第九章_GPS測量數(shù)據(jù)處理(特別好)

1、第九章第九章GPSGPS測量數(shù)據(jù)處理測量數(shù)據(jù)處理 Data Process Slide 2 Outline 概述概述 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 基線解算基線解算 網(wǎng)平差網(wǎng)平差 Slide 3 一、概述 數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理的任務(wù)任務(wù) 數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理的流程流程 軟件軟件介紹介紹 Slide 4 1、數(shù)據(jù)處理的任務(wù) 數(shù)據(jù)處理的任務(wù)： 由GPS接收機(jī)采集的觀測值， 通過數(shù)據(jù)處理，獲得GPS網(wǎng)中各 點(diǎn)的坐標(biāo) 本章的研究對象： GPS基線向量網(wǎng)，靜態(tài)觀測 Time (0) Time (i) Slide 5 2、數(shù)據(jù)處理的理論基礎(chǔ) 相對定位的原理和數(shù)學(xué)模型 測量平差的理論（

2、間接平差） 坐標(biāo)系統(tǒng)，高程系統(tǒng) Slide 6 GPS GPS觀測數(shù)據(jù)的分流和處理：觀測數(shù)據(jù)的分流和處理： 3、數(shù)據(jù)處理的流程 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸預(yù)處理預(yù)處理基線解算基線解算 實(shí)時(shí)定位實(shí)時(shí)定位 GPS網(wǎng)平差網(wǎng)平差 Slide 7 4、軟件介紹 精密后處理軟件 GAMITGAMIT、GIPSYGIPSY、BERNESBERNES 商用軟件 Trimble： TGO Ashtech： Solution Javad : PCCDU 其它 國內(nèi)GPS有關(guān)高校、公司自行開發(fā) Slide 8 二、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備二、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分流數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分流 數(shù)據(jù)的預(yù)處理數(shù)據(jù)的預(yù)處理 Slide

3、 9 1 1、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸(9.1.1)(9.1.1) 主要任務(wù): 將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中 文件格式 本機(jī)格式：二進(jìn)制文件 RINEX格式：ASCII文件，通用格式 Slide 10 觀測數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù) 文件內(nèi)容 觀測值文件：原始測距觀測值（偽距、載波相位） 星歷文件：衛(wèi)星軌道信息 電離層參數(shù)和UTC參數(shù)文件：電離層改正參數(shù)和時(shí)間轉(zhuǎn)換參數(shù) 測站信息文件：測站名稱、觀測時(shí)間、天線高等 Slide 11 2 2、預(yù)處理、預(yù)處理(9.1.2)(9.1.2) 對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波，對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波，剔除粗差剔除粗差，刪除無效，刪除無效 無用數(shù)據(jù)；無用數(shù)據(jù)； 統(tǒng)一數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式文件格式，將

4、各類接收機(jī)的數(shù)據(jù)文，將各類接收機(jī)的數(shù)據(jù)文 件加工成彼此兼容的標(biāo)準(zhǔn)化文件；件加工成彼此兼容的標(biāo)準(zhǔn)化文件； 診斷整診斷整周跳周跳變點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)整周跳變，使變點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)整周跳變，使 觀測值復(fù)原；觀測值復(fù)原； 對觀測值進(jìn)行各種對觀測值進(jìn)行各種模型改正模型改正，最常見的是大，最常見的是大 氣折射模型改正。氣折射模型改正。 預(yù)處理的主要目的是凈化觀測值，提高觀測值的“精度”。 Slide 12 * *數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一 GPSGPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化 v目的：簡便計(jì)算，節(jié)省內(nèi)存 解決因時(shí)段、來源不同而產(chǎn)生的差異 得到某一時(shí)間段內(nèi)平滑的軌道數(shù)據(jù) v方法：用一多項(xiàng)

5、式擬合觀測時(shí)段內(nèi)的星歷數(shù)據(jù) ),( .)( 2 210 zyxi tatataatP n iniiii Slide 13 * *數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一 衛(wèi)星鐘差的標(biāo)準(zhǔn)化衛(wèi)星鐘差的標(biāo)準(zhǔn)化 v目的：解決因時(shí)段、來源不同而產(chǎn)生的差異 得到某一時(shí)間段內(nèi)平滑的鐘差數(shù)據(jù) v方法：一般用一多項(xiàng)式擬合 2 02010 )()(ttattaats Slide 14 * *數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式的統(tǒng)一 觀測文件的標(biāo)準(zhǔn)化觀測文件的標(biāo)準(zhǔn)化 v記錄格式的統(tǒng)一 v記錄項(xiàng)目的統(tǒng)一 v采樣密度的統(tǒng)一 v觀測值數(shù)據(jù)單位的統(tǒng)一 Slide 15 三、基線解算三、基線解算(9.2)(9.2) 基線解算的基線解

6、算的原理原理 基線解算的基線解算的質(zhì)量控制質(zhì)量控制 基線解算的基線解算的影響因素分析影響因素分析 Slide 16 1 1、基線解算的原理、基線解算的原理 觀測值 載波相位觀測值、偽距觀測值 其它數(shù)據(jù) 測站信息（儀器類型，天線類型，天線高信息等） 星歷（精密星歷或廣播星歷） 結(jié)果 基線向量（X, Y, Z） 精度評定 R1 R2 23 S j S k 圖2.3.18 站星雙差 Slide 17 基線向量解基線向量解 基線邊長基線邊長基線向量基線向量 基線邊長（左）與基線向量（右）基線邊長（左）與基線向量（右） u基線邊長與基線向量基線邊長與基線向量 T iiii XYZ b T iiii BL

7、H b T iiii NEU b Slide 18 (1)(1)基線解算原理：相對定位基線解算原理：相對定位 一般的數(shù)據(jù)處理軟件都采用站星雙差觀測值一般的數(shù)據(jù)處理軟件都采用站星雙差觀測值 )()()()()( 1212 121212 kkjj i k i k i j i j i kj NNNN ttttt 的幾何距離、對衛(wèi)星、：測站、kjtttt i k i k i j i j 21)()()()( 2121 R1 R2 23 S j S k 圖2.3.18 站星雙差 kj i k i j i k i j i kj Nttttt 12221112 )()()()()( 2 2 2 2 2 2

8、2 2 2 0 22 )()()( )()(dZ t Zz dY t Yy Xd t Xx tt i k s i k s i k s i k i k 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 22 )()()( )()(dZ t Zz dY t Yy Xd t Xx tt i j s i j s i j s i j i j k l2 j l2 k m2 j m2 k n2 j n2 Slide 19 基線解算原理：相對定位基線解算原理：相對定位 一般的數(shù)據(jù)處理軟件都采用站星雙差觀測值一般的數(shù)據(jù)處理軟件都采用站星雙差觀測值 R1 R2 23 S j S k 圖2.3.18 站星雙差 線性化： kj

9、jkjkjk i k i j i k i j i kj NdZnndYmmdXll ttttt 12222222222 0 2 0 21112 )()()( )()()()()( kj i k i j i k i j i kj Nttttt 12221112 )()()()()( Slide 20 直接解算基線向量直接解算基線向量 )()()()()( 1212 121212 kkjj i k i k i j i j i kj NNNN ttttt b ij ij ijkjkjij l N z y x cbav 12 12 12 12 12 12121212 ) 1( b k b 1 k 1

10、k 2 k 12 k ( (對于兩個(gè)測站、一顆衛(wèi)星對于兩個(gè)測站、一顆衛(wèi)星) ) p128 b b kk k k jj j j )(2/(sec2/1 )(2/(sec2/1 0 2 0 1 2 12 0 2 0 1 2 12 9-10 9-11 Slide 21 最小二乘法解算最小二乘法解算 m m mmmm l l l N N N z y x cba cba cba v v v 1 12 13 12 12 12 1 12 13 12 12 12 12 12 12 1 12 1 12 1 12 13 12 13 12 13 12 12 12 12 12 12 12 1 12 13 12 12

11、12 100 010 001 一個(gè)歷元：對于兩個(gè)測站、一個(gè)歷元：對于兩個(gè)測站、m m顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星， )()()()( 1121112112 tLtXtAtV Slide 22 最小二乘法解算最小二乘法解算 對于兩個(gè)測站、對于兩個(gè)測站、m m顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，n n個(gè)歷元：個(gè)歷元： )()()()( )()()()( )()()()( 121212 2122212212 1121112112 nnnn tLtXtAtV tLtXtAtV tLtXtAtV PlBPBx Bxv TT1 )( L f m pvv T 0 驗(yàn)后單位權(quán)中誤差：驗(yàn)后單位權(quán)中誤差： 平差值的協(xié)因數(shù)陣：平差值的協(xié)因數(shù)陣： 1

12、 )( PBT x Q Slide 23 2 12 2 12 2 12 )()()(zyxb 基線長度精度評定基線長度精度評定 )(10 )( 6 0 121212 ppm b m f Qmm fQfQ zyxfb b b bbb XX T bb T 求基線向量長度的相對中誤差：求基線向量長度的相對中誤差： 12 0 0 12 12 0 0 12 12 0 0 12 0 2 12 0 12 2 12 0 12 2 12 0 12 )()()( z b z y b y x b x bb zzyyxxb 平差值的平差值的 函數(shù)函數(shù) 基線向量基線向量 改正數(shù)改正數(shù) 基線長度基線長度 改正數(shù)改正數(shù) 基

13、線向量基線向量 基線長度基線長度 Slide 24 (2)(2)考慮整周模糊度？考慮整周模糊度？ 121212 LXAV 為整數(shù)：整周模糊度未知數(shù)， 實(shí)數(shù)：基線向量未知數(shù)，為 由兩類未知數(shù)組成 N C X X X: 采用最小二乘法不能直接解算出模糊度的整數(shù)結(jié)果采用最小二乘法不能直接解算出模糊度的整數(shù)結(jié)果 ij ij ijkjkjij l N z y x cbav 12 12 12 12 12 12121212 ) 1( Slide 25 模糊度解算的意義模糊度解算的意義 初始化初始化 影響最終基線解算的精度影響最終基線解算的精度 100 次試驗(yàn) 2.2 km 基線 雙頻相位數(shù)據(jù) 7 顆衛(wèi)星 浮

14、點(diǎn)解/實(shí)數(shù)解固定解/整數(shù)解 Slide 26 第一步是獲得實(shí)數(shù)解（浮點(diǎn)解（浮點(diǎn)解 ） 第二步是通過搜索找到滿足下列關(guān)系的模糊度參 數(shù)的整數(shù)值 第三步獲得位置向量的整數(shù)解（固定解）（固定解） (3)(3)基線解算基線解算 NC BXAXY NN X Q N X C X min 1 NXQNX N X N NN ) ( 1 N XX CCC XNQQXNXX NNCN Slide 27 實(shí)例實(shí)例 min 1 NXQNX N X N NN 最小次最小 PVVPVVRATIO TT / v反映了所確定的整周模糊度的可靠 性，該值總大于1，越大越可靠 Slide 28 練習(xí)題練習(xí)題 1. 基線向量解算需

15、要用到哪些數(shù)據(jù)？ 2. 關(guān)于基線解算，試總結(jié)一下規(guī)范對它 的成果質(zhì)量有哪些規(guī)定？ 3. 固定解和浮動(dòng)解有什么區(qū)別? GPSGPS測量數(shù)據(jù)處理測量數(shù)據(jù)處理TGO Slide 30 1、準(zhǔn)備資料 外業(yè)觀測文件 外業(yè)測量手簿整理（天線高） 控制點(diǎn)資料 Slide 31 2、TGO處理流程 軟 件 流 程 坐標(biāo)系統(tǒng)編輯 建立項(xiàng)目 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 基線解算 質(zhì)量控制 網(wǎng)平差 Slide 32 第一步：坐標(biāo)系統(tǒng)編輯 TGO/功能/Coordinate System Manager，進(jìn)入坐標(biāo)管理器 Slide 33 第二步：新建項(xiàng)目 v新建項(xiàng)目，選擇米制模板，命名，改變坐標(biāo)系統(tǒng)； Slide 34 第三步：導(dǎo)入數(shù)

16、據(jù) v導(dǎo)入所有的數(shù)據(jù)，根據(jù)天線高紀(jì)錄編輯點(diǎn)名，天線類型，量測方式，天線高 Slide 35 導(dǎo)入數(shù)據(jù) v對于投影提示確認(rèn)；顯示網(wǎng)型；在視圖中的點(diǎn)標(biāo)記中選擇名稱 顯示點(diǎn)名稱 Slide 36 第四步：處理基線 v設(shè)置基線解算的控制參數(shù)； v可按照默認(rèn)的或修改： （1）高度角限制 （2）編輯因子 Slide 37 基線處理小結(jié) v比率越大越好；比率越大越好； v參考變量和參考變量和RMSRMS越小越好越小越好 v限差在限差在“基線處理形式基線處理形式”中設(shè)定中設(shè)定 v處理所有的GPS基線，并查看處理質(zhì)量 Slide 38 使用時(shí)間線編輯器 Slide 39 調(diào)整未通過的基線 對于結(jié)果不好的基線：

17、v打開“時(shí)間線”，根據(jù)衛(wèi)星信號的連續(xù)性選擇剔除部分觀測值（有周跳）。 Slide 40 察看基線報(bào)告中的殘差 v選中一條基線，打開基線處理報(bào)告 v查看殘差圖，對于有比較大的殘差的衛(wèi)星，到時(shí)間線上去刪除部分觀 測值。 Slide 41 檢查閉合差 v在“報(bào)告”“設(shè)置”閉合環(huán)報(bào)告：對于長基線選擇比率，設(shè) 置10 v打開GPS閉合差報(bào)告，查看是否有失敗的記錄 v如果有繼續(xù)編輯基線 Slide 42 檢查閉合差 v選擇重復(fù)基線，閉合環(huán) v報(bào)告導(dǎo)出基線向量 vexcel手工檢查是否合格。 Slide 43 *比較：TGO與中海達(dá) v流程上？ v如果某些基線解算失敗，在編輯衛(wèi)星的時(shí)候 功能強(qiáng)大（衛(wèi)星時(shí)間圖

18、，殘差值，信噪比） v輸出重復(fù)基線，閉合差復(fù)雜（手工EXCEL） v規(guī)范的等級不明確 Slide 44 總結(jié)：基線解算階段的質(zhì)量控制總結(jié)：基線解算階段的質(zhì)量控制 質(zhì)量控制的目的 為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理分析提供合格的基線向量結(jié)果 質(zhì)量控制的內(nèi)容 質(zhì)量評定質(zhì)量評定通過一系列的指標(biāo)，對基線向量 結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)不合格的基線。 質(zhì)量改善質(zhì)量改善通過數(shù)據(jù)處理的手段，提高基線 向量的質(zhì)量。 Slide 45 質(zhì)量控制的指標(biāo)質(zhì)量控制的指標(biāo) (1)單位權(quán)方差因子 (2)觀測值的RMS (3) RATIO (4)同步環(huán)閉合差 (5)異步環(huán)閉合差 (6)重復(fù)基線較差 相對指標(biāo)相對指標(biāo) 半相對，半相對， 半絕對指

19、標(biāo)半絕對指標(biāo) 絕對指標(biāo)絕對指標(biāo) 相對指標(biāo)無法確切判定質(zhì)量合格與否 半相對，半絕對可確切判定質(zhì)量是否不合格，不可確切判定質(zhì)量合格 絕對指標(biāo)可確切判定質(zhì)量合格與否 Slide 46 （1 1）單位權(quán)方差因子）單位權(quán)方差因子 f PVV T 0 定義定義 又稱為參考因子/參考方差 一定程度的反映了觀測值質(zhì)量的好壞 觀測值 的權(quán) 觀測值 的殘差 自由度 Slide 47 （2 2）觀測值的）觀測值的RMS RMS 1 n VV RMS T 定義定義 一般認(rèn)為，RMS越小越好 一定程度的反映了觀測值質(zhì)量的好壞 觀測值 的殘差 觀測值 數(shù)目 Root Mean Square 均方根均方根 “RMS：單頻0

20、.03米,不能大于0.04米,雙頻0.02米，不能大于0.03” Slide 48 （3 3）RATIORATIO 定義定義 反映了所確定的整周模糊度的可 靠性，該值總大于1，越大越可靠 最小次最小 PVVPVVRATIO TT / “RATIO：應(yīng)大于3,不能小于1.5米” Slide 49 舉例說明：舉例說明： Slide 50 舉例說明舉例說明 Slide 51 （4 4）同步環(huán)閉合差同步環(huán)閉合差 v定義由同步基線所組成的閉合環(huán)的閉合差 v特點(diǎn) -理論上，由于同步觀測基線具有內(nèi)在的聯(lián)系，該值應(yīng)總 為0； -實(shí)踐上，只要模型正確，數(shù)據(jù)處理無誤，即使觀測質(zhì)量 很差，也很小； -若超限，說明基

21、線中至少一條錯(cuò)誤 -若合格，不能說明基線質(zhì)量都合格 ZYX ZYX , 限差規(guī)定限差規(guī)定p122 5 n Wx 5 3n W 222 z W y W x WW 5 n Wy 5 n Wz 1 B 2 B 3 B n B Slide 52 規(guī)范要求規(guī)范要求 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（測量規(guī)范（GB/T 18314 2001） Slide 53 （5 5）異步環(huán)閉合差）異步環(huán)閉合差 v定義由非同步（獨(dú)立）的基線所組成的閉 合環(huán)的閉合差 v特點(diǎn) -滿足限差要求時(shí)，說明組成異步環(huán)的基線的質(zhì)量都合格 -不滿足限差要求時(shí)，說明至少一條基線向量的質(zhì)量不合 格 -要確定哪些基線質(zhì)量不合格，

22、可以通過多個(gè)相鄰的異步 環(huán)或重復(fù)基線判斷 ZYX ZYX , Slide 54 （6 6）重復(fù)基線互差）重復(fù)基線互差 v定義不同觀測時(shí)段，對同一條觀測基線的 結(jié)果，即重復(fù)基線，這些結(jié)果之間的差異即重復(fù) 基線互差 v特點(diǎn) -滿足限差要求時(shí)，說明組成基線的質(zhì)量合格 -不滿足限差要求時(shí)，說明至少一條基線向量的 質(zhì)量不合格 Slide 55 規(guī)范要求規(guī)范要求 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（測量規(guī)范（GB/T 18314 2001） Slide 56 影響基線解算結(jié)果的因素影響基線解算結(jié)果的因素 基線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確 少數(shù)衛(wèi)星的觀測時(shí)間太短，導(dǎo)致這些 衛(wèi)星的整周模糊度無法準(zhǔn)確

23、確定 在整個(gè)觀測時(shí)段里，有個(gè)別時(shí)間段里 周跳太多。導(dǎo)致周跳修復(fù)不完善。 在觀測時(shí)段里，多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重， 觀測值的改正數(shù)普遍較大。 對流層或電離層折射影響過大。 Slide 57 影響因素的判別影響因素的判別 起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確 ？ 觀測時(shí)間太短 衛(wèi)星可見視 圖 周跳太多 多路徑效應(yīng)嚴(yán)重 對流層或電離層折射影響過大 殘差圖 Slide 58 衛(wèi)星可見視圖衛(wèi)星可見視圖 Slide 59 殘差圖反映的基線解算質(zhì)量殘差圖反映的基線解算質(zhì)量 殘差圖就是根據(jù)觀測值的殘差繪制的一種圖表。 殘差（周） 時(shí)間 0.00 0.10 0.10 SV12-SV15 殘差（周） 時(shí)間 0.00 100.00 2 -10

24、0.00 SV12-SV15 殘差（周） 時(shí)間 0.00 1.00 1.00 SV12-SV25 T1 （周 ） T2 （周 ） Slide 60 改善質(zhì)量的方法改善質(zhì)量的方法 刪衛(wèi)星； 截時(shí)段； 改變截止高度角； 改變其他控制參數(shù)； 數(shù)據(jù)刪除的標(biāo)準(zhǔn)：編輯因子 RATIO的閾值 大氣折射延遲改正方法或模型 Slide 61 基線解算基線解算 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 預(yù)處理預(yù)處理 基線解算基線解算 網(wǎng)平差網(wǎng)平差 三差三差 基線解算基線解算 質(zhì)量評定質(zhì)量評定 ij ij ijkjkjij l N z y x cbav 12 12 12 12 12 12121212 ) 1( Ratio

25、Ratio 重復(fù)基線重復(fù)基線 同步環(huán)同步環(huán) 異步環(huán)異步環(huán) RMSRMS 調(diào)整參數(shù)；調(diào)整參數(shù)； 刪除低質(zhì)量觀測刪除低質(zhì)量觀測 yes no Slide 62 練習(xí)與思考練習(xí)與思考 1. 基線解算是在什么坐標(biāo)系下進(jìn)行的？ 2. GPS測量以后能得到控制點(diǎn)的WGS-84精確坐標(biāo)嗎？ 3. 同一條基線在WGS-84坐標(biāo)系下和在北京54坐標(biāo)系下的基線 向量一樣嗎？ Slide 63 四、四、GPSGPS定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換P132 T iiii XYZ b T iiii BLH b T iiii NEU b Slide 64 轉(zhuǎn)換的區(qū)別轉(zhuǎn)換的區(qū)別 坐標(biāo)系變換坐標(biāo)系變換 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換

26、Slide 65 基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換 空間直角坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系 平面直角坐標(biāo)系 空間直角坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系 平面直角坐標(biāo)系 基準(zhǔn)一基準(zhǔn)一 基準(zhǔn)二基準(zhǔn)二 Slide 66 七參數(shù)模型七參數(shù)模型 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 A A A A A A xyz B B B B B B ZZ YY XX RRRm ZZ YY XX 0 0 0 0 0 0 )()()()1 ( 基線轉(zhuǎn)換。基線轉(zhuǎn)換。P20 P133，134 A A A xyz Z Y X B B B Z Y X RRRm T T T Z Y X )()()()1 ( A A A xyz Z Y X B B B Z Y X RRRm T T T Z

27、 Y X 0 0 0 0 0 0 )()()()1 ( 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 Slide 67 實(shí)際中使用七參數(shù)的問題實(shí)際中使用七參數(shù)的問題 T iiii XYZ b 七參數(shù)模型七參數(shù)模型 轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù) 公共點(diǎn)公共點(diǎn) ),(ZYX ),(HLB ),(Hyx Slide 68 三維問題轉(zhuǎn)化為二維問題三維問題轉(zhuǎn)化為二維問題 T iiii XYZ b yxb HLBZYX, yxLB, 二維基線向量二維基線向量 三維基線向量三維基線向量 P134 135 136 Slide 69 說明說明 P134， P135， P136， 利用一個(gè)公共點(diǎn)將利用一個(gè)公共點(diǎn)將GPSGPS網(wǎng)平移到地面網(wǎng)；網(wǎng)平移到地面

28、網(wǎng)； 利用一條公共基線旋轉(zhuǎn)；利用一條公共基線旋轉(zhuǎn)； 利用地方橢球參數(shù)計(jì)算大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo)利用地方橢球參數(shù)計(jì)算大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo), , 投影成二維坐標(biāo)；投影成二維坐標(biāo)； 9-41 9-47 9-50 Slide 70 結(jié)論結(jié)論: :二維平差二維平差/ /坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 利用公共點(diǎn)求兩個(gè)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換 m xy yx y x y x tt tt ts / / 尺度差尺度差 殘余的定向差殘余的定向差 轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換后的GPS 基線向量基線向量 地面坐標(biāo)系下地面坐標(biāo)系下 的基線向量的基線向量 （待求）（待求） 9-79 Slide 71 軟件處理中的解決軟件處理中的解決 T iiii XYZ b y

29、xb 引入已知點(diǎn)引入已知點(diǎn) 得到各點(diǎn)的坐標(biāo)得到各點(diǎn)的坐標(biāo) 地方坐標(biāo)系的參數(shù)地方坐標(biāo)系的參數(shù) Slide 72 五、五、GPSGPS定位數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)平差定位數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)平差 概述 GPS網(wǎng)平差的分類 無約束平差 約束平差 聯(lián)合平差 GPS網(wǎng)平差的處理過程 Slide 73 1 1、概述、概述 數(shù)據(jù)處理 基線解算基線解算 網(wǎng)平差網(wǎng)平差 ZYX, ZYX, 原始觀測值原始觀測值 網(wǎng)平差需要解決的問題：網(wǎng)平差需要解決的問題： 消除GPS網(wǎng)幾何上的不一致性 閉合條件 重復(fù)條件 附合條件 評定GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度 確定點(diǎn)在指定參照系下的坐標(biāo) 引入位置基準(zhǔn) 引入其它的起算條件 Slide 74 2 2、網(wǎng)平

30、差的分類、網(wǎng)平差的分類 根據(jù)平差的維數(shù)根據(jù)平差的維數(shù) 三維平差：在三維空間中進(jìn)行 二維平差：在二維平面上進(jìn)行 根據(jù)參與平差的觀測值和約束條件根據(jù)參與平差的觀測值和約束條件 自由網(wǎng)平差:觀測值全為GPS觀測值，已知條件不使網(wǎng)產(chǎn) 生由非觀測量所引其的變形 約束平差:觀測值全為GPS觀測值；已知條件使網(wǎng)產(chǎn)生由 非觀測量所引其的變形 聯(lián)合平差:觀測觀測值除了GPS觀測值已外，還包括其它 常規(guī)幾何觀測值 Slide 75 TGO第五步：自由網(wǎng)平差 v選擇基準(zhǔn) v編輯平差樣式，修改天線高度誤差0.002，對中誤差0.001 v進(jìn)行平差 v平差結(jié)束后，查看平差報(bào)告是否通過 Slide 76 TGO第六步：約

31、束平差 n在平差平差/ /基準(zhǔn)基準(zhǔn)選擇當(dāng)?shù)赝队盎鶞?zhǔn)當(dāng)?shù)赝队盎鶞?zhǔn)。 n選擇平差選擇平差/ /觀測值，輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)觀測值，輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)。 Slide 77 TGO進(jìn)行約束平差進(jìn)行約束平差 進(jìn)行平差，通過結(jié)果報(bào)告看未知點(diǎn)坐標(biāo)，及坐標(biāo)誤差分量、 邊長相對中誤差等。 Slide 78 中海達(dá)軟件中海達(dá)軟件 Slide 79 GPS中的網(wǎng)平差過程中的網(wǎng)平差過程 三維自由網(wǎng)三維自由網(wǎng) 平差平差 二維約二維約 束平差束平差 基線解算基線解算 坐標(biāo)結(jié)果坐標(biāo)結(jié)果 檢測觀測的精度檢測觀測的精度 引入起算數(shù)據(jù)引入起算數(shù)據(jù) Slide 80 3 3、三維無約束平差、三維無約束平差 定義定義： 平差在WGS-84三維

32、空間直角坐標(biāo)系下進(jìn)行，平差 時(shí)不引入使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外 部約束條件 作用作用： 評定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除GPS觀測 值中可能存在的粗差 Slide 81 )()( )()( )()( 00 00 00 ijij ijij ijij ZiZjZij YiYjYij XiXjXij dZdZvZ dYdYvY dXdXvX 網(wǎng)平差的誤差方程網(wǎng)平差的誤差方程 ijij ijij ijij ZZZ YYY XXX 觀測方程觀測方程 誤差方程誤差方程 ijjiij LEdXEdXV 00 00 00 100 010 001 100 010 001 jiij jiij

33、 jiij Z Y X Z Y X Z Y X ZZZ YYY XXX d d d d d d v v v j j j i i i ij ij ij 9-51 ij P Slide 82 * *三維平差中引入基準(zhǔn)三維平差中引入基準(zhǔn) 如果不引入起算基準(zhǔn) PAAN LXAV T 基準(zhǔn)選取的途徑： (1)長時(shí)間單點(diǎn)定位 (2)已知的高級GPS點(diǎn) (3)秩虧自由網(wǎng)平差 EEEEG T . 100.100 010.010 001.001 0 0 0 0 i i i i i i i i i Z Y X Z Y X dZ dY dX 0dBG T 不存在 1 N Slide 83 * *平差以后：統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢

34、驗(yàn)平差以后：統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn) 2 2/1 2 0 2 2/ PVVPVV TT 驗(yàn)后單位權(quán)方差和先驗(yàn)單位權(quán)方差的一致性！ 觀測定權(quán)和模型是否恰當(dāng) 先驗(yàn)的單位權(quán)方差 平差前預(yù)先設(shè)定，通常設(shè) 定為1 檢驗(yàn) 2 目的：目的： Slide 84 * *其他的質(zhì)量控制指標(biāo)其他的質(zhì)量控制指標(biāo) GPS基線向量的殘差（改正數(shù)） 規(guī)范中規(guī)定 在無約束平差中，基線分量的改正數(shù)絕對值 應(yīng)滿足下式: ZYX VVV , 3 3 3 Z Y X V V V 00 00 00 100 010 001 100 010 001 jiij jiij jiij Z Y X Z Y X Z Y X ZZZ YYY XXX d d d

35、d d d v v v j j j i i i ij ij ij Slide 85 TGO第五步：自由網(wǎng)平差 v修改加權(quán)策略，或者禁止粗差基線 ，再進(jìn)行平差 v直到通過 Slide 86 4 4、約束平差、約束平差 在國家（地方）大地坐標(biāo)系中進(jìn)行 約束條件：固定坐標(biāo)、固定大地方 位角和固定空間弦長 分為二維約束平差和三維約束平差 Slide 87 （1 1）三維約束平差）三維約束平差 約束條件是什么？ 觀測值是什么？ 未知數(shù)是什么？ 觀測方程是什么？ 地面坐標(biāo)系下地面坐標(biāo)系下 的長度、方位的長度、方位 WGS-84坐標(biāo)坐標(biāo) 系下的基線向系下的基線向 量量 地方坐標(biāo)系下地方坐標(biāo)系下 的基線向量的

36、基線向量/坐坐 標(biāo)標(biāo) Slide 88 誤差方程誤差方程 jDZYXjG iDZYXiG XRkXX XRkXX ),()1 ( ),()1 ( 0 0 地方坐標(biāo)系的地方坐標(biāo)系的 坐標(biāo)坐標(biāo) 基線向量基線向量 WGS-84 )(,()1 ( iDjDZYXijG XXRkX ijijijjiij LRkXXXV 0 Slide 89 約束條件方程：固定點(diǎn)約束條件方程：固定點(diǎn) T k B000 設(shè)設(shè)k k點(diǎn)為固定點(diǎn)，點(diǎn)為固定點(diǎn)，點(diǎn)在它在地面網(wǎng)中的坐點(diǎn)在它在地面網(wǎng)中的坐 標(biāo)標(biāo) 則其坐標(biāo)約束條件為：則其坐標(biāo)約束條件為： Slide 90 約束條件方程：固定邊長約束條件方程：固定邊長 222 )()()

37、( ikikikik ZYXD 設(shè)已知兩點(diǎn)在地面網(wǎng)中的空間邊長：設(shè)已知兩點(diǎn)在地面網(wǎng)中的空間邊長： 0 000 ik ik ik ik ik ik ik ik ik ik ik D Z Y X D Z D Y D X D Slide 91 約束條件方程：固定方位角約束條件方程：固定方位角 ).(coscossincoscos )sin(cos)( jjkjjkjk kjjjj ik HNLLBBBB LLBHN arctg 設(shè)已知兩點(diǎn)在地面網(wǎng)中的大地方位角設(shè)已知兩點(diǎn)在地面網(wǎng)中的大地方位角： Slide 92 （2 2）二維約束平差）二維約束平差 原因原因： 約束條件：固定坐標(biāo)BJ54/80 觀測

38、值： WGS-84 H不精確，影響平差結(jié)果 高程異常 解決解決 以國家（地方）坐標(biāo)系中的一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知 基線方向作為起算數(shù)據(jù)，將基線向量觀測值轉(zhuǎn)換到 二維平面（或球面）上，然后進(jìn)行二維約束平差， 平差時(shí)僅存在尺度差和定向誤差 P135， P136， Slide 93 說明說明 P134， P135， P136， 利用一個(gè)公共點(diǎn)將利用一個(gè)公共點(diǎn)將GPSGPS網(wǎng)平移到地面網(wǎng)；網(wǎng)平移到地面網(wǎng)； 利用一條公共基線旋轉(zhuǎn)；利用一條公共基線旋轉(zhuǎn)； 利用地方橢球參數(shù)計(jì)算大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo)；利用地方橢球參數(shù)計(jì)算大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo)； 9-41 9-47 9-50 Slide 94 二維約束平差原理二維約束平

39、差原理 觀測方程： 約束條件：邊長，方位角 LSYXX TS 尺度差尺度差 殘余的定向差殘余的定向差 轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換后的GPS 基線向量基線向量 地面坐標(biāo)系下地面坐標(biāo)系下 的基線向量的基線向量 （待求）（待求） m xy yx y x y x tt tt ts / / Slide 95 5 5、GPS網(wǎng)平差的過程網(wǎng)平差的過程 提取基線向量 三維無約束平差 質(zhì)量分析與控制 約束平差/聯(lián)合平差 質(zhì)量分析與控制 三維自由網(wǎng)三維自由網(wǎng) 平差平差 二維約二維約 束平差束平差 基線解算基線解算 坐標(biāo)結(jié)果坐標(biāo)結(jié)果 Slide 96 練習(xí)題練習(xí)題 1 1、約束平差和無約束平差有什么區(qū)別？、約束平差和無約束平差有什么區(qū)別？ 2 2、三維平差和二維平差有什么區(qū)別？、三維平差和二維平差有什么區(qū)別？ 3 3 、基線解算是在、基線解算是在_坐標(biāo)系下進(jìn)行的。三維無約束坐標(biāo)系下進(jìn)行的。三維無約束 平差是在平差是在_坐標(biāo)系下進(jìn)行的。二維約束平差是坐標(biāo)系下進(jìn)行的。二維約束平差是 在在_坐標(biāo)系下進(jìn)行的。坐標(biāo)系下進(jìn)行的。 4 4、無約束平差通過而約束平差未通過，說明、無約束平差通過而約束平差未通過，說明 ？ A A已知數(shù)據(jù)誤差大觀測數(shù)據(jù)誤差大星歷數(shù)已知數(shù)據(jù)誤差大觀測數(shù)據(jù)誤差大星歷數(shù) 據(jù)誤差