GPS测量知识总结

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1.截止高度角Elevation mask angle &&采样间隔

GPS测量中,为了屏蔽遮挡物(如建筑物、树木等)及多路径效应的影响所设定的蔽遮高度角,低于此角视空域的卫星不予跟踪。GPS测量中默认为15度。

理论和实践表明:随着卫星高度角的降低,卫星信号的信噪比也随之减小。小于30度时,信噪比随高度角降低而急剧下降,特别是在L2频率上更加明显。另外,高度角越小,容易获得较小的PDOP,但是对流层影响显著,测量误差随之增大。
在外业观测时,高度角设为15度,保证观测的数量;在内业数据处理时,改变高度角为18度,提高卫星信号的质量。

一般GPS静态数据采样间隔默认为60,所谓历元间隔为基线处理时,软件从原始观测数据中抽取数据的间隔。接收机在静态测量观测时,设置为5S的频率,但在内业处理时,高密度的观测数据通常不能显著提高基线的质量。为提高基线处理的速度,可以增大数据处理的采样间隔。通常对于短边,且观测时间较短,可适当缩小采样间隔;对于长边则要增大采样间隔!
2.改善基线质量的方法
1)使用较为准确的坐标作为起算点,如与已知的IGS跟踪点联测,获得分米级以上的地心坐标。
2)删卫星、截时段、改变截止高度角
3)改变其他控制参数,如对流层电离层模型等

3.GPS网平差
观测值:基线向量及精度误差信息
结果:待定点坐标、其他待定参数、各类精度指标如误差椭圆等 作用:发现剔除粗差,确定待定点坐标及参数

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无约束平差是在一个控制网中不引入外部基准,不产生控制网非观测引起的变形和改正,可检查是否存在粗差以及网平差的自身精度;约束平差是设定已知点,将平差结果进行强制性符合。
4.GPS
GPS周(GPS Week)是GPS系统内部所采用的时间系统,表示方法:从1980160时开始起算的周数加上周内时间的秒数。20045110515秒的GPS周:1268周,554715秒,GPS周记数GPS Week Number1268 6,第554715秒。从而下载对应时间的电离层数据模型进行改正!

查询2004-2014GPS Weekhttp://www.rvdi.com/freebies/gpscalendar.html
5.LGO软件使用

GPS数据自动处理时需要对参数进行设置,只有当勾选“显示高级参数”时出现

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“采样率”:可以有0.1,0.2,0.51 2 3 4 5 6 10 12 15 20 30 60秒,直接设置成全部使用就可以了。
“对流层模型”:对流层是高度约30KM的大气部分,它可能导致电磁波的传播延迟。为了计算该延迟必须知道对流层的折射因子影响。LGO提供如下的模型:Hopfied模型、Simplified Hopfield模型、Essen&Froome模型、无对流层模型、计算模型。不同的模型所得到的结果相差很小(几个mm)。
查看基线报告需要对原始数据进行基线解算后保存,在结果中可以选择某条基线查看其报告文档。如下图所示

问题:
1. 基线向量网是怎么确定的?
网中距离较近的点之间基线必须要观测。
单基线解算:m台仪器观测,只要保证m-1条基线不构成闭合环即可。 多基线解算:对所有同步观测的独立基线一一解算,考虑同步基线间误差相关性。
2. 当网平差之后有黑色边不满足如何处理?
编辑卫星窗口对观测时段重新处理! 3. 报告内容设置。
在“工具-报告模板管理-GPS总结”,如下图可加入接收机、DOPS、天线等信息
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6.天线高
Antenna Height

在三脚架上架设接收机时,用量高尺量测时V00.36m的固定值。
7.卫星定位高程
卫星定位获取的大地高转换为我国的正常高系统,一般采用几何拟合法计算测区高程异常,拟合法要求联测一定数量的已知水准点,参与似大地水准面计算。
大地高=正常高+高程异常
=正高+大地水准面差距
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8.统计检验
GPS网平差中采用三种统计检验:F-检验、W-检验和T-检验。统计检验的目的是评定数学模型以及数据探测即发现粗差或系统误差。

F-检验即检验两个正态母体的方差是否相等,用来从整体上评定整个基准网是否存在变形,但不适合在独立观测值中探测粗差。临界值为1.12,若拒绝则表示网中有一个以上的错误。
W-检验是一维正态性检验,它的原假设为只有一个观测值有粗差而其它观测值正确,对每个观测分量(如方向、距离、坐标分量等)进行检验,以判断其是否存在粗差即数据探测。临界值为1.96. T-检验是二维或三维正态性检验,对某些观测向量(如GPS基线向量等)进行整体检验,它的检验原理类似于W-检验,用来判断观测向量中是否存在粗差。临界值二维2.42,三维1.89,多数情况下为三维正态性检验!

9.GPS数据处理模式
数据处理模式分为手工处理和自动处理,首先利用自动处理进行基线计算,若满足要求则输出报告。否则,对基线进行手工处理解算。

选择模式: 参考站
单击点402的水平条并选择它作为参考站。 选择模式:流动站
单击即时点315, 401 309的水平条并选择这些观测时段为流动站。 GPS处理。
完成整个网还有三个处理过程:处理和存储剩下的基线步骤同前面一样:于第二次处理过程选择309作为参考站,311315作为流动站,对于第三次处理选择315作为参考站,311401作为流动站,对于第四次处理选择401作为参考站,309作为流动站。跟自动解算网中有8条基线向量一致。

另外,CPII加密数据根据GPS测量原始数据,LGO中进行基线解算,导出基线结果利用COSAGPS进行网的无约束三维平差计算,检验各项闭合指标。由LGO软件网平差检验不够,通过COSAGPS进行完善,模型更加严密。

导入基线数据之前,必须先输入一个三维已知点任一都行为构网提供基准。 基线数据的类型根据新建项目时指定仪器类型相一致,项目名.GPS3dVector 5



10.基线解算结果的精度评价指标

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10.1、单位权方差因子
1)定义:
VTPVˆ0f
2)实质:反映观测值的质量,又称为参考方差因子。越小越好。
10.2RMS - 均方根误差
1)定义:
VTVRMS
n 2)实质:表明了观测值的质量,观测值质量越好,越小,反之,观测值质量越差,则越大,它不受观测条件(观测期间卫星分布图形)的好坏的影响。
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10.3、数据删除率
1)定义:在基线解算时,如果观测值的改正数大于某一个阈值时,则认为该观测值含有粗差,则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值,就是所谓的数据删除率。
2)实质:数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。数据删除率越高,说明观测值的质量越差。
10.4RATIO 1)定义:RATIO值为在采用搜索算法确定整周未知数参数的整数值时,产生次最小的单位权方差与最小的单位权方差的比值。
2)实质:反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性,这一指标取决于多种因素,既与观测值的质量有关,也与观测条件的好坏有关。
10.5RDOP 1定义:所谓RDOP值指的是在基线解算时待定参数的协因数阵的迹的平方根, RDOP值的大小与基线位置和卫星在空间中的几何分布及运行轨迹(即观测条件)有关,当基线位置确定后,RDOP值就只与观测条件有关了,而观测条件又是时间的函数,因此,实际上对与某条基线向量来讲,其RDOP值的大小与观测时间段有关。
2)实质:表明了GPS卫星的状态对相对定位的影响,即取决于观测条件的好坏,它不受观测值质量好坏的影响。
10.6、同步环闭合差
1)定义:由3台或3台以上接收机,同时对同一组卫星进行观测(同步观测)所获得的基线向量所构成的闭合多边形为同步环。同步环闭合差是由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差,按时段进行解算,每个大地四边形只需解算三个三角形!
2)实质:由于同步观测基线间具有一定的内在联系,从而使得同步环闭合差在理论上应总是为0的,如果同步环闭合差超限,则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的,但反过来,如果同步环闭合差没有超限,还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格。
3)限值: WXnnn3n,WY,WZ,W 5555
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序号
1起点CPI036GPSH11CPI035终点CPI035CPI036GPSH11WWGPSH12CPI036GPSH11WWCPI036CPI035GPSH12WW2GPSH11GPSH12CPI036

3GPSH12CPI036CPI035同步环闭合差检验DXDY-2219.8848-2642.3872212.6449539.09032007.23982103.2966-0.0001-0.000314.3538810214.35388102-160.0324203.6863372.6773335.4041-212.6449-539.09030.00000.00014.7564434424.756443442372.6773335.4041-2219.8848-2642.38721847.20752306.98200.0000-0.001114.2485278214.24852782DZ1987.5887-613.6741-1373.9150-0.000414.35388102-433.4917-180.1824613.67410.00004.756443442-180.18241987.5887-1807.4073-0.001014.24852782边长S3982.5379844.05693215.6665合格504.9887532.7757844.0569合格532.77573982.53793464.2550合格10.7、异步环闭合差
1)定义:有不同观测时段的基线组成的多边形环,一般检验三角形。
2)实质:当异步环闭合差满足限差要求时,则表明组成异步环的基线向量的质量是合格的;当异步环闭合差不满足限差要求时,则表明组成异步环的基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格,要确定出哪些基线向量的质量不合格,可以通过多个相邻的异步环或重复基线来进行。
3)限值: WX3n,WY3n,WZ3n,W33n
10.8、重复基线较(互)差
1)定义:不同观测时段,对同一条基线的观测结果,就是所谓重复基线。这些观测结果之间的差异,就是重复基线较(互)差。
2)实质:当重复基线较(互)差满足限差要求时,则表明这些基线向量的质量是合格的;否则,则表明这些基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格,要确定出哪些基线向量的质量不合格,可以通过多重条件进行。 3)限值: W22

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重复基线检验表
基线 起点 GPSH11 1 GPSH11 GPSH01 2 GPSH01 GPSH05 3 GPSH06 GPSH06 4 GPSH06 GPSH08 5 GPSH07 GPSH08 762.8215
199.8611
361.0895
867.3101 30.83
GPSH05 GPSH07 500.4385
-86.7918
557.0234
753.8213 30.23
GPSH05 GPSH05 500.4405 500.4405
-86.7933 -86.7933
557.0203 557.0203
753.8205 30.23 753.8205 -0.80
合格
GPSH02 GPSH06 -241.0895 283.5392 -500.4404 86.7942
-626.0796 728.3504 30.10 -557.0169 753.8180 -2.50
合格
GPSH12 GPSH02 -160.0270 203.6811 -241.0921 283.5392
-433.4981 504.9903 29.17 -626.0738 728.3463 -4.10
合格
终点
GPSH12
DX
DY
DZ 边长S 较差 限差
超限
-160.0324 203.6863 -433.4917 504.9887 -1.60
合格
-762.8212 -199.8595 -361.0841 867.3071 -3.00
合格
10.9几何因子
GDOP (Geometrical包括经度,纬度,高程和时间等因子,称为几何精度因子。 PDOP (Positional包括经度,纬度和高程等因子,称为三维(空间)位置精度因子
HDOP (Horizontal包括经度和纬度等因子,称为水平(平面)位置精度因子 VDOP (Vertical仅包括高程因子,称为高程精度因子 TDOPTime:钟差几何精度因子
实际上,GDOP的数值越大,所代表的单位矢量形体体积越小,即接收机至空间卫星的角度十分相似导致的结果,此时的GDOP会导致定位精度变差。好的GDOP, 是指其数值小,代表大的单位矢量形体体积,导致高的定位精度。

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11.LGO&COSA数据处理 11.1 LGO导出基线结果
注意:根据自动基线计算模式得到的基线结果千万要选择并存储,见存储状态列。

选中所有基线,输入——Asc文件,在设置选项中文件类型设置为基线!默认为点,坑!

11.2 COSA导入基线数据
首先在COSA中新建工程,坐标系选择WGS-84默认的,设置工作路径。 GPS数据处理基准数据三维已知坐标”,必须输入一个三维起算坐标

COSA会生成以上文件记录所输入已知三维点的坐标信息。 现在可以导入基线数据,界面如下所示
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导入成功后,COSA基线数据的具体内容,与LGO中数据一致。


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本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/6857ebc8b9f3f90f76c61b71.html

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