GPS網(wǎng)平差軟件_GPSurvey_中的觀測量權配置

1、第26卷第5期2003年10月現(xiàn)代測繪Modern Surveying and MappingVol.26,No.5Oct.2003GPS 網(wǎng)平差軟件(GPSurvey 中的觀測量權配置葉友龍,馬春麗(江蘇石油勘探局地調(diào)處測量公司,江蘇洪澤223125摘要在GPS 控制網(wǎng)的處理中不同的參數(shù)配置解算的結(jié)果也會不一樣,配置不好,原本觀測質(zhì)量合格的數(shù)據(jù)也會解算出不合格的結(jié)果,本文根據(jù)多年的生產(chǎn)實踐,結(jié)合實例討論了在GPSuevey 中如何進行GPS 網(wǎng)平差中的權配置,才能通過數(shù)理統(tǒng)計檢驗,獲得滿意的平差結(jié)果。關鍵詞GPS 網(wǎng)基線處理權配置無約束平差約束平差中圖分類號:P 228文獻標識碼:B 文章編

2、號:167224097(200305200312031引言GPS 網(wǎng)平差中,若權配置不當,即沒有恰當?shù)剡x擇先驗方差的權參數(shù),則數(shù)次平差都難以通過檢驗,因而不能得到滿意的平差結(jié)果。本文以響水測區(qū)D 級GPS 控制網(wǎng)(圖1為例,對GPS 網(wǎng)平差中的權配置問題進行討論,并得出一些結(jié)論。 圖1響水測區(qū)D 級GPS 控制網(wǎng)示意圖2GPS 網(wǎng)平差中的權配置將GPS 接收機所采集的數(shù)據(jù)下載到計算機后,即可進行基線解算,在基線解算完成后,對同步環(huán)、異步環(huán)的閉合差進行驗算,在合乎限差要求的條件下,進行無約束平差。在無約束平差前,應查看復測基線較差,在通過無約束平差后,進行約束平差。GPS 網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理工作是

3、環(huán)環(huán)相扣的,其最終順利完成的條件是,各階段的數(shù)據(jù)處理工作必須正確可靠地完成。無約束平差和約束平差是GPS 網(wǎng)平差的兩個重要的數(shù)據(jù)處理工作,其順利完成是整個GPS 網(wǎng)平差成功的重要條件,是與采用適當?shù)臋嗯渲镁o密相關的。2.1無約束平差的權配置無約束平差是對網(wǎng)內(nèi)部符合質(zhì)量的檢核,也就是考核網(wǎng)自身的符合精度,平差的目的是消除由于多余觀測誤差而引起的網(wǎng)內(nèi)不符值。那么用什么標準來判斷網(wǎng)內(nèi)部符合精度的高低呢?在GPSurvey 中有兩種很重要的數(shù)理統(tǒng)計檢驗,一種是對整個觀測量群進行2檢驗,是否通過該項檢驗在平差結(jié)果文件中可查閱;另一種是對各個觀測元素進行檢驗,不能通過該檢驗的觀測值(平差結(jié)果文件中值大于1

4、.00者則認為有粗差,應予以剔除。沒有選用權配置,即僅采用軟件缺省值,或者權配置不當,都不能通過2檢驗。以Trimble 公司的隨機軟件GPSurvey 2.11進行平差為例,GPSurvey 軟件中有三類權配置,各類配置及參數(shù)如下:表1配置名稱配置參數(shù)項參數(shù)值可選項測站權配置天線量高誤差缺省為0天線對中誤差缺省為0比例因子權配置所有GPS 解缺省值為1自動取值用戶定義每個GPS 解缺省值為1自動取值用戶自定義同步觀測組缺省值為1自動取值用戶自定義固定誤差權配置缺省值為1單個GPS 觀測值所有GPS 方位角所有GPS 距離所有GPS 高差用戶定義單個GPS 觀測值所有GPS 方位角所有GPS

5、距離所有GPS 高差上述三類權配置在軟件中的處理方式是不同的,對于測站權配置中的對中誤差和量高誤差,軟件把二者換算成方位角、距離與高差的固定誤差,將其平方后加入到方差-協(xié)方差矩陣中。對于比例因子權配置,軟件將其平方后乘入到相應的方差-協(xié)方差陣里,由于大的比例因子使方差增大,從而降低了觀測值的權。軟件還可以讓用戶自定義GPS 方位角、距離和高差觀測值的固定誤差,將其平差后加入到相應的方差-協(xié)方差矩陣的對角線上。正確合理地使用上述三類權配置,是通過平差的關鍵,否則權匹配不當,多次平差2檢驗均未通過,即不能通過平差。下面以實例說明權配置問題,圖1所示的控制網(wǎng),共有64條基線,基線解算結(jié)果全為固定雙差

6、解,同步環(huán)、異步環(huán)閉合差及復測基線較差都滿足規(guī)范要求。選取三種不同的權配置對該網(wǎng)進行無約束平差。三種不同方案平差結(jié)果,各觀測值的改正數(shù)標準化殘差直方圖如圖2(平面和高程聯(lián)合,圖2(a 、(b 和(c 分別對應于方案1,2,3。 圖2各觀測值改正數(shù)標準殘差直方圖同此可知,用軟件中設置的缺省值(即方案I 是不可能通過2檢驗的,方案II 和方案III 都通過了2檢驗。從表面上看似乎兩者都是正確的,再看圖2就會發(fā)現(xiàn),方案2有的觀測值沒有通過檢驗,從平差后產(chǎn)生的觀測值文件中可看到有三個高差觀測值其值大于1,即此時認為有三個高差觀測值為粗差,盡管在此方案中已通過2檢驗,但這樣的平差結(jié)果是不正確的。因為此時

7、觀測值中可能有粗差存在。三種方案的平差結(jié)果可看出,點位中誤差有明顯的規(guī)律性。在方案1中:m x =m y ,而m h =3m x 或m h =3m y ,誤差橢圓呈圓形。在方案2中:m x =m y =m h ,即x ,y ,h 三個方向上的誤差相等,誤差橢球呈圓球形。在方案3中:m x =m y ,而m h =2m x 或m h =2m x ,誤差橢圓呈圓形。GPS 測量的平面精度高于高程精度,方案III中平面精度約為高程精度的二倍,符合GPS 測量標稱精度中的平面精度和高程精度。而方案I 與方案II 中平面精度與高程精度不符合GPS 測量實際,也與GPS 接收機標稱精度不符。方案3為何既能

8、通過2檢驗,而又無粗差呢?這是因為該方案中權配置較為符合實際。通常,量取儀器高的誤差為13mm ,對中誤差則不同,采用不同的對中方式有不同的誤差,普遍認為垂球?qū)χ械木葹?mm ,而光學對中的精度為2mm 。由于GPS 測量中高程精度低于平面精度,因此有必要適當選取高差的固定誤差,合理地降低高程精度,這樣對順利獲得滿意的平差結(jié)果是十分有利的。除上述三個方案外,用改變比例因子權配置的方法也可通過2檢驗,但其平差結(jié)果和精度指標與方案類似,不宜采用,故不再列出。通常,在基線均符合規(guī)范要求的條件下,選取方案的權配置(或類似的配置,一般都能通過兩種檢驗,順利完成3維無約束平差。2.2約束平差的權配置在通

9、過約束平差后,再進行2維約束平差,約束平差的目的是將GPS 網(wǎng)強制符合于已有成果的地面網(wǎng)點上,求得通常所需要坐標系統(tǒng)的平差結(jié)果。一般地,如果起算點(一般為三個以上的國家或地方的高等級三角點或?qū)Ь€點精度較高且起算點間相互兼容,則仍選用通過三維無約束平差的權配置就可以通過2維約束平差。而在一些條件下,作為起算點的原有高等級點精度較低,或者已知點間兼容性差,這時就難以通過約束平差,即約束平差時通不過2檢驗,其原因是已知點的精度較低,與高精度的GPS 測量不匹配。通過無約束平差后的權配置在約束平差中應該保持配置比例不變,即使不能通過約束平差,也不宜改變無約束平差的權配置,否則就破壞了觀測值間的相關協(xié)調(diào)

10、性及誤差協(xié)調(diào)性。只能采用給已知點降權的方法,讓已知點間的關系與GPS 網(wǎng)相適應,但在GPSurvey 軟件中沒有這一功能,因此用GPSur 2vey 軟件處理GPS 網(wǎng)時無法采用給已知點降權的處理方法。用于不能實施給已知點降權的方法,考慮用人工干預的方式對已知點進行篩選,根據(jù)約束平差改正數(shù)與無約束平差改正數(shù)的變化大小來判斷刪去某個(些已知點,也可根據(jù)觀測值平差文件中各觀測值的值的大小來判定某個(些已知點的誤差較大或與其他已知點不兼容,從而確定刪除這個(些已知點。我們知道通過無約束平差的各觀測值值都較小,最大不超過1,但由于介入了兼容性差的已知點,約束平差時會出現(xiàn)在有問題的已知點附近觀測值的值成

11、(下轉(zhuǎn)第34頁到電纜陸域出露部分等制約條件;無源探測法信號強度均勻,但其信噪比較差,峰值不太明顯,因此電纜平面位置確定的精度比其他兩種方法差,且無法定深;這就要求我們根據(jù)工程具體要求選擇其中一種作業(yè)模式,或采取兩種以上的作業(yè)模式聯(lián)合作業(yè)。3.2選擇合適的作業(yè)用船陸域電纜探測技術較為成熟,且有諸多便利條件,水下電纜探測工作中有好多條件無法滿足,要想達到滿意的探測效果,根據(jù)施工水域的水流、流速、流向、潮汐時間、風浪大小及水深等情況應選擇動力大小、排水量適中的木質(zhì)船只,還應考慮同時適用走航式和拋錨式兩種作業(yè)方法。3.3提高探測可靠性3.3.1探查精度與接收機探頭到被測管線的距離有關,探頭越接近探測目

12、標,探測精度越高;水下電纜探測工作中應設法使接收機探頭盡量接近目標電纜,以提高探查精度。3.3.2探查工作中必須保持接受機探頭和目標電纜垂直。如果在移動探頭過程中不能保持接收機探頭和目標電纜的垂直關系,探查誤差將增大;如果在移動探頭過程中探頭與目標電纜之間的夾角不能保持一定,將無法判定目標電纜的確切位置。3.3.3探查工作中必須保持接收機探頭在同一水平面上移動,如果接收機探頭在探查移動過程中忽深忽淺,同樣無法判定目標電纜的確切位置。T alking About the U nder w ater Electric C able Probing T echniqueSe Jihong,Zheng

13、 Jianzhong(Jiangsu Province Engineering Physics Surveying Institute,Nanjing210008AbstractWater electric cable probing directly affect the design construction safety of the various engineering in water and the guar2 anteeing electric power,communication lucid.according to the experiences,This paper s

14、imply analyzes underwater electric cable probing technique,a few adopting methods now are developed.K ey WordsUnderwater electric cable,Probing,The coordinate of probing position,Positioning(上接第32頁片偏大,有些還大于1,說明有較大誤差的已知點破壞了無約束平差后觀測值間的協(xié)調(diào)性。本例中,約束平差時,C點附近平差改正數(shù)的變化較大,觀測值平差文件中C點附近出現(xiàn)較多觀測值的值較大,有的接近于1,有的超過了1,

15、且隨著從C點到A點及C點到B點的路線由遠至近,值基本上呈現(xiàn)出從小到大的變化規(guī)律,充分說明了C 點有較大誤差,或者說C點與A、B兩點不兼容,最終確定剔除C點。剔除C點后,約束平差順利地通過了2檢驗,各觀測值也都通過了檢驗,即無一觀測值的值大于1。約束平差后最弱邊相對中誤差為1/120000,最弱點點位中誤差為m x=±2.0mm,m y=±2.0mm,m xy=±2.1mm。3結(jié)論與建議3.1在GPS網(wǎng)平差中,觀測值的權配置是一個重要的問題。選取適當?shù)臋嗯渲?不僅能正確評判觀測值的優(yōu)劣,而且能獲得滿意的平差結(jié)果。3.2在進行無約束平差時,建議采用本文方案3推薦的權配

16、置。不能通過約束平差時,刪除含有較大誤差或者兼容性差的已知點,便可通過2檢驗。3.3在平差過程中,應注意查看平差結(jié)果文件,只有在兩種檢驗都通過的條件下,平差結(jié)果才是正確的結(jié)果,此時才能討論精度等問題。The Allocation of Observation Weightin the Soft w are(GPSurveyof GPS N et w ork AdjustmentY e Y oulong,Ma Chunli(The Surveying Company of G eology Survey Departmentalism ofJiangsu Oil Exploration Bureau,Hongze223125AbstractIn the GPS network processing,the result is different because of different parameter allocation.If allocation is not good, the computer result is becoming unqualified using the quondam qualified data.In this paper,it is discu