （當(dāng)用鼠標點擊基線， 基線顏色沒有明顯 變化時，如果不是沒有點中，那么很可能就是存在重復(fù)基線 ）。則是應(yīng)將重復(fù)基 線中的一條刪除，方法是在綜合網(wǎng)圖視圖點中基線，再點擊“查看”“轉(zhuǎn)樹型 視圖”，則系統(tǒng)直接顯示選中基線數(shù)據(jù)。根據(jù)基線名后面附加的擴展名，判斷出 欲刪除的基線，點擊右鍵選擇刪除即可。7、如果觀測數(shù)據(jù)量較大， 點擊“檢查”“自動搜索基線閉合差”時，可 在“檢查”“閉合差檢查設(shè)置”中，設(shè)置輸出最小 ppm和閉合差值，只輸出閉 合差較大的環(huán)， 可以

11、方便快速找到超限的基線閉合環(huán)。8、查看環(huán)閉合差時，先應(yīng)該刪除上次環(huán)閉合差檢查結(jié)果，否則新的結(jié)果會 增添到原結(jié)果后面。9、沒有解算新增基線功能，又不能再基線列表中批量選擇基線，只能在網(wǎng) 圖上選擇，所以不方便分階段解算。10、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和基線解算速度較快。11、二維平差輸入已知點坐標方法是：（1）、在樹型視圖窗口左側(cè)查找點擊測站點，窗口右側(cè)即加色突出顯示測點 基本解算信息框，在測點信息框內(nèi)點擊右鍵，選擇“屬性” ，系統(tǒng)即彈出設(shè)置窗 口。（2）、在綜合網(wǎng)圖中點擊要輸入已知點坐標的點，然后點擊“查看”“轉(zhuǎn) 到樹型視圖”，系統(tǒng)就會自動定位到測點基本解算信息框，以后操作方法就如同 （1）。12、沒有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

12、 rinex 工具，但是華測網(wǎng)站有專用工具。三、華測 CGO軟件1、基線解算后環(huán)閉合差很小，但是環(huán)閉合超顯示超限 ,不知原因。2、分段計算加入新觀測數(shù)據(jù)后，原本刪除的基線又被恢復(fù)，是一個很大的 缺陷。3、沒有計算指定環(huán)閉合差計算功能，對于分析基線質(zhì)量不方便。4、有時候出現(xiàn)點名顯示錯誤，如 J2023075.13O，顯示為 J2023075（ 可以在樹形視圖左側(cè)觀測數(shù)據(jù)文件欄目選中后修改 ）。5、對南方接收機數(shù)據(jù)兼容性很差，單算南方數(shù)據(jù)或華測數(shù)據(jù)很正常，混算 包括先算南方（華測）后加入華測（南方）接收機數(shù)據(jù)，結(jié)果環(huán)閉合差超限多而 數(shù)值很大，重新解算基線處理沒什么效果，因而井研數(shù)據(jù)沒有解算成功。6

13、、數(shù)據(jù)輸入和基線解算速度都較慢。四、南方平差軟件1、功能較強大，尤其是基線解算中“新增基線解算” 、“不合格基線解算” ， 等功能，非常方便。2、可以導(dǎo)入已經(jīng)解算的部分基線，非常方便大數(shù)據(jù)量控制網(wǎng)分階段解算。3、當(dāng)已知點只有兩個時， 二維基線向量改正數(shù)全部為 0，估計應(yīng)該是在三維 基線向量投影到二維時，使用了平差后的基線向量， 這應(yīng)該屬于算法錯誤 。4、基線解算改變解算條件時，效果不明顯。五、中海達軟件 HGO1、計算速度較快 ,基線解算質(zhì)量優(yōu)于其它軟件。2、功能較強，基線處理較方便，例如點擊超限閉合環(huán)，左側(cè)菜單即彈出相 關(guān)基線，很方便重新解算或刪除。3、Rinex數(shù)據(jù)格式必須是“ J012291D.13O”,對于華測數(shù)據(jù) ”J0122911D.13O”， 軟件把點名看作 J0122911，因此必須要處理。4、發(fā)現(xiàn)圖形顯示有問題，例如網(wǎng)圖打不開或找不到了