任務(wù)二平面控制測(cè)量428GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)處理69課件講解

2025年1月13日

任務(wù)二平面控制測(cè)量4.2.8GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)處理

GNSS數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理概述目錄/Contents010203GNSS網(wǎng)平差GNSS基線向量解算軟件操作0401

數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理概述概述GNSS接收機(jī)采集記錄的是GNSS接收機(jī)天線至衛(wèi)星偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。如果采樣間隔為20秒，則每20秒記錄一組觀測(cè)值，一臺(tái)接收機(jī)連續(xù)觀測(cè)一小時(shí)將有180組觀測(cè)值。觀測(cè)值中有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。GNSS數(shù)據(jù)處理要從原始的觀測(cè)值出發(fā)得到最終的測(cè)量定位成果。概述其中數(shù)據(jù)處理過(guò)程大致分為如下幾個(gè)階段：GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)的基線向量解算GNSS基線向量網(wǎng)平差GNSS網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平差數(shù)據(jù)處理的基本流程如圖所示：數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是用專用電纜將接收機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并在后處理軟件的菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項(xiàng)后，便將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，生成四個(gè)數(shù)據(jù)文件：①載波相位和偽距觀測(cè)值文件②星歷參數(shù)文件③電離層參數(shù)和UTC參數(shù)文件④測(cè)站信息文件。數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)數(shù)據(jù)分流后生成的四個(gè)數(shù)據(jù)文件中，除測(cè)站文件外，其余均為二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件。為下一步預(yù)處理的方便，必須將它們解譯成直接識(shí)別的文件，必須將數(shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)化。預(yù)處理GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的：①對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除粗差；②統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)化文件；③找出整周跳變點(diǎn)并修復(fù)觀測(cè)值(整周跳變的修復(fù))；④對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正。02

GNSS基線向量解算10定義利用多個(gè)測(cè)站的GNSS同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定這些測(cè)站之間坐標(biāo)差的過(guò)程觀測(cè)值GNSS載波相位觀測(cè)值（主要）：原始觀測(cè)值、差分觀測(cè)值、不同頻率的組合觀測(cè)值GNSS偽距觀測(cè)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）GNSS基線向量的解算GNSS基線向量的解算12基線解算的流程（軟件內(nèi)部）數(shù)據(jù)導(dǎo)入（觀測(cè)值、星歷、氣象元素、測(cè)站信息等）數(shù)據(jù)預(yù)處理（周跳探測(cè)與修復(fù)、形成差分觀測(cè)值）組成觀測(cè)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）是否存在劣質(zhì)觀測(cè)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)解模糊度解算階段確定最終解階段13基線解算的流程（軟件操作）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷、人工觀測(cè)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14基線解算結(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(hào)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(hào)跟蹤記錄（數(shù)據(jù)記錄時(shí)間、衛(wèi)星、通道、信號(hào)質(zhì)量等）15基線解算結(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(duì)流層模型）觀測(cè)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16基線解算結(jié)果的作用后續(xù)數(shù)據(jù)處理的觀測(cè)值（GNSS基線向量網(wǎng)平差的觀測(cè)值）進(jìn)行基線質(zhì)量控制的依據(jù)17質(zhì)量的參考指標(biāo)某些軟件采用質(zhì)量的參考指標(biāo)對(duì)基線進(jìn)行質(zhì)量控制18單位權(quán)方差因子定義實(shí)質(zhì)又稱為參考因子或參考方差一定程度地反映了觀測(cè)值質(zhì)量的優(yōu)劣單位權(quán)方差因子觀測(cè)值的殘差觀測(cè)值的權(quán)自由度質(zhì)量的參考指標(biāo)19觀測(cè)值的RMS定義：觀測(cè)值殘差的均方根（RootMeanSquare）實(shí)質(zhì)反映了觀測(cè)值與參數(shù)估值間的符合程度一定程度地反映了觀測(cè)值質(zhì)量的優(yōu)劣一般認(rèn)為，RMS越小越好觀測(cè)值的均方根誤差觀測(cè)值的殘差觀測(cè)值的數(shù)量質(zhì)量的參考指標(biāo)20數(shù)據(jù)刪除率定義：在基線解算時(shí)，如果觀測(cè)值的改正數(shù)大于某一個(gè)閾值時(shí)，則認(rèn)為該觀測(cè)值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測(cè)值的數(shù)量與觀測(cè)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GNSS原始觀測(cè)值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，說(shuō)明觀測(cè)值的質(zhì)量越差。質(zhì)量的參考指標(biāo)21在GNSS測(cè)量中的“觀測(cè)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(cè)時(shí)間越長(zhǎng)，觀測(cè)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(cè)值的質(zhì)量有關(guān)，也與觀測(cè)條件的好壞有關(guān)。質(zhì)量的參考指標(biāo)22RDOP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(cè)條件）有關(guān)，當(dāng)基線位置確定后，RDOP值就只與觀測(cè)條件有關(guān)了，而觀測(cè)條件又是時(shí)間的函數(shù)，因此，實(shí)際上對(duì)與某條基線向量來(lái)講，其RDOP值的大小與觀測(cè)時(shí)間段有關(guān)。實(shí)質(zhì)：RDOP表明了GNSS衛(wèi)星的狀態(tài)對(duì)相對(duì)定位的影響，即取決于觀測(cè)條件的好壞，它不受觀測(cè)值質(zhì)量好壞的影響。質(zhì)量的參考指標(biāo)23同步環(huán)閉合差定義由同步觀測(cè)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(cè)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(wú)誤，即使觀測(cè)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(shuō)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(méi)有超限，還不能說(shuō)明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。質(zhì)量的控制指標(biāo)24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(guò)多個(gè)相鄰的異步環(huán)或重復(fù)基線來(lái)判定。質(zhì)量的控制指標(biāo)25復(fù)測(cè)基線較差（重復(fù)基線互差）定義不同觀測(cè)時(shí)段，對(duì)同一條基線的觀測(cè)結(jié)果，就是所謂重復(fù)基線。這些觀測(cè)結(jié)果之間的差異，就是復(fù)測(cè)基線較差。實(shí)質(zhì)復(fù)測(cè)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(cè)基線較差不滿足限差要求時(shí)，則表明復(fù)測(cè)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(guò)多條復(fù)測(cè)基線來(lái)判定。質(zhì)量的控制指標(biāo)思考題GNSS數(shù)據(jù)處理分哪幾個(gè)階段什么是GNSS基線向量？它與常規(guī)地面測(cè)量所得到的基線邊長(zhǎng)相同嗎？區(qū)別在哪里？

思考題03

GNSS網(wǎng)平差28GNSS網(wǎng)平差觀測(cè)值基線向量及其精度和誤差相關(guān)信息（參見(jiàn)基線向量解）結(jié)果待定點(diǎn)的坐標(biāo)其它待定參數(shù)：尺度、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)速度各類精度指標(biāo)：基線向量標(biāo)準(zhǔn)差，參數(shù)的精度及誤差相關(guān)性，點(diǎn)位誤差（橢圓）（絕對(duì)），基線誤差（橢圓）（相對(duì)）作用發(fā)現(xiàn)剔除粗差確定待定點(diǎn)坐標(biāo)及其它參數(shù)（在指定基準(zhǔn)下）精度評(píng)定29GNSS網(wǎng)平差的類型①無(wú)約束平差特點(diǎn)觀測(cè)值全為GNSS觀測(cè)值；不引入起算數(shù)據(jù)或所引入的起算數(shù)據(jù)不引起網(wǎng)的扭曲。作用：評(píng)定網(wǎng)的內(nèi)符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除粗差得到各點(diǎn)在地心系（WGS-84/ITRF）系下經(jīng)過(guò)了平差處理的三維空間坐標(biāo)

調(diào)整基線向量觀測(cè)值的權(quán)30GNSS網(wǎng)平差的類型②約束平差特點(diǎn)觀測(cè)值全為GNSS觀測(cè)值；所引入的起算數(shù)據(jù)將對(duì)網(wǎng)的形狀產(chǎn)生影響。作用獲取各點(diǎn)在地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)31GNSS網(wǎng)平差的類型③聯(lián)合平差特點(diǎn)觀測(cè)觀測(cè)值除了GNSS觀測(cè)值已外，還包括其它常規(guī)幾何觀測(cè)值；所引入的起算數(shù)據(jù)將對(duì)網(wǎng)的形狀產(chǎn)生影響。作用獲取各點(diǎn)在地方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)32構(gòu)網(wǎng)基線的選取基本原則獨(dú)立基線構(gòu)網(wǎng)基線選取方法選取獨(dú)立基線選取基線應(yīng)構(gòu)成閉合圖形選取合格基線盡量選取短基線33提高基線質(zhì)量通過(guò)基線的精化處理刪除粗差基線通過(guò)無(wú)約束平差后對(duì)基線殘差的分析降低劣質(zhì)基線的權(quán)通過(guò)無(wú)約束平差后對(duì)基線殘差的分析選擇合適的起算數(shù)據(jù)通過(guò)約束平差后對(duì)基線殘差的分析通過(guò)起算數(shù)據(jù)之間的交叉檢核改善網(wǎng)平差質(zhì)量的方法GNSS網(wǎng)平差的過(guò)程構(gòu)建基線網(wǎng)三維無(wú)約束平差約束平差質(zhì)量分析與控制04

軟件操作一、目的熟悉南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件的使用；掌握GNSS數(shù)據(jù)處理的方法步驟。二、方法步驟（一）基線向量解算在桌面上雙擊“南方測(cè)繪GNSS數(shù)據(jù)處理”圖標(biāo)或單擊“開始”→“程序”→“南方測(cè)繪GNSS

4.4000數(shù)據(jù)處理”→“GNSS數(shù)據(jù)處理”打開GNSS數(shù)據(jù)處理軟件，GNSS數(shù)據(jù)處理軟件界面如下圖所示。如果該處理軟件為演示版，則必須要求注冊(cè)，注冊(cè)方法為單擊“幫助”→“注冊(cè)”打開如下圖42所示界面。圖南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件注冊(cè)界面在使用單位中任意輸入使用單位名稱，E－mail中輸入電子郵箱，電子郵箱格式必須正確，在注冊(cè)碼中任意輸入20位長(zhǎng)的數(shù)字或英語(yǔ)字母。如果注冊(cè)功能欄出現(xiàn)“Sth解算”字樣后，單擊“退出”按鈕即可完成注冊(cè)。新建項(xiàng)目，在菜單欄單擊“文件”→“新建”或在工具欄單擊按鈕打開如下圖所示界面：

在上述界面中依次填入或選上項(xiàng)目屬性描述，單擊確定即可。圖

項(xiàng)目建立對(duì)話框然后會(huì)彈出如下圖所示的界面：圖建立項(xiàng)目后的軟件界面添加外業(yè)GNSS數(shù)據(jù)文件在菜單欄單擊“數(shù)據(jù)輸入”→“增加觀測(cè)數(shù)據(jù)文件”或在工具欄單擊圖標(biāo)，出現(xiàn)如下圖所示的界面。

圖

加入外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件對(duì)話框選擇路徑中選中存放GNSS外業(yè)數(shù)據(jù)文件的文件夾，然后在文件列表中選中所需要的數(shù)據(jù)文件，然后單擊確定。彈出數(shù)據(jù)錄入進(jìn)度條如圖所示：稍等片刻，調(diào)入完畢后，網(wǎng)圖如下圖所示：數(shù)據(jù)選擇系列中的條件是對(duì)基線進(jìn)行重解的重要條件?？梢詫?duì)高度截至角和歷元間隔進(jìn)行組合設(shè)置完成基線的重新解算以提高基線的方差比。歷元間隔中的左邊第一個(gè)數(shù)字歷元項(xiàng)為解算歷元，第二項(xiàng)為數(shù)據(jù)采集歷元。當(dāng)解算歷元小于采集歷元時(shí)，軟件解算采用采集歷元，反之則遠(yuǎn)用設(shè)置的解算歷元。數(shù)據(jù)選擇系列中的條件是對(duì)基線進(jìn)行重解的重要條件。“編輯”中的數(shù)字表示誤差放大系數(shù)，參考衛(wèi)星可進(jìn)行選擇，一般默認(rèn)為自動(dòng)選擇接收信號(hào)效果最好的衛(wèi)星。最小歷元和最大歷元數(shù)為限制解算的數(shù)據(jù)，一般可設(shè)為默認(rèn)值即可?！昂细窠膺x擇”為設(shè)置基線解的方法。分別有“雙差固定解”、“雙差浮點(diǎn)解”、“三差解”三種，默認(rèn)設(shè)置為雙差固定解，為最好解算精度。解算基線詳解選擇解算全部基線，有自動(dòng)計(jì)算進(jìn)度條顯示如下圖所示這一解算過(guò)程可能等待時(shí)間較長(zhǎng)，處理過(guò)程若想中斷，請(qǐng)點(diǎn)擊停止?；€處理完全結(jié)束后，網(wǎng)圖顏色已由原來(lái)的綠色變成紅色或灰色?；€雙差固定解方差比大于3的基線變紅(軟件默認(rèn)值3)，小于3的基線顏色變灰色?；疑€方差比過(guò)低，可以進(jìn)行重解。例如對(duì)于基線“G5041801－G5011801”，用鼠標(biāo)直接在網(wǎng)圖上雙擊該基線，選中基線由實(shí)線變成虛線后彈出基線解算對(duì)話框，在對(duì)話框的顯示項(xiàng)目中可以對(duì)基線解算進(jìn)行必要的設(shè)置。

圖

處理進(jìn)度（二）閉合環(huán)和重復(fù)基線檢查待基線解算合格后（少數(shù)幾條解算基線不合格可讓其不參與平差），在“閉合環(huán)”窗口中進(jìn)行閉合差計(jì)算。首先，對(duì)同步時(shí)段任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差要求進(jìn)行同步環(huán)檢核；然后，計(jì)算異步環(huán)。程序?qū)⒆詣?dòng)搜索所有的同步、異步閉合環(huán)。

有關(guān)同步、異步閉合環(huán)、重復(fù)基線的要求請(qǐng)查看使用提示“外業(yè)成果質(zhì)量檢核標(biāo)準(zhǔn)”，或者參照有關(guān)國(guó)家規(guī)范。

搜索閉合環(huán)點(diǎn)左邊狀態(tài)欄中閉合環(huán)，有下圖顯示閉合差：

從上圖中看出，此網(wǎng)所有的同步閉合環(huán)均小于10ppm，小于四等網(wǎng)（≤10ppm）的要求。

圖閉合環(huán)閉合差如果超限，那么必須剔除粗差基線。點(diǎn)擊“基線簡(jiǎn)表”狀態(tài)欄重新算。根據(jù)基線解算以及閉合差計(jì)算的具體情況，對(duì)一些基線進(jìn)行重新解算，具有多次觀測(cè)基線的情況下可以不使用或者刪除該基線。當(dāng)出現(xiàn)孤點(diǎn)（即該點(diǎn)僅有一條合格基線相連）的情況下，必須野外重測(cè)該基線或者閉合環(huán)。（三）網(wǎng)平差計(jì)算

數(shù)據(jù)錄入：輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)，給定約束條件。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)輸入”菜單中的“坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄入”彈出對(duì)話框；在“請(qǐng)選擇”中選中點(diǎn)號(hào)，單擊點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)的“北