GPS測量數(shù)據(jù)處理

GPS測量數(shù)據(jù)處理第一章GPS基本原理GPS基本原理第一節(jié)概述GPS基本原理>概述什么是GPS全球定位系統(tǒng)GPS的英文全稱是NAVigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositioningSystem（導(dǎo)航星測時(shí)與測距全球定位系統(tǒng)），簡稱GPS，有時(shí)也被稱作NAVSTARGPS。根據(jù)Wooden1985年所給出的定義：NAVSTAR全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個(gè)空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個(gè)通用參照系中的位置、速度和時(shí)間信息的要求。GPS基本原理>概述>什么是GPSGPS的內(nèi)涵①建立國家美國建立的目的在全球范圍內(nèi)，提供實(shí)時(shí)、連續(xù)、全天候的導(dǎo)航定位及授時(shí)服務(wù)開始籌建時(shí)間1973年完全建成時(shí)間1995年GPS基本原理>概述>GPS的內(nèi)涵GPS的內(nèi)涵②系統(tǒng)構(gòu)成空間部分、地面控制部分、用戶部分服務(wù)方式通過由多顆衛(wèi)星所組成的衛(wèi)星星座提供導(dǎo)航定位服務(wù)測距原理被動(dòng)式電磁波測距定位原理距離交會(huì)特點(diǎn)導(dǎo)航、定位、測時(shí)精度高GPS基本原理>概述>GPS的內(nèi)涵距離交會(huì)第二節(jié)GPS的系統(tǒng)組成GPS基本原理>GPS系統(tǒng)的系統(tǒng)組成GPS的系統(tǒng)組成GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的系統(tǒng)組成空間部分控制部分用戶部分GPS空間部分控制部分用戶部分GPS的空間部分①GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的空間部分組成GPS衛(wèi)星星座（由衛(wèi)星構(gòu)成）GPS衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)星座：21+3（21顆正式工作衛(wèi)星+3顆活動(dòng)的備用衛(wèi)星）軌道：6個(gè)軌道面，平均高度20200km，傾角55，周期11h58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次）特點(diǎn)：保證在24小時(shí)，在高度角15°以上，能夠同時(shí)觀測到4至8顆衛(wèi)星當(dāng)前星座：28顆作用發(fā)射供導(dǎo)航定位用的信號接收地面注入的信息和指令GPS衛(wèi)星星座GPS的空間部分②GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的空間部分GPS衛(wèi)星主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺(tái)銫鐘、2臺(tái)銣鐘）信號生成與發(fā)射裝置作用：接收、存儲(chǔ)導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。類型BlockI（試驗(yàn)衛(wèi)星）BlockII（工作衛(wèi)星）-BlockIIA、BlockIIR、BlockIIFBlockIIRBlockIIRBlockIIRBlockIIABlockIIF不同類型的GPS衛(wèi)星GPS的控制部分GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的控制部分組成主控站：1個(gè)監(jiān)測站：5個(gè)注入站：3個(gè)作用跟蹤監(jiān)控衛(wèi)星編制導(dǎo)航電文地面控制部分GPS的用戶部分①GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的用戶部分組成GPS信號接收機(jī)及輔助設(shè)備作用跟蹤、捕獲衛(wèi)星信號進(jìn)行信號處理測定位置、速度和時(shí)間GPS信號接收機(jī)的構(gòu)成天線單元接收單元天線單元接收單元GPS信號接收機(jī)的組成GPS的用戶部分②GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的用戶部分GPS接收機(jī)的類型依用途大地型（測地型）導(dǎo)航型授（守）時(shí)型依能否接收測距碼（偽距碼）有碼無碼依接收偽距碼的種類C/A碼P碼依接收不同頻率載波的數(shù)量單頻雙頻GPS的用戶部分③GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的用戶部分GPS接收機(jī)天線天線特性相位中心增益方式帶寬極化單極天線微帶天線空間螺旋天線四絲螺旋天線背腔平面盤旋天線GPS天線GPS的用戶部分④GPS基本原理>GPS的系統(tǒng)組成>GPS的用戶部分GPS接收機(jī)天線（續(xù)）相位中心天線相位中心的變化：天線相位中心將隨信號的方位角、高度角的變化而變化天線的平均相位中心與幾何中心天線平均相位中心的偏差天線平均相位中心偏差的消除：歸心改正、消去法廠商和研究機(jī)構(gòu)提供不同型號天線的相位中心偏差機(jī)變化模型同種型號的天線具有相同的相位中心特性天線高標(biāo)志至平均相位中心所在平面的垂直距離L2的平均相位中心12L1的平均相位中心r1r2H’HHH’hR第三節(jié)GPS衛(wèi)星信號GPS基本原理>GPS衛(wèi)星信號GPS衛(wèi)星信號的組成成分GPS基本原理>GPS衛(wèi)星信號>GPS衛(wèi)星信號的組成成分載波（Carrier）-余弦波L1L2測距碼（RangingCode）-二進(jìn)制波C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（D碼）-二進(jìn)制波GPS衛(wèi)星信號的組成成分L2P2D

L1C/AP1D導(dǎo)航電文的內(nèi)容GPS基本原理>GPS衛(wèi)星信號>導(dǎo)航電文的內(nèi)容衛(wèi)星星歷衛(wèi)星軌道根數(shù)及攝動(dòng)改正衛(wèi)星時(shí)鐘改正電離層折射改正模型參數(shù)電離層折射改正的Klobuchar模型參數(shù)工作狀態(tài)信息快速捕獲P碼的信息載波GPS基本原理>GPS衛(wèi)星信號>載波作用搭載其它調(diào)制信號測距測多普勒頻移類型目前L1–頻率：154f0=1575.43MHz；波長：19.03cmL2–頻率：120f0=1227.60MHz；波長：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5–頻率：115f0=1176.45MHz；波長：25.48cm特點(diǎn)所選擇的頻率有利于測定多普勒頻移所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離層折射影響選擇兩個(gè)頻率可以較好地消除信號的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號的頻率有關(guān)）GPS的載波測距碼GPS基本原理>GPS衛(wèi)星信號>測距碼作用測距性質(zhì)為偽隨機(jī)噪聲碼（PRN－PseudoRandomNoise）類型目前C/A碼（Coarse/AcquisitionCode）–粗碼/捕獲碼；碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：293.05m；僅被調(diào)制在L1上P（Y）碼（PreciseCode）–精碼；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m；被調(diào)制在L1和L2上現(xiàn)代化后在L2上調(diào)制C/A碼在L1和L2增加調(diào)制M碼第四節(jié)GPS測量定位的觀測值GPS基本原理>GPS測量定位的觀測值觀測值的類型偽距載波相位多普勒頻移GPS基本原理>GPS測量定位的觀測值>觀測值的類型偽距測量方法通過測距碼測定優(yōu)點(diǎn)可直接測定衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離不存在模糊度的問題抗干擾能力強(qiáng)缺點(diǎn)精度低應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ш?、低精度測量等GPS基本原理>GPS測量定位的觀測值>偽距C/A碼（測距時(shí)有模糊度）P碼載波相位測量方法通過載波測定優(yōu)點(diǎn)精度高缺點(diǎn)存在模糊度問題，無法直接測定衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離抗干擾能力弱應(yīng)用領(lǐng)域測繪GPS基本原理>GPS測量定位的觀測值>載波相位整周模糊度整周計(jì)數(shù)不足一周的部分載波相位觀測值多普勒頻移測量方法通過載波測定應(yīng)用領(lǐng)域測速GPS基本原理>GPS測量定位的觀測值>多普勒頻移波源的運(yùn)動(dòng)速度向量與波源至觀測者連線的夾角波源的運(yùn)動(dòng)速率波速波發(fā)送時(shí)的頻率接收到的波的頻率多普勒效應(yīng)第五節(jié)GPS定位基本原理GPS基本原理>GPS定位基本原理基本原理X通過衛(wèi)星進(jìn)行距離交會(huì)是GPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)1接收機(jī)通過測定信號傳播時(shí)間來測定衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離2GPS信號穿過地球的電離層和對流層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號延遲53為了測定信號的傳播時(shí)間，GPS需要有高精度的鐘4要進(jìn)行定位，用戶除了要知道到衛(wèi)星的距離外，還需要知道衛(wèi)星的位置GPS基本原理>GPS定位基本原理>基本原理GPS測量定位的主要誤差源GPS基本原理>GPS定位基本原理>GPS測量定位的主要誤差源與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對論效應(yīng)與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對流層延遲多路徑效應(yīng)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏差和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲GPS測量定位的主要誤差源衛(wèi)星星歷誤差GPS基本原理>GPS定位基本原理>衛(wèi)星星歷誤差定義由星歷所給出的衛(wèi)星在空間中的位置與其實(shí)際位置之差。特點(diǎn)直接造成定位結(jié)果發(fā)生偏差應(yīng)對方法建立衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)進(jìn)行精密定軌軌道松弛法（在計(jì)算待定點(diǎn)位置時(shí)，將衛(wèi)星位置作為參數(shù)）采用相對定位或差分定位衛(wèi)星鐘差GPS基本原理>GPS定位基本原理>衛(wèi)星鐘差定義衛(wèi)星鐘讀數(shù)與真實(shí)的GPS時(shí)間之差。特點(diǎn)造成距離測定發(fā)生偏差應(yīng)對方法采用廣播星歷中的鐘差改正參數(shù)進(jìn)行改正使用IGS提供的精密衛(wèi)星鐘差改正數(shù)采用相對定位或差分定位相對論效應(yīng)GPS基本原理>GPS定位基本原理>相對論效應(yīng)定義相對論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速度和重力位）不同而引起衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘之間產(chǎn)生相對鐘誤差的現(xiàn)象。相對論效應(yīng)包括以下兩部分的影響：與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的狹義相對論效應(yīng)；與重力位有關(guān)的廣義相對論效應(yīng)兩部分。特點(diǎn)狹義相對論效應(yīng)造成衛(wèi)星鐘變慢，廣義相對論效應(yīng)造成衛(wèi)星鐘變快，綜合影響是衛(wèi)星鐘變快。應(yīng)對方法分兩步進(jìn)行：第一步：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將衛(wèi)星鐘的頻率降低；第二步：采用公式進(jìn)行改正。大氣結(jié)構(gòu)電離層折射①GPS基本原理>GPS定位基本原理>電離層折射定義當(dāng)GPS信號通過電離層時(shí)，信號的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，所以用信號的傳播時(shí)間乘上真空中光速而得到的距離就會(huì)不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差叫電離層折射誤差。電離層折射②GPS基本原理>GPS定位基本原理>電離層折射電子總含量特點(diǎn)與信號頻率有關(guān)（時(shí)間延遲與頻率平方成反比）與電子總含量有關(guān)（與電子總含量成正比）對載波的延遲（相延遲）與對偽距的延遲（群延遲）大小相等，符號相反應(yīng)對方法模型改正Klobuchar模型（廣播星歷中含有此模型的系數(shù)）自行建立電離層模型雙頻改正采用相對定位或差分定位電離層折射③電子總含量GPS基本原理>GPS定位基本原理>電離層折射定義當(dāng)GPS信號通過對流層時(shí)，信號的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，所以用信號的傳播時(shí)間乘上真空中光速而得到的距離就會(huì)不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差叫對流層折射誤差。特點(diǎn)與信號的頻率無關(guān)與大氣的物理參數(shù)（氣壓、溫度、濕度）有關(guān)應(yīng)對方法模型改正，如霍普菲爾德模型等引入?yún)?shù)采用相對定位或差分定位對流層折射GPS基本原理>GPS定位基本原理>對流層折射定義在GPS測量中，被測站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號（反射波）被接收機(jī)天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號（直接波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。特點(diǎn)與測站環(huán)境有關(guān)與反射體性質(zhì)有關(guān)與接收機(jī)結(jié)構(gòu)、性能有關(guān)多路徑誤差①GPS基本原理>GPS定位基本原理>對流層折射應(yīng)對方法避開易發(fā)生多路徑的環(huán)境采用抗多路徑的天線和接收機(jī)多路徑誤差②GPS基本原理>GPS定位基本原理>多路徑誤差易發(fā)生多路徑的環(huán)境抗多路徑效應(yīng)的天線定義衛(wèi)星鐘讀數(shù)與真實(shí)的GPS時(shí)間之差。特點(diǎn)造成距離測定發(fā)生偏差應(yīng)對方法引入鐘差參數(shù)星間差分接收機(jī)鐘誤差GPS基本原理>GPS定位基本原理>接收機(jī)鐘誤差定義特點(diǎn)與對中、整平、量高有關(guān)應(yīng)對方法按規(guī)范仔細(xì)操作接收機(jī)的位置誤差GPS基本原理>GPS定位基本原理>接收機(jī)的位置誤差對中誤差量取天線高定義天線相位中心與天線幾何中心之間的差異。特點(diǎn)與天線型號有關(guān)與信號的高度角、方位角有關(guān)應(yīng)對方法天線定向模型改正天線相位中心的偏差與變化GPS基本原理>GPS定位基本原理>天線相位中心的偏差與變化L2的平均相位中心12L1的平均相位中心r1r2H’HHH’hR地球自轉(zhuǎn)地球潮汐其它誤差GPS基本原理>GPS定位基本原理>其它誤差第六節(jié)美國的GPS政策GPS基本原理>美國的GPS政策美國的GPS政策原則：鼓勵(lì)民用，限制軍用限制SA和AS鼓勵(lì)GPS現(xiàn)代化概述GPS基本原理>美國的GPS政策>概述SPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（StandardPositioningService）用戶范圍民用用戶系統(tǒng)精度（實(shí)施SA時(shí)，95%）平面100m，三維156m，速度0.3m/s，時(shí)間337nsPPS精密定位服務(wù)（PrecisionPositioningService）用戶范圍特許用戶系統(tǒng)精度（95%）三維37m，速度0.1m/s，時(shí)間100nsSPS與PPSGPS基本原理>美國的GPS政策>SPS與PPS含義SA–SelectiveAvailability（選擇可用性）技術(shù)方法技術(shù)－在廣播星歷中加入長周期的干擾技術(shù)－在衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率中加入快速的抖動(dòng)結(jié)果降低民用用戶定位的精度SA技術(shù)GPS基本原理>美國的GPS政策>SA技術(shù)含義AS–Anti-Spoofing（反電子欺騙）技術(shù)方法技術(shù)方法P碼+W碼(保密)Y碼(保密)結(jié)果防止P碼被干擾民用用戶無法直接利用P碼測距AS技術(shù)GPS基本原理>美國的GPS政策>AS技術(shù)背景國際局勢的變化，世界進(jìn)入后冷戰(zhàn)時(shí)代GPS產(chǎn)業(yè)為美國帶來大量的經(jīng)濟(jì)利益克服美國限制措施的技術(shù)日益完善成熟其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的競爭內(nèi)容取消SA（2000年5月1日）L2上增加C/A碼增加第三民用頻率L5增加軍隊(duì)專用碼M1，M2提高PPS信號質(zhì)量局部SAGPS現(xiàn)代化GPS基本原理>美國的GPS政策>GPS現(xiàn)代化針對SA的對策多星（GPS+GLONASS）定位采用相對定位或差分定位方法建立獨(dú)立的GPS衛(wèi)星測軌系統(tǒng)建立獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)針對AS的對策采用特殊的信號處理手段，如交叉相關(guān)、Z跟蹤等。針對SA和AS的對策GPS基本原理>美國的GPS政策>針對SA和AS的對策第七節(jié)GPS在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用GPS基本原理>GPS在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用GPS在測繪工程中的應(yīng)用測圖與GIS數(shù)據(jù)采集。建立控制網(wǎng)。施工放樣，海洋測繪，資源勘探，...航空攝影測量及遙感。GPS基本原理>GPS在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用>GPS在測繪工程中的應(yīng)用用于測圖與GIS數(shù)據(jù)采集的GPS接收機(jī)廣泛用于工程放樣和資源勘探的GPSRTK系統(tǒng)海洋測繪GPS在科學(xué)研究中的應(yīng)用大地測量，如：建立地球參考框架，確定包括確定地球自轉(zhuǎn)參數(shù)、地球重力場等在內(nèi)的地球幾何及物理參數(shù)等。地球環(huán)境，如：海洋環(huán)境研究、冰川研究等。地球物理，如：地球動(dòng)力學(xué)等?？臻g對地觀測，如航天器軌道、姿態(tài)的確定等。IGS的GPS衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)絡(luò)CHAMP衛(wèi)星上的GPS接收天線GPS基本原理>GPS在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用>GPS在測繪工程中的應(yīng)用第八節(jié)GPS測量定位的類型GPS基本原理>GPS測量定位的類型根據(jù)所采用的觀測值分類偽距測量觀測值：偽距特點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理簡單，定位精度低，只有米級。應(yīng)用領(lǐng)域：一般用于導(dǎo)航、GIS數(shù)據(jù)采集等，如RTD。載波相位測量觀測值：載波相位特點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，定位精度高，可達(dá)厘米–亞毫米級。應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛地用于測繪等，如靜態(tài)測量、RTK等。GPS基本原理>GPS測量定位的類型>根據(jù)所采用的觀測值分類根據(jù)定位模式分類絕對定位/單點(diǎn)定位定位模式：單機(jī)定位，確定絕對坐標(biāo)。特點(diǎn)：定位作業(yè)簡單，定位精度低，只有米級到數(shù)十米應(yīng)用領(lǐng)域：用于低精度導(dǎo)航。相對定位定位模式：多機(jī)同步觀測，確定各機(jī)之間的相對位置（基線向量）。特點(diǎn)：定位作業(yè)復(fù)雜，定位精度高，可達(dá)厘米–亞毫米級。應(yīng)用領(lǐng)域：用于高精度導(dǎo)航、測繪等。通過相對定位得到的基線向量及其所構(gòu)成的基線向量網(wǎng)GPS基本原理>GPS測量定位的類型>根據(jù)定位模式分類根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間分類實(shí)時(shí)定位獲取結(jié)果的時(shí)間：實(shí)時(shí)。特點(diǎn)：相對定位時(shí)需要專門的數(shù)據(jù)鏈，作業(yè)范圍有一定限制，定位結(jié)果的可靠性略低。應(yīng)用領(lǐng)域：用于導(dǎo)航、工程放樣、資源勘探等，如RTK、RTD等。后處理定位獲取結(jié)果的時(shí)間：事后。特點(diǎn)：定位結(jié)果可靠性高。應(yīng)用領(lǐng)域：用于測繪等，如靜態(tài)定位、快速靜態(tài)定位。用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的RTK系統(tǒng)（基準(zhǔn)站）GPS基本原理>GPS測量定位的類型>根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間分類根據(jù)定位時(shí)接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類動(dòng)態(tài)定位接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：相對于地固系運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：作業(yè)效率高，定位結(jié)果的可靠性略低。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于工程施工放樣、資源勘探、海洋測繪、航空攝影遙感、GIS數(shù)據(jù)采集、測圖等。靜態(tài)定位接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：相對于地固系靜止。特點(diǎn)：定位精度和可靠性高。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于建立控制網(wǎng)、形變及變形監(jiān)測等。靜態(tài)測量動(dòng)態(tài)測量GPS基本原理>GPS測量定位的類型>根據(jù)定位時(shí)接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類第二章GPS網(wǎng)的建立GPS網(wǎng)的建立第一節(jié)建立GPS網(wǎng)的過程GPS網(wǎng)的建立>建立GPS網(wǎng)的過程建立GPS網(wǎng)的三個(gè)階段測前設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備階段測中外業(yè)作業(yè)階段測后數(shù)據(jù)處理、分析，成果整理、驗(yàn)收階段GPS網(wǎng)的建立>建立GPS網(wǎng)的過程>建立GPS網(wǎng)的三個(gè)階段測前項(xiàng)目規(guī)劃施工技術(shù)設(shè)計(jì)測繪資料收集整理儀器檢驗(yàn)、檢定實(shí)地踏勘、選點(diǎn)、埋石GPS網(wǎng)的建立>建立GPS網(wǎng)的過程>測前施工設(shè)計(jì)書檢定證書各類埋石標(biāo)準(zhǔn)測中實(shí)地了解測區(qū)情況作業(yè)隊(duì)進(jìn)駐衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)報(bào)確定觀測作業(yè)方案外業(yè)觀測數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、備份基線處理與質(zhì)量控制GPS網(wǎng)的建立>建立GPS網(wǎng)的過程>測中DOP值隨時(shí)間的變化圖天球圖作業(yè)調(diào)度表外業(yè)觀測測后結(jié)果分析（網(wǎng)平差與質(zhì)量控制）整理成果、技術(shù)總結(jié)項(xiàng)目驗(yàn)收GPS網(wǎng)的建立>建立GPS網(wǎng)的過程>測后成果資料第二節(jié)GPS網(wǎng)的等級GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級GPS網(wǎng)的類型按用途分，GPS網(wǎng)可分為以下幾種類型全球坐標(biāo)基準(zhǔn)框架網(wǎng)地球動(dòng)力學(xué)網(wǎng)（地殼形變監(jiān)測網(wǎng)）大地控制網(wǎng)城市控制網(wǎng)工程控制網(wǎng)工程變形監(jiān)測網(wǎng)地籍測量控制網(wǎng)地形測量控制網(wǎng)GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的類型相鄰點(diǎn)間距離mm比例誤差固定誤差mm標(biāo)準(zhǔn)差mmGPS網(wǎng)的精度衡量指標(biāo)GPS網(wǎng)的精度衡量指標(biāo)–相鄰點(diǎn)基線長度精度GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的精度衡量指標(biāo)GPS網(wǎng)的等級①全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的等級GPS網(wǎng)的等級②全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）（續(xù)）GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的等級級別固定誤差a，mm比例誤差系數(shù)AA30.01A50.1B81C105D1010E1020精度分級GPS網(wǎng)的等級③全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）（續(xù)）GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的等級級別點(diǎn)位地心坐標(biāo)精度，m基線長度年變化率精度，mm/年AA0.052A0.13點(diǎn)位精度和基線長度年變化率精度規(guī)定第二節(jié)GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式跟蹤站式形式若干臺(tái)接收機(jī)長期固定安放在測站上，進(jìn)行常年、不間斷的觀測，即一年觀測365天，一天觀測24小時(shí)，這種觀測方式很象是跟蹤站，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式（實(shí)際上就是跟蹤站）。數(shù)據(jù)處理通常采用精密星歷。優(yōu)點(diǎn)精度極高，具有框架基準(zhǔn)特性。缺點(diǎn)需建立專門的永久性建筑即跟蹤站，觀測成本很高。適用范圍一般用于建立GPS跟蹤站（AA級網(wǎng)），永久性的的監(jiān)測網(wǎng)（如用于監(jiān)測地殼形變、大氣物理參數(shù)等的永久性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)）。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式>跟蹤站式會(huì)戰(zhàn)式形式在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，一次組織多臺(tái)GPS接收機(jī)，集中在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時(shí)，觀測分階段進(jìn)行，在同一階段中，所有的接收機(jī)，在若干天的時(shí)間里分別各自在同一批點(diǎn)上進(jìn)行多天、長時(shí)段的同步觀測，在完成一批點(diǎn)的測量后，所有接收機(jī)又都遷移到另外一批點(diǎn)上采用相同方式，進(jìn)行另一階段的觀測，直至所有點(diǎn)觀測完畢。優(yōu)點(diǎn)可以較好地消除SA等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。適用范圍A、B級網(wǎng)。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式>會(huì)戰(zhàn)式多基準(zhǔn)站式形式若干臺(tái)接收機(jī)在一段時(shí)間里長期固定在某幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行長時(shí)間的觀測，這些測站稱為基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測的同時(shí)，另外一些接收機(jī)則在這些基準(zhǔn)站周圍相互之間進(jìn)行同步觀測。優(yōu)點(diǎn)各基準(zhǔn)站間基線向量精度高，可以作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架。其余同步觀測圖形與各個(gè)基準(zhǔn)站之間也存在有同步觀測基線，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)。適用范圍C，D級網(wǎng)。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式>多基準(zhǔn)站式多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)形式基準(zhǔn)站基準(zhǔn)站基準(zhǔn)站同步圖形同步圖形擴(kuò)展式形式多臺(tái)接收機(jī)在不同測站上進(jìn)行同步觀測，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進(jìn)行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個(gè)同步圖形，在測量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡單。適用范圍C，D級網(wǎng)。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式>同步圖形擴(kuò)展式同步圖形的擴(kuò)展單基準(zhǔn)站（星形網(wǎng)）式形式以一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在某個(gè)測站上連續(xù)開機(jī)觀測，其余的接收機(jī)在此基準(zhǔn)站觀測期間，在其周圍流動(dòng)，每到一點(diǎn)就進(jìn)行觀測，流動(dòng)的接收機(jī)之間一般不要求同步，這樣，流動(dòng)的接收機(jī)每觀測一個(gè)時(shí)段，就與基準(zhǔn)站間測得一條同步觀測基線，所有這樣測得的同步基線就形成了一個(gè)以基準(zhǔn)站為中心得星形。優(yōu)點(diǎn)效率高。缺點(diǎn)圖形強(qiáng)度弱，可靠性低。適用范圍D，E級網(wǎng)。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式>單基準(zhǔn)站（星形網(wǎng)）式單基準(zhǔn)站式的布網(wǎng)GPS網(wǎng)的建立>同步圖形擴(kuò)展的方式第三節(jié)同步圖形擴(kuò)展的方式形式相鄰的同步圖形間只通過一個(gè)公共點(diǎn)相連。優(yōu)點(diǎn)作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速。缺點(diǎn)圖形強(qiáng)度低，如果連接點(diǎn)發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。點(diǎn)連式GPS網(wǎng)的建立>同步圖形擴(kuò)展的方式>點(diǎn)連式點(diǎn)連式形式相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。優(yōu)點(diǎn)作業(yè)效率較高，圖形強(qiáng)度較強(qiáng)。GPS網(wǎng)的建立>同步圖形擴(kuò)展的方式>邊連式邊連式邊連式形式相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。優(yōu)點(diǎn)圖形強(qiáng)度最強(qiáng)。缺點(diǎn)作業(yè)效率低。GPS網(wǎng)的建立>同步圖形擴(kuò)展的方式>網(wǎng)連式網(wǎng)連式網(wǎng)連式GPS網(wǎng)作業(yè)進(jìn)度圖從已完成觀測的同步圖形中選取獨(dú)立基線，在GPS網(wǎng)展點(diǎn)圖上將被測點(diǎn)用直線連接起來，用以顯示作業(yè)進(jìn)度。進(jìn)度圖的繪制應(yīng)選取獨(dú)立基線；用不同的顏色表示不同時(shí)段的同步觀測基線。作用進(jìn)行網(wǎng)形設(shè)計(jì)；掌握作業(yè)進(jìn)度。GPS網(wǎng)的布設(shè)>GPS網(wǎng)的等級>GPS網(wǎng)的作業(yè)方式>GPS網(wǎng)作業(yè)進(jìn)度圖GPS網(wǎng)作業(yè)進(jìn)度圖同步圖形的擴(kuò)展第四節(jié)GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容基準(zhǔn)設(shè)計(jì)起算條件、數(shù)量及分布起算點(diǎn)起算邊起算方位網(wǎng)形設(shè)計(jì)同步觀測圖形的設(shè)置觀測設(shè)計(jì)儀器要求觀測要求–觀測時(shí)間及時(shí)段長度、觀測參數(shù)設(shè)置等GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容什么是GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)？GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是指導(dǎo)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)量化因子，是評價(jià)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)。如何評價(jià)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣？質(zhì)量精度可靠性效率費(fèi)用GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)網(wǎng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣質(zhì)量效率費(fèi)用可靠性精度GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)重復(fù)設(shè)站次數(shù)在同一測站上所進(jìn)行的觀測時(shí)段數(shù)。規(guī)范中規(guī)定了不同等級的網(wǎng)，每個(gè)測站的最少平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)①最少觀測期數(shù)定義：根據(jù)規(guī)范要求，布設(shè)一GPS網(wǎng)，需要觀測的最少時(shí)段數(shù)。特性：最少觀測期數(shù)與網(wǎng)的等級、點(diǎn)的數(shù)量和用于觀測的接收機(jī)的數(shù)量有關(guān)。計(jì)算公式：指導(dǎo)作用用于估算工程進(jìn)度最少觀測期數(shù)/單天觀測期數(shù)+機(jī)動(dòng)天數(shù)用于估算外業(yè)觀測作業(yè)成本觀測天數(shù)單天成本GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)最少觀測期數(shù)網(wǎng)的點(diǎn)數(shù)參與觀測的接收機(jī)數(shù)最少平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)②GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)③效率指標(biāo)定義：效率指標(biāo)是理論最少觀測期數(shù)與設(shè)計(jì)最少觀測期數(shù)的比值。計(jì)算公式：特性e1；e越接近1，效率越高。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)最少觀測期數(shù)理論最少觀測期數(shù)設(shè)計(jì)觀測期數(shù)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)①GPS網(wǎng)的必要獨(dú)立基線數(shù)定義：測定網(wǎng)中所有點(diǎn)的坐標(biāo)所需要的獨(dú)立基線的最少數(shù)量。計(jì)算公式：對于一個(gè)只以已知點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)的網(wǎng)，其必要獨(dú)立基線數(shù)可采用下式計(jì)算GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)必要獨(dú)立基線數(shù)網(wǎng)的總點(diǎn)數(shù)已知點(diǎn)的數(shù)量網(wǎng)的可靠性指標(biāo)定義：多余獨(dú)立基線數(shù)與總獨(dú)立基線數(shù)的比值。計(jì)算公式GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)網(wǎng)的可靠性指標(biāo)多余的獨(dú)立基線數(shù)總獨(dú)立基線數(shù)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)②算例問：某網(wǎng)由100個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，計(jì)劃用4臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行觀測，如果要求平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)不得低于2.0，問至少需要觀測多少個(gè)時(shí)段，可測得多少獨(dú)立基線，可靠性指標(biāo)是多少？答：GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)③點(diǎn)的可靠性GPS網(wǎng)中點(diǎn)的可靠性與與點(diǎn)相連的獨(dú)立基線的數(shù)量有關(guān)，若假定所有獨(dú)立基線的質(zhì)量相同，則點(diǎn)的可靠性與點(diǎn)所在的位置無關(guān)。例右圖中如果所有基線均只觀測了一個(gè)時(shí)段，則所有點(diǎn)的可靠性相同。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)中點(diǎn)的可靠性GPS網(wǎng)中點(diǎn)的可靠性GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的精度指標(biāo)協(xié)因數(shù)陣設(shè)計(jì)矩陣（與網(wǎng)形有關(guān)）權(quán)陣（與基線精度有關(guān)）GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的精度指標(biāo)GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第五節(jié)GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則>GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)保證質(zhì)量為前提提高效率降低成本GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)測站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°~15°高度角以上不能有成片的障礙物。在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測站應(yīng)遠(yuǎn)離對電磁波信號反射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。為便于觀測作業(yè)和今后的應(yīng)用，測站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)方便的地方。測站應(yīng)選擇在易于保存的地方。根據(jù)應(yīng)用要求，保證部分點(diǎn)間的通視。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則>選點(diǎn)原則選點(diǎn)原則增加觀測期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)）。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。保證每點(diǎn)與三條以上的獨(dú)立基線相連。確?？梢源_定出粗差基線。最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。保證網(wǎng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度保證質(zhì)量控制指標(biāo)的效力GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則>提高GPS網(wǎng)可靠性的方法提高GPS網(wǎng)可靠性的方法網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。建立框架網(wǎng)。最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。適當(dāng)引入高精度激光測距邊。若要進(jìn)行高程擬合，水準(zhǔn)點(diǎn)密度要高，分布要均勻，且要將擬合區(qū)域包圍起來。適當(dāng)延長觀測時(shí)間，增加觀測時(shí)段。選取適當(dāng)數(shù)量的已知點(diǎn)，已知點(diǎn)分布均勻。GPS網(wǎng)的建立>GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則>提高GPS網(wǎng)可靠性的方法提高GPS網(wǎng)精度的方法第三章GPS基線解算GPS基線解算GPS基線解算>概述第一節(jié)概述相對定位定義在GPS定位中，確定進(jìn)行同步觀測的接收機(jī)之間相對位置的定位方法，稱為相對定位。定位結(jié)果與所用星歷同屬一坐標(biāo)系的基線向量（坐標(biāo)差）及其精度信息采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星歷時(shí)為ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrame基線向量所含的基準(zhǔn)信息2個(gè)方位基準(zhǔn)（一個(gè)水平方法，一個(gè)垂直方位）1個(gè)尺度基準(zhǔn)不含有位置基準(zhǔn)GPS相對定位①GPS基線解算>概述>GPS相對定位相對定位特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)定位精度高各類誤差對定位結(jié)果的影響被消除或減弱缺點(diǎn)：多臺(tái)接收共同作業(yè)，作業(yè)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理復(fù)雜不能直接獲取絕對坐標(biāo)應(yīng)用高精度測量定位及導(dǎo)航GPS相對定位②GPS基線解算>概述>GPS相對定位定義利用多個(gè)測站的GPS同步觀測數(shù)據(jù)，確定測站之間的坐標(biāo)差的過程。內(nèi)涵觀測值GPS載波相位觀測值（主要）原始觀測值差分觀測值不同頻率的組合觀測值GPS偽距觀測值（輔助）結(jié)果基線向量精度（中誤差）及誤差相關(guān)性信息（協(xié)因數(shù)陣）GPS基線解算的定義與內(nèi)涵GPS基線解算>概述>GPS基線向量解算的定義與內(nèi)涵定義將相同頻率的GPS載波相位觀測值依據(jù)某種方式求差所獲得的新的組合觀測值（虛擬觀測值）特點(diǎn)可以消去某些不重要的參數(shù)，或?qū)⒛承Υ_定待定參數(shù)有較大負(fù)面影響的因素消去或消弱其影響求差方式站間求差衛(wèi)星間求差歷元間求差差分觀測值①GPS基線解算>概述>差分觀測值站間差分求差方式同步觀測值在接收機(jī)間求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消除了衛(wèi)星鐘差影響削弱了電離層折射影響削弱了對流層折射影響削弱了衛(wèi)星軌道誤差的影響差分觀測值②GPS基線解算>概述>差分觀測值站間差分星間差分求差方式同步觀測值在衛(wèi)星間求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消除了接收機(jī)鐘差的影響差分觀測值③GPS基線解算>概述>差分觀測值星間差分歷元間差分差分方式觀測值在間歷元求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消去了整周未知數(shù)參數(shù)差分觀測值④GPS基線解算>概述>差分觀測值歷元間差分單差站間一次差分雙差站間、星間各求一次差（共兩次差）三差站間、星間和歷元間各求一次差（三次差）單差、雙差和三差GPS基線解算>概述>差分觀測值單差雙差三差組合觀測值的一般形式特殊的組合觀測值寬巷組合觀測值（wide-lane）窄巷組合觀測值（narrow-lane）無電離層影響組合觀測值（iono-free）不同頻率的組合觀測值①GPS基線解算>概述>差分觀測值寬巷組合觀測值（wide-lane）形式特點(diǎn)波長長，整周未知數(shù)容易確定測距精度略低不同頻率的組合觀測值②GPS基線解算>概述>差分觀測值窄巷組合觀測值（narrow-lane）形式特點(diǎn)波長短，整周未知數(shù)難確定測距精度高不同頻率的組合觀測值③GPS基線解算>概述>差分觀測值無電離層影響組合觀測值（iono-free）形式特點(diǎn)電離層折射延遲為0不同頻率的組合觀測值④GPS基線解算>概述>差分觀測值根據(jù)數(shù)學(xué)模型單基線解（SingleBaseline/BaselineMode）模型簡單不顧及同一時(shí)段基線間的相關(guān)特性多基線解（MultipleBaseline/SessionMode）模型較為復(fù)雜顧及同一時(shí)段基線間的相關(guān)特性整體解（多站網(wǎng)解）（CampaignMode）模型最為嚴(yán)密顧及同一時(shí)段基線間的相關(guān)特性基線之間相互約束，結(jié)構(gòu)強(qiáng)基線解算的類型GPS基線解算>概述>基線解算的類型根據(jù)差分的類型單差解采用單差觀測值雙差解采用雙差觀測值三差解采用三差觀測值根據(jù)整周未知數(shù)確定的情況固定解（整數(shù)解）(Fixed)浮動(dòng)解（實(shí)數(shù)解）(Float)基線解算結(jié)果的類型GPS基線解算>基線解算的類型GPS基線解算>基線解算的過程第二節(jié)基線解算的過程基線解算的外部處理過程GPS基線解算>基線解算的外部處理過程基線解算的外部處理過程框圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（GPS觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷、人工觀測數(shù)據(jù)、先驗(yàn)數(shù)據(jù)等）處理控制參數(shù)設(shè)置（星歷類型、截止高度角、周跳修復(fù)方法…）軟件處理基線結(jié)果質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)束合格不合格基線解算的內(nèi)部處理過程（軟件實(shí)現(xiàn)）GPS基線解算>基線解算的內(nèi)部處理過程數(shù)據(jù)導(dǎo)入（觀測值、星歷、氣象元素、測站信息等）數(shù)據(jù)預(yù)處理（周跳探測與修復(fù)、形成差分觀測值）組成觀測方程（待定參數(shù)包括基線向量、整周模糊度等）平差解算（待定參數(shù)包括基線向量、整周模糊度等）是否存在劣值觀測值或小周跳剔除或修復(fù)是否能否確定整周模糊度參數(shù)否是確定基線向量的固定解確定基線向量的浮動(dòng)解基線解算的內(nèi)部處理過程框圖第三節(jié)基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式本機(jī)格式GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>本機(jī)格式定義接收機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的格式存儲(chǔ)方式二進(jìn)制內(nèi)容觀測值、廣播星歷、電離層信息、氣象元素特點(diǎn)不同廠家的接收機(jī)具有不同的本機(jī)格式與接收機(jī)配套的數(shù)據(jù)處理軟件（隨機(jī)軟件/商用軟件）一般可以直接讀取自身本機(jī)格式的數(shù)據(jù)，而不能讀取其它廠家的本機(jī)格式的數(shù)據(jù)不利于多種型號的接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)RINEX格式①GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>RINEX格式定義與接收機(jī)無關(guān)的數(shù)據(jù)交換格式存儲(chǔ)方式ASCII內(nèi)容觀測值、星歷（導(dǎo)航信息）、氣象數(shù)據(jù)特點(diǎn)通用性強(qiáng)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)利于多種型號的接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)大多數(shù)軟件能夠處理RINEX格式②RINEX文件的命名規(guī)則命名規(guī)則：8+3文件名例：wh022931.02o，wh022293.02nssssdddf.yyt4字符測站名年積日一天內(nèi)的文件序號（時(shí)段號）。若為0，則表示文件包含當(dāng)天的所有觀測數(shù)據(jù)兩位年號。98：199800：200011：2011文件類型。O：觀測值N：星歷M：氣象數(shù)據(jù)G：GLONASS星歷H：同步衛(wèi)星GPS載荷的導(dǎo)航電文GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>RINEX格式RINEX格式③RINEX觀測值文件的內(nèi)容2.10OBSERVATIONDATAM(MIXED)RINEXVERSION/TYPEBLANKORG=GPS,R=GLONASS,T=TRANSIT,M=MIXEDCOMMENTXXRINEXOV9.9AIUB24-MAR-0114:43PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFAMIXEDRINEXFILECOMMENTA9080MARKERNAME9080.1.34MARKERNUMBERBILLSMITHABCINSTITUTEOBSERVER/AGENCYX1234A123XXZZZREC#/TYPE/VERS234YYANT#/TYPE4375274.587466.4589095.APPROXPOSITIONXYZ.9030.0000.0000ANTENNA:DELTAH/E/N11WAVELENGTHFACTL1/2126G14G15G16G17G18G19WAVELENGTHFACTL1/20RCVCLOCKOFFSAPPL4P1L1L2P2#/TYPESOFOBSERV18.000INTERVAL2001324131036.0000000TIMEOFFIRSTOBSENDOFHEADER01324131036.000000003G12G9G6-.12345678923629347.915.3008-.35323629364648-.1209-.35820891541.29220607600.189-.4309.39420607605.84801324131050.000000044122G9G12WAVELENGTHFACTL1/2***WAVELENGTHFACTORCHANGEDFOR2SATELLITES***COMMENTNOW8SATELLITESHAVEWLFACT1AND2!COMMENTCOMMENT01324131054.000000005G12G9G6R21R22-.12345678923619095.450-53875.6328-41981.37523619112.00820886075.667-28688.0279-22354.53520886082.10120611072.68918247.789914219.77020611078.41021345678.57612345.567522123456.78923456.7895文件頭文件體GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>RINEX格式RINEX格式④RINEX星歷文件的內(nèi)容GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>RINEX格式2.10N:GPSNAVDATARINEXVERSION/TYPEXXRINEXNV2.10AIUB3-SEP-9915:22PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFVERSION2.10FORMATCOMMENT.1676D-07.2235D-07-.1192D-06-.1192D-06IONALPHA.1208D+06.1310D+06-.1310D+06-.1966D+06IONBETA.133179128170D-06.107469588780D-125529601025DELTA-UTC:A0,A1,T,W13LEAPSECONDSENDOFHEADER69992175144.0-.839701388031D-03-.165982783074D-10.000000000000D+00.910000000000D+02.934062500000D+02.116040547840D-08.162092304801D+00.484101474285D-05.626740418375D-02.652112066746D-05.515365489006D+04.409904000000D+06-.242143869400D-07.329237003460D+00-.596046447754D-07.111541663136D+01.326593750000D+03.206958726335D+01-.638312302555D-08.307155651409D-09.000000000000D+00.102500000000D+04.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.910000000000D+02.406800000000D+06.000000000000D+001399921900.0.490025617182D-03.204636307899D-11.000000000000D+00.133000000000D+03-.963125000000D+02.146970407622D-08.292961152146D+01-.498816370964D-05.200239347760D-02.928156077862D-05.515328476143D+04.414000000000D+06-.279396772385D-07.243031939942D+01-.558793544769D-07.110192796930D+01.271187500000D+03-.232757915425D+01-.619632953057D-08-.785747015231D-11.000000000000D+00.102500000000D+04.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.389000000000D+03.410400000000D+06.000000000000D+00文件頭文件體RINEX格式⑤RINEX氣象數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容2.10METEOROLOGICALDATARINEXVERSION/TYPEXXRINEXMV9.9AIUB3-APR-9600:10PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFAMETDATAFILECOMMENTA9080MARKERNAME3PRTDHR#/TYPESOFOBSERVPAROSCIENTIFIC740-16B0.2PRSENSORMOD/TYPE/ACCHAENNI0.1TDSENSORMOD/TYPE/ACCROTRONICI-240W5.0HRSENSORMOD/TYPE/ACC0.00.00.01234.5678PRSENSORPOSXYZ/HENDOFHEADER96410015987.110.689.596410030987.210.990.096410045987.111.689.0文件頭文件體GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>RINEX格式SP3格式①GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>SP3格式定義一種精密星歷格式，IGS精密星歷采用此格式存儲(chǔ)方式ASCII內(nèi)容精密星歷（每隔15分鐘給出1個(gè)衛(wèi)星的位置，有時(shí)還給出衛(wèi)星的速度）特點(diǎn)提供精密星歷SP3格式②GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>SP3格式命名規(guī)則命名規(guī)則：8+3文件名例：igs11065.sp3(.Z)，igr11065.sp3(.Z)tttwwwwd.sp3精密星歷的類型GPS周星期0：星期日1~6：星期一~星期六總為sp3SP3格式③GPS基線解算>基線解算時(shí)常用的數(shù)據(jù)格式>SP3格式內(nèi)容#aP2001318000.0000000096ORBITIGS97HLMIGS##11060.00000000900.00000000519860.0000000000000+281234567891011131417181920+2122232425262728293031000000+00000000000000000+00000000000000000+00000000000000000++45554554545555554++55544447544000000++00000000000000000++00000000000000000++00000000000000000%ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc%ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc%f0.00000000.0000000000.000000000000.000000000000000%f0.00000000.0000000000.000000000000.000000000000000%i000000000%i000000000/*RAPIDORBITCOMBINATIONFROMWEIGHTEDAVERAGEOF:/*codemresagfzigujplngssiousn/*REFERENCEDTOGPSCLOCKANDTOWEIGHTEDMEANPOLE:/*CLKANTZ-OFFSET(M):II/IIA1.023;IIR0.000*2001318000.00000000P11137.66233324450.41993510434.025839168.957503P222554.1648466701.404774-12156.548088-354.131603P3-12835.80324919823.52606012033.73827912.655252P426036.203647-5147.508988-2778.935922693.981565P5-8981.105708-20915.047563-13823.748269291.406843P6-7243.996679-19828.27519416147.726225-0.315725P715634.362803-542.356344-21103.968489578.771698文件頭文件體第四節(jié)天線高和天線的相位中心GPS基線解算>天線高和天線的相位中心天線高定義標(biāo)志至平均相位中心所在平面的垂直距離量取方法斜高或到某一平面的直高天線高的改化手工改化（見右圖）自動(dòng)改化需提供天線類型及量高方法GPS基線解算>天線高和天線的相位中心>天線高H’HHH’hR天線的相位中心①問題天線相位中心的偏差天線相位中心的變化（PhaseCenterVariations-PCV）解決天線相位中心偏差和變化的方法天線定向模型改正天線相位中心偏差和變化的測定GPS基線解算>天線高和天線的相位中心>天線的相位中心天線的相位中心②相位中心偏差及變化的模型改正IGS_01.PCVGPS基線解算>天線高和天線的相位中心>天線的相位中心1234567891123456789212345678931234567894123456789512345678961234567897123456789800000000VENDORMODEL#DESCRIPTION(AVE)YR/MO/DY|AVE=#inaverage[north][east][up]|L1Offset(mm)[90][85][80][75][70][65][60][55][50][45]|L1Phaseat[40][35][30][25][20][15][10][5][0]|Elevation(mm)[north][east][up]|L2Offset(mm)[90][85][80][75][70][65][60][55][50][45]|L2Phaseat[40][35][30][25][20][15][10][5][0]|Elevation(mm)TRIMBLETRM41249.00ZephyrGeodeticwithGPNGS(4)01/04/11.3.53.11.3-.9.0.0-.-.5-.6-.5-.1.0.6.2-.2-.6-.8.0.0ASHTECH700228(3)96/06/300.50.379.90.02.43.03.33.00.00.0-1.20.879.20.0-1.80.00.0文件頭文件體第五節(jié)基線向量解算的輸出結(jié)果GPS基線解算>基線向量解算的輸出結(jié)果結(jié)果的內(nèi)容①解的類型（三差解，雙差解，固定解，浮動(dòng)解等）不同系統(tǒng)下的輸入、輸出坐標(biāo)接收機(jī)的相關(guān)信息（如序列號等）坐標(biāo)分量估值的標(biāo)準(zhǔn)偏差所有坐標(biāo)參數(shù)（包括整周未知數(shù)參數(shù)等），的相關(guān)矩陣或方差-協(xié)方差陣衛(wèi)星幾何形狀的信息（如RDOP值等）信號跟蹤記錄（數(shù)據(jù)記錄時(shí)間、衛(wèi)星、通道、信號質(zhì)量等）GPS基線解算>基線向量解算的輸出結(jié)果>結(jié)果的內(nèi)容基線向量解算輸出結(jié)果的內(nèi)容②數(shù)據(jù)刪除率，采樣率，數(shù)據(jù)剔除準(zhǔn)則星歷內(nèi)容綜述，健康標(biāo)志信息進(jìn)行的數(shù)據(jù)預(yù)處理措施（如對流層模型）觀測值改正數(shù)（殘差Residual）結(jié)果統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果整周未知數(shù)的確定結(jié)果解的質(zhì)量綜述GPS基線解算>基線向量解算的輸出結(jié)果>結(jié)果的內(nèi)容結(jié)果的作用是后續(xù)數(shù)據(jù)處理（GPS基線向量網(wǎng)平差）的觀測值）。為進(jìn)行基線向量解算結(jié)果質(zhì)量控制提供素材。GPS基線解算>基線向量解算的輸出結(jié)果>結(jié)果的作用第六節(jié)基線解算階段的質(zhì)量控制GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制概述①基線解算階段質(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?；€解算階段質(zhì)量控制的內(nèi)容質(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)質(zhì)量差（不合格的基線）。質(zhì)量改善通過數(shù)據(jù)處理手段，提高基線向量結(jié)果的質(zhì)量。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>概述衡量基線向量結(jié)果質(zhì)量的方法原則全面性：多角度、多方面：精度、可靠性科學(xué)性：具有嚴(yán)格的理論根據(jù)可操作性：易于使用指導(dǎo)性：對工作具有指導(dǎo)作用評定指標(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指標(biāo)–可確切判定質(zhì)量是否不合格，卻無法確切判定質(zhì)量是否合格絕對指標(biāo)–可確切判定質(zhì)量合格與否GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>概述概述②單位權(quán)方差因子定義實(shí)質(zhì)又稱為參考因子一定程度地反映了觀測值質(zhì)量的優(yōu)劣GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>相對質(zhì)量指標(biāo)相對質(zhì)量指標(biāo)①單位權(quán)方差因子觀測值的殘差觀測值的權(quán)自由度觀測值的RMS定義：觀測值的均方根誤差（RootMeanSquare）實(shí)質(zhì)一定程度地反映了觀測值質(zhì)量的優(yōu)劣一般認(rèn)為，RMS越小越好GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>相對質(zhì)量指標(biāo)相對質(zhì)量指標(biāo)②觀測值的均方根誤差觀測值的殘差觀測值的數(shù)量數(shù)據(jù)刪除率定義：在基線解算時(shí)，如果觀測值的改正數(shù)大于某一個(gè)閾值時(shí)，則認(rèn)為該觀測值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值，就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率。實(shí)質(zhì)：數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，說明觀測值的質(zhì)量越差。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>相對質(zhì)量指標(biāo)相對質(zhì)量指標(biāo)③在GPS測量中的觀測條件指的是衛(wèi)星星座的幾何圖形的分布和變化。通常，衛(wèi)星數(shù)量越多、衛(wèi)星分布越均勻、觀測時(shí)間越長，觀測條件越好。RATIO定義實(shí)質(zhì)反映了所確定出的整周未知數(shù)參數(shù)的可靠性，該值總大于等于1，值越大，可靠性越高。這一指標(biāo)取決于多種因素，既與觀測值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測條件的好壞有關(guān)。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>相對質(zhì)量指標(biāo)相對質(zhì)量指標(biāo)④RDOP定義：所謂RDOP值指的是在基線解算時(shí)待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡（）的平方根，即

RDOP值的大小與基線位置和衛(wèi)星在空間中的幾何分布及運(yùn)行軌跡（即觀測條件）有關(guān)，當(dāng)基線位置確定后，RDOP值就只與觀測條件有關(guān)了，而觀測條件又是時(shí)間的函數(shù)，因此，實(shí)際上對與某條基線向量來講，其RDOP值的大小與觀測時(shí)間段有關(guān)。實(shí)質(zhì)：RDOP表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對相對定位的影響，即取決于觀測條件的好壞，它不受觀測值質(zhì)量好壞的影響。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>相對質(zhì)量指標(biāo)相對質(zhì)量指標(biāo)⑤同步環(huán)閉合差定義：由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。特點(diǎn)：理論上：由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，同步環(huán)閉合差在理論上應(yīng)總是為0。實(shí)踐中：只要數(shù)學(xué)模型正確、數(shù)據(jù)處理無誤，即使觀測值質(zhì)量不好，同步環(huán)閉合差將非常小。實(shí)質(zhì)：若同步環(huán)閉合差超限，則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯(cuò)誤的若同步環(huán)閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>半相對半絕對質(zhì)量指標(biāo)半相對半絕對質(zhì)量指標(biāo)異步環(huán)閉合差定義由相互獨(dú)立的基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。實(shí)質(zhì)異步環(huán)閉合差滿足限差要求時(shí)，則表明組成異步環(huán)的基線向量的質(zhì)量是合格的。當(dāng)異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時(shí)，則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格。要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多個(gè)相鄰的異步環(huán)或重復(fù)基線來判定。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>絕對質(zhì)量指標(biāo)絕對質(zhì)量指標(biāo)①復(fù)測基線較差（重復(fù)基線互差）定義不同觀測時(shí)段，對同一條基線的觀測結(jié)果，就是所謂重復(fù)基線。這些觀測結(jié)果之間的差異，就是復(fù)測基線較差。實(shí)質(zhì)復(fù)測基線較差滿足限差要求時(shí)，則表明基線向量的質(zhì)量是合格的。復(fù)測基線較差不滿足限差要求時(shí)，則表明復(fù)測基線中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格。要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過多條復(fù)測基線來判定。GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>絕對質(zhì)量指標(biāo)絕對質(zhì)量指標(biāo)②GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>規(guī)范要求規(guī)范要求①全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范GB/T18314–2001GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>規(guī)范要求規(guī)范要求②全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范GB/T18314–2001GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>影響GPS基線解算結(jié)果的幾個(gè)因素影響GPS基線解算結(jié)果的幾個(gè)因素基線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差。少數(shù)衛(wèi)星的觀測時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致與該顆衛(wèi)星有關(guān)的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定，而對于基線解算來講，對于參與計(jì)算的衛(wèi)星，如果與其相關(guān)的整周未知數(shù)沒有準(zhǔn)確確定的話，就將影響整個(gè)基線解算結(jié)果在整個(gè)觀測時(shí)段里，有個(gè)別時(shí)間段里周跳太多，致使周跳修復(fù)不完善在觀測時(shí)段內(nèi)，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GPS基線解算>基線解算階段的質(zhì)量控制>影響GPS基線解算結(jié)果因素的判別影響GPS基線解算結(jié)果因素的判別①基線起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確的判別無明確的方法衛(wèi)星觀測時(shí)間短的判別通過衛(wèi)星可見性圖周跳通過殘差圖（殘差跳躍）衛(wèi)星可見性圖上面3幅雙