GPS數(shù)據(jù)處理概述

1、GPS數(shù)據(jù)處理概述【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握GPS數(shù)據(jù)處理的流程。2.理解GPS基線解算的原理與基線質(zhì)量控制的方法。3.了解GPS網(wǎng)平差的目的。4.掌握GPS網(wǎng)平差的原理與步驟。5.了解GPS水準(zhǔn)的概念。6.掌握GPS高程與正常高之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換?！厩榫趁枋觥?和常規(guī)測(cè)量工作一樣，GPS測(cè)量也分為兩大部分即外業(yè)和內(nèi)業(yè)，外業(yè)觀測(cè)接收后轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。GPS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的步驟為：數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算和網(wǎng)平差，所有的內(nèi)業(yè)工作都在計(jì)算機(jī)上借助數(shù)據(jù)處理軟件完成，本學(xué)習(xí)情景著重介紹了基線解算和網(wǎng)平差的原理。一、數(shù)據(jù)處理的操作步驟一、數(shù)據(jù)處理的操作步驟GPS接收機(jī)采集記錄的是GPS接收機(jī)天線至衛(wèi)星的偽

2、距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。如果采樣間隔為15s，則每15s記錄一組觀測(cè)值，一臺(tái)接收機(jī)連續(xù)觀測(cè)1 h將有240組觀測(cè)值。觀測(cè)值中包含對(duì)4顆以上衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)等。GPS數(shù)據(jù)處理就是從原始觀測(cè)值出發(fā)得到最終的測(cè)量定位成果，其數(shù)據(jù)處理過(guò)程大致可劃分為數(shù)據(jù)傳輸、格式轉(zhuǎn)換(可選)、基線解算和網(wǎng)平差以及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差等四個(gè)階段。 二、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換二、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.RINEX格式GPS數(shù)據(jù)處理時(shí)，所采用的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自野外觀測(cè)的GPS接收機(jī)。接收機(jī)在野外進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，通常將所采集的數(shù)據(jù)記錄在接收機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器或可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)中。在完成觀測(cè)后，需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，以便進(jìn)行

3、處理分析，這一過(guò)程通常是利用GPS接收機(jī)廠商所提供的數(shù)據(jù)傳輸軟件來(lái)進(jìn)行的，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)一般采用GPS接收機(jī)廠商所定義的專有格式以二進(jìn)制文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，不同GPS接收機(jī)廠商所定義的專有格式各不相同，有時(shí)甚至同一廠商不同型號(hào)儀器的專有格式也不相同。專有格式具有存儲(chǔ)效率高、各類信息齊全的特點(diǎn)，但在某些情況下，如在一個(gè)項(xiàng)目中采用了不同接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，卻不方便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，因?yàn)?，?shù)據(jù)處理分析軟件能夠識(shí)別的格式是有限的。RINEX（Recerver Independent Exchange format，與接收機(jī)無(wú)關(guān)的交換格式）是一種在GPS測(cè)量中普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，該格式

4、采用文本文件的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄格式與接收機(jī)的制造廠商和具體型號(hào)無(wú)關(guān)。現(xiàn)在，RINEX格式已經(jīng)成為了GPS測(cè)量應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，幾乎所有測(cè)量型GPS接收機(jī)廠商都能提供將其專有格式文件轉(zhuǎn)換為RINEX格式文件的工具，而且，幾乎所有的數(shù)據(jù)分析處理軟件都能直接讀取RINEX格式的數(shù)據(jù)。這意味著在實(shí)際觀測(cè)作業(yè)中可以采用不同廠商、不同型號(hào)的接收機(jī)進(jìn)行混合編隊(duì)，而數(shù)據(jù)處理則可采用某一特定軟件進(jìn)行。2.文件類型及命名規(guī)則（1）文件類型在RINEX格式的第2版中定義了6種不同類型的數(shù)據(jù)文件，分別用于存放不同類型的數(shù)據(jù)，他們分別是：用于存放GPS觀測(cè)值得觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，用于存放GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文的導(dǎo)航電文

5、文件。用于存放在測(cè)站出所測(cè)定的氣象數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)文件，用于存放GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航電文的GLONASS導(dǎo)航電文文件，用于存放在增強(qiáng)系統(tǒng)中搭載有類GPS信號(hào)發(fā)生器的地球同步衛(wèi)星（GEO）的導(dǎo)航電文的GEO導(dǎo)航電文文件和用于存放衛(wèi)星和接收機(jī)時(shí)鐘信息的衛(wèi)星和接收機(jī)鐘文件。對(duì)于大多數(shù)GPS測(cè)量應(yīng)用用戶來(lái)說(shuō)，RINEX格式的觀測(cè)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航電文和氣象數(shù)據(jù)文件最為常見(jiàn)，前兩類數(shù)據(jù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析時(shí)通常是必需的，而其他類型的數(shù)據(jù)則是可選的，特別是GLONASS導(dǎo)航電文文件和GEO導(dǎo)航電文文件平時(shí)并不多見(jiàn)。2.命名規(guī)則RINEX格式對(duì)數(shù)據(jù)文件的命名有著特殊的規(guī)定，以便用戶僅通過(guò)文件名就能很容易地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)文件

6、的歸屬、類型和所記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間。根據(jù)規(guī)定。RINEX格式的數(shù)據(jù)文件采用*.*的命名方式，完整的文件名由用于表示文件歸屬的8字符長(zhǎng)度的主文件名和用于表示文件類型的3位字符長(zhǎng)度的擴(kuò)展名兩部分組成，其具體形式如下：ssssdddf.yyt其中：ssss：4字符長(zhǎng)度的測(cè)站代碼。ddd：文件中第一個(gè)記錄所對(duì)應(yīng)的年積日。f：一天內(nèi)的文件序號(hào)，有時(shí)也稱為時(shí)段號(hào)。取值從09,AZ，當(dāng)為0時(shí)，表示文件包含了當(dāng)天所有的數(shù)據(jù)。注意，文件序號(hào)的編列是以整個(gè)項(xiàng)目在一天內(nèi)的同步觀測(cè)時(shí)段為基礎(chǔ)，而不是以某臺(tái)接收機(jī)在一天之內(nèi)的觀測(cè)時(shí)段為基礎(chǔ)。yy：年份。t：文件類型，為下列字母中的一個(gè)： O觀測(cè)值文件； NGPS導(dǎo)航電文文件

7、； M氣象數(shù)據(jù)文件； GGLONASS導(dǎo)航電文文件； H地球同步衛(wèi)星GPS有效荷載導(dǎo)航電文文件； C鐘文件。例如：文件名為CQGC0890.12O的RINEX格式數(shù)據(jù)文件，為點(diǎn)CQGC在2012年3月30日（年積日為89）整天的觀測(cè)值數(shù)據(jù)文件；而數(shù)據(jù)文件名為CQGC0890.12N的RINEX格式數(shù)據(jù)文件，則相應(yīng)為在該點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)接收機(jī)所記錄的導(dǎo)航電文文件。概述GPS網(wǎng) 采用GPS技術(shù)布設(shè)的測(cè)量控制網(wǎng) 由點(diǎn)、基線向量構(gòu)成，或許還會(huì)含有其它類型的觀測(cè) 量 目的：確定點(diǎn)的坐標(biāo)，消除幾何上的不一致性 概述GPS網(wǎng)的布設(shè) GPS布設(shè)時(shí)逐步推進(jìn) 概述數(shù)據(jù)傳輸 將觀測(cè)數(shù)據(jù)從接收機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器或可移動(dòng)存儲(chǔ) 介質(zhì)上下載到計(jì)算機(jī)中 格式轉(zhuǎn)換 將接收機(jī)所專有的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀取的 數(shù)據(jù)格式（通常為RINEX格式）概述基線解算 根據(jù)同步觀測(cè)數(shù)據(jù)確定接收機(jī)之間的基線向量及其方 差-協(xié)方差陣; 一般工程應(yīng)用中，該工作是在外業(yè)觀測(cè)期間完成的； 在高精度長(zhǎng)距離的應(yīng)用中，外業(yè)的基線計(jì)算是為了對(duì) 觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行初步評(píng)估；正式的計(jì)算是在整個(gè)外 業(yè)觀測(cè)完成后進(jìn)行; 基線向量結(jié)果除了被用于后續(xù)的網(wǎng)平差外，還被用于 檢驗(yàn)和評(píng)估外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量; 基線向量提供了點(diǎn)與點(diǎn)之間的相對(duì)位置觀測(cè)，可確定 GPS網(wǎng)的幾何形狀和定向；缺少絕對(duì)位置基準(zhǔn)。概述網(wǎng)平差 根據(jù)基線向量及方差-協(xié)方差