GPS总结

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资源描述

GPS网的建立过程:设计准备:项目规划、技术设计、资料搜集整理、一起检验和验定,踏勘选点和埋石。测量实施:实地了解测区情况,卫星情况预报,确定作业方案,外业观测,数据传输备份。基线解算及质量控制单基线解:在多台GPS接收机同步观测中,每次选取两台接收机的GPS观测数据解算相应的基线向量。数据处理:网平差及质量控制,技术总结,成果验收。永久性跟踪站:长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站。星历:是不同时刻卫星在轨道位置上的坐标值。卫星星历的提供方式通常有两种预报星历广播星历和后处理星历精密星历。广播星历:卫星发播的无线电信号载有预报一定时间内卫星轨道参数的电文信号。精密星历:由若干个卫星跟踪站所得到的观测数据经事后处理计算出的卫星轨道参数供卫星精密定位使用观测单元:快速静态定位测量时,参考站从开始至停止接收卫星信号连续观测的时间段。高程拟合:根据测区内若干公共点上的高程异常值,构造一种曲面来逼近似大地水准面。GPS卫星星历:是描述卫星运动轨道的信息,或者说是一组对应于某一时刻的卫星轨道根数及其变率。基线解算:对两台及以上接收机同步观测值进行独立基线向量(坐标差)的平差计算叫做基线解算。GPS网的图形设计:根据对所布设的GPS网的精度要求和其它方面的要求,设计出由独立GPS边构成的多边形网(或称为环形网)多基线解:从m(m≥3)台GPS接收机同步观测值中,由m-1条独立基线构成观测方程,统一解算出m-1条基线向量。数据剔除率:同一时段中,删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。观测时段:测站上开始接收卫星信号到观测停止,连续工作的时间段,简称时段。其持续的时间称为时段长度。同步观测:两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。同步观测是进行相对定位时必须遵循的一条原则。(只有同步观测才有可能通过在接收机间求差的方式来消除或大幅度消弱卫星星历误差、卫星钟误差、电离层延迟、对流层延迟等误差。)基线向量:利用进行同步观测的GPS接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差即为基线向量,简称基线;(与计算时所采用的卫星轨道数据同属一个坐标参照系;复测基线(重复基线)及其长度较差:在某两个测站间,由多个时段的同步观测数据所获得的多个基线。同步观测环:三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环,简称同步环。同步环闭合差从理论上讲应等于零。闭合环:由多条极限向量首尾相连所构成的闭合图形。环闭合差:组成闭合环的基线向量按同一方向(顺时针或逆时针)的矢量和。环闭合差又分为:分量闭合差和全长闭合差。分量闭合差:组成闭合环的基线向量按同一方向(顺时针或逆时针)矢量的各个分量的和。全长闭合差:分量闭合差的平方和开方。同步环闭合差:从理论上讲应等于零。同步环闭合差实际上并不为零。同步环闭合差可以从某一侧面反映GPS测量的质量,故有些规范中规定要进行同步环闭合差的检验。但是由于许多误差(如对中误差、量取天线高时出现的粗差等)无法在同步环闭合差中得以反映,因此,即使同步环闭合差很小也并不意味着GPS测量的质量一定很好独立观测环:由独立观测(非同步观测)所获得的基线向量构成的闭合环,简称独立环。(独立环检验,更能充分暴露出基线向量中存在的问题,更客观地反映GPS测量的质量)异步观测环:在构成多边形环路的所有基线向量中,只要有非同步观测基线向量,则该多边形环路叫异步观测环,简称异步环。复测基线的长度较差:两条复测基线的分量较差的平方和开方(异步环闭合条件和重复基线坐标闭合条件是衡量精度、检验粗差和系统误差的重要指标)同步观测基线向量:利用同一时段的多个同步观测站所采集的观测数据所计算出的若干基线向量;若在某时段共有N台接收机进行了同步观测,则共可得到N(N-1)/2条同步观测基线。独立基线向量:若一组基线向量中的任何一条基线向量都无法用该组中其它基线向量的线性组合来表示,则该组基线向量就是一组独立的基线向量。满足下面条件之一的为独立基线向量(1)未构成闭合环的一组基线向量(2)虽构成了闭合环,但并非所有基线都来自同一观测时段(3)完全由同步观测基线所构成的闭合环之间是线性相关的,是一组非独立基线向量。在同步观测环中,有(N-1)条独立基线向量(N为接收机数量)布设GPS网的目的:易于引入外部基准;评定测量成果的质量;提高测成果的质量。基准设计的定义:在GPS网的技术设计中,必须明确GPS网的成果所采用的坐标系统和起算数据的工作,称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。GPS网的基准的确定:(1)位置基准:GPS网的位置基准取决于网中“起算点”的坐标和平差方法。确定网的位置基准一般可采用下列方法:A选取网中一个点的坐标并加以固定或给以适当的权:对网的定向和尺度都没有影响,由于在网平差中没有给出多余的约束条件,将其称为独立网。B在网中选取若干个点的坐标并加以固定或给以适当的权:在确定网的位置基准的同时也会对网的方向和尺度产生影响。由于给出的起算数据多于必要的起算数据数,故称其为附合网。(2)尺度基准:由GPS网中的基线来提供的,这些基线可以是地面电磁波测距边或已知点间的固定边,也可以是GPS网中的基线向量。(3)方位基准:一般是由网中的起始方位角来提供的,也可由GPS网中的各基线向量共同来提供。利用旧网中的若干控制点作为GPS网中的已知点进行附合网平差时,方位基准将由这些已知点间的方位角提供。GPS网网形设计的一般原则:1.GPS网中不应存在自由基线;2.GPS网中的闭合条件中基线数不可过多;3.GPS网应以“每点至少独立设站观测两次”的布网原则;4.为了实现GPS网与地面网间的坐标转换,GPS网应与地面网有两个重合点;5.为了便利观测,GPS网应选择在交通便利,视野旷阔。GPS网图形设计时应遵循以下原则:(1)GPS网的布设应视其目的,作业时卫星状况,预期达到的精度,成果的可靠性以及工作效率,按照优化设计原则进行。(2)GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形,例如一个或若干个独立观测环,或者附合路线形式,以增加检核条件,提高网的可靠性。(3)GPS网内点与点之间虽不要求通视,但应有利于按常规测量方法进行加密控制时应用。(4)可能条件下,新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测;新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接,联接处的重合点数不应少于三个,且分布均匀,以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。(5)GPS网点,应利用已有水准点联测高程。GPS基线向量网的设计原则1)选点原则a.为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量,要求测站上空应尽可能的开阔,在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。b.为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源,如大功率无线电发射设施、高压输电线等,以免损坏接收机天线。c.为避免或减少多路径效应的发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层建筑、成片水域等。d.为便于观测作业和今后的应用,测站应选在交通便利,点位稳定,地质条件良好,易于保护的地方。e.充分利用符合要求的原有控制点的标石和桥墩。f.应尽可能的所选测站附近的小环境(指地形、植被、地貌等)与周围的大环境保持一致,以免或减少气象元素的代表性误差。g.A级GPS点点位符合CH/T2008的有关规定。2)提高可靠性的原则:增加观测期数(增加独立基线数)。保证一定的重复设站次数。保证每点与三条以上的独立基线相连,这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布网时,要使网中所有最简异步环边数不多于6。3)提高精度的原则:为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度,网中距离较近的点一定要进行同步观测,以获得它们间的直接观测基线。为提高整个GPS网的精度,可以在全面网之上建立框架网,以框架网作为整个GPS网的骨架。在布网时,要使网中所有最简异步环边数不多于6条。建立GPS网时,适当引入高精度激光测距边。若要进行高程拟合,水准点密度要高,分布要均匀,且要将拟合区域包围起来。为提高GPS网的尺度精度,在网中适当延长观测时间,增加观测时段。选取适当数量的已知点,已知点分布均匀。辅助点和方位点:要求,1.A、B级GPS点不应位于基岩上时,宜在附近埋设辅助点,并测定与GPS点之间的距离和高差,精度应位于5mm。2.可根据需要在GPS点附近设立方位点。方位点应与GPS点保持通视,离GPS点的距离一般不小于300m。网平差作用:确定出网中各点坐标、发现观测值中的粗差,并采用相应的方法进行处理、消除基线向量误差引起的几何矛盾并评定观测成果精度。网平差的目的:1消除由观测量和已知条件中存在的误差所引起的GPS网在几何上的不一致2改善GPS网的质量,评定GPS网精度。3确定GPS网中点在指定参照系下的坐标以及其他所需参数的估值。GPS基线向量网的平差分三种类型:自由网平差,平差时固定网中某一点的坐标,平差的主要目的是检验网本身的内部符合精度;约束平差,平差时以国家大地坐标系或地方坐标系的某些点的坐标、边长和方位角为约束条件,顾及GPS网与地面网之间的转换参数进行平差计算。(观测值:GPS观测值,约束条件:多于最少约束条件数。)无约束平差:平差时以国家大地坐标系或地方坐标系的某些点的坐标、边长和方位角为约束条件,顾及GPS网与地面网之间的转换参数进行平差计算。最小无约束平差:通过一个起算点坐标来提供GPS网位置基准的无约束平差。(观测值:GPS观测值,约束条件:无或最少约束条件数。)GPS成果上交资料(1)测量任务书和专业设计书;(2)点之记、环视图、测量标志委托保管书;(3)接收设备、气象及其它仪器的检验资料;(4)外业观测记录、测量手簿及其它记录;(5)数据处理中生成的文件,资料和成果表;(6)GPS网展点图;(7)技术总结和成果验收报告。基线解算的质量控制指标:1.数据剔除率2.同步环闭合差3.独立环闭合差4.复测基线长度较差5.网无约束平差基线向量残差接收机全面检验的内容,包括一般性检视、通电检验、附件检验和试测检验。一般检验:主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好,紧固部分是否松动与脱落,使用手册及资料是否齐全等。通电检验:接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况,以及自测试系统的工作情况,当自测正常后,按操作步骤检验仪器的工作情况。GPS网图形布设有这四种基本连接方式:点连接:相邻同步图形之间仅有一个公共点连接。优点:作业效率高,图形扩展迅速。缺点:图形强度低,如果连接点发生问题将影响到后面的同步图形。边连接:同步图形之间有一条公共基线连接。优点:具有较好的图形强度和较高的作业。网连接:相邻同步图形之间有两个以上是公共点相连接。优点:具有很好的图形强度。缺点:作业效率低。边点混合连接:把点连式与边连式有机地结合起来,组成GPS网。选择迁站方案应考虑的因素:重复设站的要求;基线的布设;迁站效率;交通工具的配备;作业组对点位的熟悉情况。观测成果的外业检核的内容有同步边观测数据的检核、重复观测边的检核独立边构成的环闭合差检核、同步环闭合差的检核。观测值文件的文件头存放有文件的创建日期、单位名、测站名、天线信息、测站近似坐标、观测值数据及类型、观测历元间隔等信息。GPS网的数据处理流程:1数据传输(数据传输软件,记录在计算机中的原始观测数据)2格式转换(格式转化软件,标准格式的数据)3基线解算(基线解算软件。GPS基线向量解)4网平差(GPS网平差软件,点坐标、基线转换参数及相关统计信息)基线解算的结果:基线向量及其方差-协方差阵。作用:结果用于网平差、检验和评估外业观测的成果质量基线解算结果内容:1.数据记录情况2.测站信息3.每一测站在测量期间的卫星跟踪情况4.气象数据5.基线解算控制参数设置6.基线向量估值及其统计信息,单位权方差因子7.观测值残差序列影响基线解算结果的因素:1.基线解算时所设定的起点和坐标不准确2.少数卫星的观测时间太短,导致这些卫星的整周未知数无法准确确定。3.周跳探测修复不正确,存在未知探测或不正确修复的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