GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理

一、基線解算的類型

   1、單基線解

  （1）定義：當(dāng)有臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行了一個(gè)時(shí)段的同步觀測后，每兩臺(tái)接收機(jī)之間就可以形成一條基線向量，共有條同步觀測基線，其中zui多可以選出相互獨(dú)立的條同步觀測基線，至于這條獨(dú)立基線如何選取，只要保證所選的條獨(dú)立基線不構(gòu)成閉和環(huán)就可以了。這也是說，凡是構(gòu)成了閉和環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的，同步觀測所獲得的獨(dú)立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性，但它們卻是誤差相關(guān)的，實(shí)際上所有的同步觀測基線間都是誤差相關(guān)的。所謂單基線解算，就是在基線解算時(shí)不顧及同步觀測基線間誤差相關(guān)性，對(duì)每條基線單獨(dú)進(jìn)行解算。

  （2）特點(diǎn)：單基線解算的算法簡單，但由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性，不利于后面的網(wǎng)平差處理，一般只用在普通等級(jí)GPS網(wǎng)的測設(shè)中。

   2、多基線解

   （1）定義：與單基線解算不同的是，多基線解算顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性，在基線解算時(shí)對(duì)所有同步觀測的獨(dú)立基線一并解算。

   （2）特點(diǎn)：多基線解由于在基線解算時(shí)顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)特性，因此，在理論上是嚴(yán)密的。

   （3）多站整體解（坐標(biāo)）

   （4）單基線解算的過程

   （5）利用基線解算軟件解算基線向量的過程

二、基線解算結(jié)果的質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)

    1、單位權(quán)方差因子

   （1）定義：

   （2）實(shí)質(zhì)：反映觀測值的質(zhì)量，又稱為參考方差因子。越小越好。

    2、RMS - 均方根誤差

   （1）定義：

  （2）實(shí)質(zhì)：表明了觀測值的質(zhì)量，觀測值質(zhì)量越好，越小，反之，觀測值質(zhì)量越差，則越大，它不受觀測條件（觀測期間衛(wèi)星分布圖形）的好壞的影響。

    3、數(shù)據(jù)刪除率

   （1）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。

   （2）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。

    4、RATIO

    （1）定義：RATIO值為在采用搜索算法確定整周未知數(shù)參數(shù)的整數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生次zui小的單位權(quán)方差與zui小的單位權(quán)方差的比值。

    （2）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，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)。

    5、RDOP

   （1）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， 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(duì)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)。

   （2）實(shí)質(zhì)：表明了GPS衛(wèi)星的狀態(tài)對(duì)相對(duì)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。

    6、同步環(huán)閉合差

   （1）定義：同步環(huán)閉合差是由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。

   （2）實(shí)質(zhì)：由于同步觀測基線間具有一定的內(nèi)在，從而使得同步環(huán)閉合差在理論上應(yīng)總是為0的，如果同步環(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，但反過來，如果同步環(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。

   （3）限值：

                                          ，

    7、異步環(huán)閉合差

   （1）定義：由獨(dú)立基線所組成的閉合環(huán)稱為異步閉合環(huán)，簡稱異步環(huán)異步環(huán)的閉合差稱為異步環(huán)閉合差。

   （2）實(shí)質(zhì)：當(dāng)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)基線來進(jìn)行。

   （3）限值：

   8、重復(fù)基線較（互）差

  （1）定義：不同觀測時(shí)段，對(duì)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，就是重復(fù)基線較（互）差。

  （2）實(shí)質(zhì)：當(dāng)重復(fù)基線較（互）差滿足限差要求時(shí)，則表明這些基線向量的質(zhì)量是合格的；否則，則表明這些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，可以通過多重條件進(jìn)行。

  （3）限值：

   三、影響基線解算結(jié)果質(zhì)量的幾個(gè)主要因素及應(yīng)對(duì)方法

   1、影響因素

  （1）基線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確（設(shè)定較準(zhǔn)確的起點(diǎn)坐標(biāo)，采用同一點(diǎn)或同一點(diǎn)的衍生點(diǎn)起算）

   （2）少數(shù)衛(wèi)星的觀測時(shí)間太短，導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定（剔除觀測時(shí)間太短的衛(wèi)星）

   （3）在整個(gè)觀測時(shí)段里，有個(gè)別時(shí)間段或個(gè)別衛(wèi)星周跳太多，致使周跳無法*修復(fù)（剔除周跳多的衛(wèi)星，截去周跳多的時(shí)間段）

   （4）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（剔除受多路徑影響嚴(yán)重的觀測值）

   （5）對(duì)流層折射或電離層折射影響太大

   （6）（模型改正、采用Iono-Free觀測值）

    2、判別及應(yīng)對(duì)方法：

   （1）判別：通過衛(wèi)星的可見性圖和殘差圖來判別。

   （2）應(yīng)對(duì)方法：提供較準(zhǔn)確的起點(diǎn)坐標(biāo)、刪衛(wèi)星和截取時(shí)間段。

    3、基線解算時(shí)常需修改的參數(shù)：

   （1）參與數(shù)據(jù)處理的特定時(shí)間段的觀測值

   （2）截止高度角

   （3）觀測值類型

   （4）星歷類型

   （5）Ratio值限值

   （6）觀測值編輯因子

   （7）電離層折射改正

   （8）對(duì)流層折射改正

   四、網(wǎng)平差的類型及作用

   1、無約束平差

   定義：GPS網(wǎng)的無約束平差指的是在平差時(shí)不引入會(huì)造成GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常見的GPS網(wǎng)的無約束平差，一般是在平差時(shí)沒有起算數(shù)據(jù)或沒有多余的起算數(shù)據(jù)。

   作用: 評(píng)定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，發(fā)現(xiàn)和剔除GPS觀測值中可能存在的粗差；得到GPS網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)在WGS-84系下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標(biāo)；為將來可能進(jìn)行的高程擬合，提供經(jīng)過了平差處理的大地高數(shù)據(jù)。

   2、約束平差

   定義：GPS網(wǎng)的約束平差指的是平差時(shí)所采用的觀測值*是GPS觀測值（即GPS基線向量），而且，在平差時(shí)引入了使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。

  作用 :確定所需坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

   3、聯(lián)合平差

   定義：GPS網(wǎng)的聯(lián)合平差指的是平差時(shí)所采用的觀測值除了GPS觀測值以外，還采用了地面常規(guī)觀測值，這些地面常規(guī)觀測值包括邊長、方向、角度等觀測值等。

   作用：確定所需坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

  五、平差結(jié)果的質(zhì)量評(píng)定

   指標(biāo)：相鄰點(diǎn)距離中誤差

   1、單位權(quán)方差的檢驗(yàn)

   2、基線改正數(shù)的檢驗(yàn)

   3、已知坐標(biāo)的檢驗(yàn)