GPS静态处理基础知识

GPS静态测量数据处理

一、基线解算的类型

   1、单基线解

  （1）定义：当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中zui多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间误差相关性，对每条基线单独进行解算。

  （2）特点：单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。

   2、多基线解

   （1）定义：与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。

   （2）特点：多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。

   （3）多站整体解（坐标）

   （4）单基线解算的过程

   （5）利用基线解算软件解算基线向量的过程

二、基线解算结果的质量评定指标

    1、单位权方差因子

   （1）定义：

   （2）实质：反映观测值的质量，又称为参考方差因子。越小越好。

    2、RMS - 均方根误差

   （1）定义：

  （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。

    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。

    4、RATIO

    （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zui小的单位权方差与zui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。

    5、RDOP

   （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。

    6、同步环闭合差

   （1）定义：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。

   （2）实质：由于同步观测基线间具有一定的内在，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：

                                          ，

    7、异步环闭合差

   （1）定义：由独立基线所组成的闭合环称为异步闭合环，简称异步环异步环的闭合差称为异步环闭合差。

   （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：

   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：

   三、影响基线解算结果质量的几个主要因素及应对方法

   1、影响因素

  （1）基线解算时所设定的起点坐标不准确（设定较准确的起点坐标，采用同一点或同一点的衍生点起算）

   （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（剔除观测时间太短的卫星）

   （3）在整个观测时段里，有个别时间段或个别卫星周跳太多，致使周跳无法*修复（剔除周跳多的卫星，截去周跳多的时间段）

   （4）在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大（剔除受多路径影响严重的观测值）

   （5）对流层折射或电离层折射影响太大

   （6）（模型改正、采用Iono-Free观测值）

    2、判别及应对方法：

   （1）判别：通过卫星的可见性图和残差图来判别。

   （2）应对方法：提供较准确的起点坐标、删卫星和截取时间段。

    3、基线解算时常需修改的参数：

   （1）参与数据处理的特定时间段的观测值

   （2）截止高度角

   （3）观测值类型

   （4）星历类型

   （5）Ratio值限值

   （6）观测值编辑因子

   （7）电离层折射改正

   （8）对流层折射改正

   四、网平差的类型及作用

   1、无约束平差

   定义：GPS网的无约束平差指的是在平差时不引入会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的GPS网的无约束平差，一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。

   作用: 评定GPS网的内部符合精度，发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差；得到GPS网中各个点在WGS-84系下经过了平差处理的三维空间直角坐标；为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高数据。

   2、约束平差

   定义：GPS网的约束平差指的是平差时所采用的观测值*是GPS观测值（即GPS基线向量），而且，在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。

  作用 :确定所需坐标系下的坐标。

   3、联合平差

   定义：GPS网的联合平差指的是平差时所采用的观测值除了GPS观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。

   作用：确定所需坐标系下的坐标。

  五、平差结果的质量评定

   指标：相邻点距离中误差

   1、单位权方差的检验

   2、基线改正数的检验

   3、已知坐标的检验