GPS操作流程及基线解算

GPS数据处理GPS基线解算的优化及平差的方法技巧摘要:对影响GPS基线解算质量的主要因素进行分析和研究，结合实例阐明基于南方GPS后处理软件的GPS基线解算的优化技术和方法。

以及对GPS 解算数据平差处理的方法与技巧。

关键词:GPS基线解算;固定解;浮动解;残差曲线;优化，数据传输、数据分流、观测数据的平滑、滤波、平差计算、同步环、异步环、重复基线。

GPS接收机采集记录的是GPS接收机天线至卫星的伪距、载波相位和卫星星历等数据。

GPS数据处理就是从原始观测值出发得到最终的测量定位成果，其数据处理过程大致可划分为数据传输、格式转换(可选)、基线解算和网平差以及GPS网与地面网联合平差等四个阶段。

GPS测量数据处理的流程如图所示。

GPS测量数据处理流程一、引言根据GPS外业观测和基线数据处理的实际情况，即使通过选取恰当的点位来保证良好的观测条件，进行星历预报来保证观测到的卫星数目及星座的图形强度，但在实际的基线解算过程中，时常会遇到基线只有浮动解而无固定解。

在此情况下，对基线解算进行优化处理后通常能够得到固定解，从而提高基线质量，避免或减少返工重测现象。

二、影响GPS基线解算结果的几个因素及其对策影响GPS基线解算质量的因素较多也较为复杂，如卫星的周跳、星历误差、对流层及电离层影响、多路径误差、无线电干扰、不明因素影响及起算点误差过大等都会影响基线解算。

应对措施1基线起点坐标不准确的应对方法要解决基线起点坐标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。

2卫星观测时间短的应对方法卫星整周模糊度难以确定的影响。

由于个别或少数卫星观测时间太短，而导致这些卫星的整周模糊度难以准确确定。

南方GPS数据处理软件基线解算分析南方GPS后处理软件是GPS后处理常用的一种软件,适用于单频、双频GPS 数据基线解算,平差处理。

该软件包的功能有:选星计划、接收机设置、数据传输、基线向量处理、网平差、质量分析、坐标转换、报表生成、结果输出、Rinex格式转换等模块。

south软件在使用过程中,如何提高基线解算精度是后续解算环节的关键,基线的解算成果直接影响到接下来的对观测点的三维平差、二维平差以及高程拟合的精度,再此就基线解算谈谈个人见解。

标签：GPS;数据处理;基线解算;方差比1南方GPS数据处理软件的安装和数据传输1.1安装南方GPS数据处理软件4.0软件南方GPS数据处理软件4.0软件安装文件中有名为GPSmax050823.exe的可执行文件,执行该文件可弹出安装界面,根据界面提示进行安装。

1.2南方静态数据传输Ver3.0 2006.07.26的基本操作在数据传输前,在接收机和计算机都关机的状态下,用数据线连接,完成连接后运行南方GPS数据处理软件4.0,单击工具→南方接收机数据下载,进入选择界面,对二者的通讯参数进行设置,并确认数据保存位置后,开始传输数据。

选择对应的文件后,鼠标单击“开始”9600 上的数据就会传输到计算机对应的目录下。

在该界面下,如果之前GPS外业测量过程中如果点名、天线高输入不准确,可以在传输数据时对点名、天线高和时段号进行更改。

注意,输入点名必须为四个字母或数字组成。

数据传输完毕后,断开连接,也要二者关机后,才能取下数据线,否则容易损坏数据线接口。

2基线解算步骤在桌面上双击“南方测绘GPS数据处理”图标或单击“开始”→“程序”→“南方测绘GPS 4.0000 数据处理” →“GPS数据处理”打开GPS数据处理软件,GPS数据处理软件界面如图1所示。

2.1新建项目,在菜单栏单击“文件”→“新建”或在工具栏单击按钮打开如下图2所示界面在上述界面中依次填入后,点击设置,进入控制网等级设置,选择所做GPS控制网等级,点击定义坐标系,进入后,选择相适应的坐标系,如果是独立坐标系,可以选择自定义坐标系。

第六章 GPS 基线解算第1节 GPS 基线解算的基本原理一较为常用的差分观测值为双差观测值双差观测值可以表示为下面的形式(...)dd 为双差分算子ｊ和卫星mf v 为频率f 的双差载波相位观测值的残差ion ρ为电离层延迟f λ为频率f 的载波相位的波长若在某一历元中则可以得到k -1个双差观测值在进行基线解算时而是通过某些方法将它们消除1»ùÏß½âËãʱһ°ãÖ»ÓÐÁ½Àà²ÎÊý数量为32m 为同步观测的卫星数数量为1−m 基线解算基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程在基线解算时第一阶段进行初始平差浮动解在第二阶段在第三阶段仅将待定的测站坐标作为未知参数解求出基线向量的最终解-整数解2在基线解算时将基线的一个端点的坐标作为已知值固定固定的点称为起点3此时所解求出的整周未知数为实数1. 初始平差根据双差观测值的观测方程然后组成法方程后其结果为=N C X X X )))待定参数的协因数阵单位权中误差通过初始平差但由于观测值误差使得其结果为实数此时与实数的整周未知数参数对应的基线解被称作基线向量的实数解或浮动解必须准确地确定出整周未知数的整数值目前所采用的方法基本上是以下面将要介绍的搜索法为基础的1. 根据初始平差的结果N X )和NNX XD ))1ÒÔÓëËüÃÇÖÐÎó²îµÄÈô¸É±¶2为搜索半径2. 从上面所确定出的每一个整周未知数的备选整数值中一次选取一个并分别以它们作为已知值确定出相应的基线解[]iCiC X Xi Q Q ))=⋅ ∈♠⋅√∏∝⊗®⊄©〈≠≈∫≥∅≠⊂∂♦ ®[]iC i X X ))=i 0ˆσ不过当出现以下情况时而无法求出该基线向量的整数解其自由度为f 和f2可根据一定的置信水平来加以确定其中i 0ˆσ也被称为RMS3. 确定基线向量的固定解当确定了整周未知数的整数值后第2节 GPS 基线解算的分类一每两台接收机之间就可以形成基线向量其中最多可以选出相互独立的1−m 条同步观测基线只要保证所选的1−m 条独立基线不构成闭和环就可以了凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的但它们却是误差相关的所谓单基线解算对每条基线单独进行解算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一般只用在普通等级GPS 网的测设中多基线解1. 定义与单基线解算不同的是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在理论上是严密的质量控制指标及其应用1. 质量控制指标n 单位权方差因子0ˆσn 定义fPVV T =0ˆσ其中P 为观测值的权n 实质单位权方差因子又称为参考因子如果观测值的改正数大于某一个阈值时则需要将其删除就是所谓的数据删除率数据删除率越高n RATIOn 定义RATIO RMS RMS =次最小最小显然这一指标取决于多种因素测值的质量有关n RDOPn 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即观测条件当基线位置确定后而观测条件又是时间的函数实际上对与某条基线向量来讲n 实质RDOP 表明了GPS 卫星的状态对相对定位的影响它不受观测值质量好坏的影响Root Mean Square 即V 为观测值的残差n 为观测值的总数观测值质量越好反之则RMS 越大观测期间卫星分布图形依照数理统计的理论观测值误差落在1.96倍RMS 的范围内的概率是95%n 特点及作用由于同步观测基线间具有一定的内在联系如果同步环闭合差超限但反过来还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格2所谓环的闭和差有以下几类∑∆=∆XX ε∑∆=∆ZZ ε∆∆∆++=Sz y x 1222)(εεεε∑S 为环长n 异步环闭合差n 定义不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环n 特点及作用当异步环闭合差满足限差要求时当异步环闭合差不满足限差要求时要确定出哪些基线向量的质量不合格n 重复基线较差n 定义不同观测时段就是所谓重复基线就是重复基线较差应用RATIOËüÃÇÊýÖµµÄ¸ßµÍ²»Äܾø¶ÔµÄ˵Ã÷»ùÏßÖÊÁ¿µÄ¸ßµÍÔò˵Ã÷¹Û²âÖµÖÊÁ¿½Ï²î1Ôò˵Ã÷¹Û²âÌõ¼þ½Ï²î影响GPS 基线解算结果的几个因素影响基线解算结果的因素主要有以下几条会导致基线出现尺度和方向上的偏差导致这些卫星的整周未知数无法准确确定当卫星的观测时间太短时而对与基线解算来讲如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话有个别时间段里周跳太多多路径效应比较严重周跳修复是否完全以及多路径效应是否严重等因素二有些是较容易判别的周跳太多对流层或电离层折射影响过大等如起点坐标不准确目前还没有较容易的方法来加生别在实际工作中以避免这种情况的发只要查看观测数据的记录文件中有与每个卫星的观测数据的数量就可以了这就更直观了示例可以从基线解算后所获得的观测值残差上来大部分的基线处理软件一般采用的双差观测值与此相关的所有双差观测值的残差都会出现显著的整数倍的n 多路径效应严重对流层或电离层折射影响的判别不过与整周跳变不同的是对流层或电离层折射影响过大时而只是出现非整数倍的增大但却又明显地大于正常观测值的残差可以在进行基线解算时较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来然后引入系统参数的方法加以解决则可以删除该卫星的观测数据这样可以保证基线解算结果的质量则可采用删除周跳严重的时间段的方法若只是个别卫星经常发生周跳来尝试改善基线解算结果的质量因此另外n 对流层或电离层折射影响过大的应对方法对于对流层或电离层折射影响过大的问题1. 提高截止高度角但这种方法因为不一定受对流层或电离层的影响就大3. 如果观测值是双频观测值3. 基线精化处理的有力工具-残差图在基线解算时经常要判断影响基线解算结果质量的因素残差图对于完成这些工作非常有用0.000.100.10图9 残差图上图是一种常见双差分观测值残差图的形式纵轴表示观测值的残差SV12-SV15Õý³£µÄ²Ð²îͼһ°ãΪ²Ð²îÈÆ×ÅÁãÖáÉÏÏ°ڶ¯下面三个图表明SV12号卫星的观测值中含有周跳周1图11 SV12含有周跳的残差图　0.100.10图12 SV12含有周跳的残差图下面三个残差图表明SV25在21~T T 时间段内受不名因素对流层折射影响严重1.000.001.00图13 SV25受不明因素影响的残差图　残差1.000.001.00图14 SV25受不明因素影响的残差图　0.100.000.10图15 SV25受不明因素影响的残差图　第5节GPS基线解算的过程每一个厂商所生产的接收机都会配备相应的数据处理软件但是它们在使用步骤上却是大体相同的1. 原始观测数据的读入在进行基线解算时一般说来而由第三方所开发的数据处理软件则不一定能对各接收机的原始观测数据进行处理首先需要进行格式转换最常用的格式是RINEX格式大部分的数据处理软件都能直接处理就需要对观测数据进行必要的检查测站名测站坐标对这些项目进行检查的目的3. 设定基线解算的控制参数基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算通过控制参数的设定4. 基线解算基线解算的过程一般是自动进行的5. 基线质量的检验基线解算完毕后还必须对基线的质量进行检验如果不合格基线的质量检验需要通过RATIO RMSÒì²½»·±ÕºÍ²îºÍÖظ´»ùÏ߽ϲîÀ´½øÐÐ。

静态G P S控制测量使用技术方法1控制点的布设为了达到GPS测量高精度、高效益的目的,减少不必要的耗费,在测量中遵循这样的原则：在保证质量的前提下,尽可能地提高效率、降低成本;所以对GPS测量各阶段的工作,都要精心设计,精心组织和实施;建议用户在测量实施前,对整个GPS 测量工作进行合理的总体设计;总体设计,是指对GPS网进行优化设计,主要是：确定精度指标,网的图形设计,网中基线边长度的确定及网的基准设计;在设计中用户可以参照有关规范灵活地处理,下面将结合国内现有的一些资料对GPS测量的总体设计简单地介绍一下;1、确定精度标准在GPS网总体设计中,精度指标是比较重要的参数,它的数值将直接影响GPS网的布设方案、观测数据的处理以及作业的时间和经费;在实际设计工作中,用户可根据所作控制的实际需要和可能,合理地制定;既不能制定过低而影响网的精度,也不必要盲目追求过高的精度造成不必要的支出;2、选点选点即观测站位置的选择;在GPS测量中并不要求观测站之间相互通视,网的图形选择也比较灵活,因此选点比经典控制测量简便得多;但为了保证观测工作的顺利进行和可靠地保持测量结果,用户注意使观测站位置具有以下的条件：①确保GPS接收机上方的天空开阔GPS测量主要利用接收机所接收到的卫星信号,而且接收机上空越开阔,则观测到的卫星数目越多;一般应该保证接收机所在平面15°以上的范围内没有建筑物或者大树的遮挡;图5-1 高度截止角②周围没有反射面,如大面积的水域,或对电磁波反射或吸收强烈的物体如玻璃墙,树木等,不致引起多路径效应;③远离强电磁场的干扰;GPS接收机接收卫星广播的微波信号,微波信号都会受到电磁场的影响而产生噪声,降低信噪比,影响观测成果;所以GPS控制点最好离开高压线、微波站或者产生强电磁干扰的场所;邻近不应有强电磁辐射源,如无线电台、电视发射天线、高压输电线等,以免干扰GPS卫星信号;通常,在测站周围约 200m 的范围内不能有大功率无线电发射源如电视台、电台、微波站等；在 50m 内不能有高压输电线和微波无线电信号传递通道;④观测站最好选在交通便利的地方以利于其它测量手段联测和扩展；⑤地面基础稳固,易于点的保存;注意：用户如果在树木、觇标等对电磁波传播影响较大的物体下设观测站,当接收机工作时,接收的卫星信号将产生畸变,这样即使采集时各项指标,如观测卫星数、DOP值等都较好,但观测数据质量很差;建议用户可根据需要在GPS点大约 300 米附近建立与其通视的方位点,以便在必要时采用常规经典的测量方法进行联测;在点位选好后,在对点位进行编号时必须注意点位编号的合理性,在野外采集时输入的观测站名由四个任意输入的字符组成,为了在测后处理时方便及准确,必须不使点号重复;建议用户在编号时尽量采用阿拉伯数字按顺序编号;3、基线长度GPS接收机对收到的卫星信号量测可达毫米级的精度;但是,由于卫星信号在大气传播时不可避免地受到大气层中电离层及对流层的扰动,导致观测精度的降低;因此在使用GPS接收机测量时,通常采用差分的形式,用两台接收机来对一条基线进行同步观测;在同步观测同一组卫星时,大气层对观测的影响大部分都被抵消了;基线越短,抵消的程度越显着,因为这时卫星信号通过大气层到达两台接收机的路径几乎相同;同时,当基线越长时,起算点的精度对基线的精度的影响也越大;起算点的精度常常影响基线的正常求解;因此,建议用户在设计基线边时,应兼顾基线边的长度;通常,对于单频接收机而言,基线边应以20公里范围以内为宜;基线边过长,一方面观测时间势必增加,另一方面由于距离增大而导致电离层的影响有所增强;4、提高GPS网可靠性的方法可以通过下面的一些方法提高GPS网的可靠性：1、增加独立基线数在布设GPS 网时,适当增加观测时段数,对于提高GPS 网的可靠性非常有效;因为随着观测时段数的增加,所测得的独立基线数就会增加,而独立基线数的增加对网的可靠性的提高是非常有效的;2、保证一定的重复设站次数保证一定的重复设站次数,可确保GPS 网的可靠性;一方面,通过在同一测站上的多次观测,可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面,重复设站次数的增加,也意味着观测期数的增加;不过需要注意的是,当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时,各个时段间必须重新安置仪器,以更好地消除各种人为操作误差和错误;3、保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连;保证每个测站至少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,在布设GPS 网时,各个点的可靠性与点位无直接关系,而与该点上所连接的基线数有关,点上所连接的基线数越多点的可靠性则越高;4、在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6 条在布设GPS 网时,检查GPS 观测值基线向量质量的最佳方法是异步环闭合差;而随着组成异步环的基线向量数的增加,其检验质量的能力将逐渐下降,因此,要控制最小异步环的边数;所谓最小异步闭合环,即构成闭合环的基线边是异步的,且边数又是最少的;5、提高GPS网精度的方法可以通过下列方法提高GPS网的精度：为保证GPS 网中各相邻点具有较高的相对精度,对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,可以在全面网之上布设框架网,以框架网作为整个GPS 网的骨架；在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6 条；若要采用高程拟合的方法测定网中各点的正常高/正高,则需在布网时选定一定数量的水准点;水准点的数量应尽可能的多,且应在网中均匀分布,还要保证有部分点分布在网中的四周,将整个网包含在其中；为提高GPS 网的尺度精度,可采用增设长时间、多时段的基线向量;6、布设GPS 网时起算点的选取与分布若要求所布设的GPS 网的成果与旧成果吻合最好,则起算点数量越多越好;若不要求所布设的GPS 网的成果完全与旧成果吻合,则一般可选3～5 个起算点,这样既可以保证新老坐标成果的一致性,也可以保持GPS 网的原有精度;为保证整网的点位精度均匀,起算点一般应均匀地分布在GPS 网的周围;要避免所有的起算点分布在网中一侧的情况或连成一线的情况;2GPS基线解算1 基线解算的步骤基线解算的过程,实际上主要是一个利用最小二乘法进行平差的过程;平差所采用的观测值主要是双差观测值;在基线解算时,平差要分五个阶段进行;第一阶段,根据三差观测值,求得基线向量的初值;第二阶段,根据初值及双差观测值进行周跳修复;第三阶段进行双差浮点解算,解算出整周未知数参数和基线向量的实数解;第四阶段将整周未知数固定成整数,即整周模糊度固定;在第五阶段,将确定了的整周未知数作为已知值,仅将待定的测站坐标作为未知参数,再次进行平差解算,解求出基线向量的最终解-整数解;2 重复基线的检查同一基线边观测了多个时段得到的多个基线边称为重复基线边;对于不同观测时段的基线边的互差,其差值应小于相应级别规定精度的22倍;而其中任一时段的结果与各时段平均值之差不能超过相应级别的规定精度;我们在进行基线处理时经常会遇到重复基线检查不合格的情况;而造成这种情况的主要有以下几种情况：1、在架设仪器时由于对中整平的误差造成该种情况一般对短基线影响很大,处理该种情况时需要在出外业前对基座进行检查并且进行外业观测架设仪器时严格对中整平;2、由于点号及仪器高输错、或外业记录时出错造成这种情况最为普遍,并且由于该种情况还会造成异步环搜索时异步环不闭合,一般来说在软件上比较好检查出出错的观测点,例如我们可以在软件上查看观测数据通过观测数据的初始经纬度来判定点号是否出错;在搜索异步环时往往超限数据非常大;对于这种情况的处理一定要严格外业观测手簿的记录;3 闭合环搜索在GPS测量中,为了检验GPS野外实测数据的质量,往往需要计算GPS网中同步环或异步环闭合差;为了使精度评估更准确,往往需要删除一些重复基线,通常的软件都要求手工输入,若网较复杂,则工作量就非常庞大,而且错误、遗漏也就难以避免;实际上,在软件中,可以结合图论的有关知识,采用深度优先搜索的方法搜索整个GPS网中的最小独立闭合环、最小独立异步闭合环、最小独立同步闭合环以及手工选定环路和重复基线;所谓最小独立闭合环,具有以下几方面的含义：闭合环必须是最小的,即边数是最少的；闭合环必须是独立的;4 GPS基线向量网平差在一般情况下,多个同步观测站之间的观测数据,经基线向量解算后,用户所获得的结果一般是观测站之间的基线向量及其方差与协方差;再者,在某一区域的测量工作中,用户可能投入的接收机数总是有限的,所以,当布设的GPS网点数较多时,则需在不同的时段,按照预先的作业计划,多次进行观测;而GPS解算不可避免地会带来误差、粗差以及不合格解;在这种情况下,为了提高定位结果的可靠性,通常需将不同时段观测的基线向量连接成网,并通过观测量的整体平差,以提高定位结果的精度;这样构成的GPS网,将含有许多闭合条件,整体平差的目的,在于清除这些闭合条件的不符值,并建立网的基准;另外,不管是静态解算还是动态解算,都是在WGS-84坐标系下进行的,而已有的经典地面控制网规模大,资料丰富；或者,用户只进行小范围的测量,需要的仅仅是局部平面坐标；加之,GPS单点定位的坐标精度较低,远远不能满足高精度测量的要求;而且,通常用户需要的是国家坐标系下的大地坐标或投影坐标或地方坐标系下的投影坐标,高程坐标也不再是大地高椭球高,而是水准高正高;有时还需要通过高精度GPS网与经典地面网的联合处理,加强和改善经典地面网,以满足用户的需要;这样就需要将WGS-84之间的坐标增量转换到大地坐标中去,从而得到用户所需要的坐标;由于坐标系之间的系统参数不一样以及水准异常等原因,这种转换理所当然地会带来误差;根据平差所进行的坐标空间,可将GPS 网平差分为三维平差和二维平差;根据平差时所采用的观测值和起算数据的数量和类型,可将平差分为无约束平差约束平差和联合平差等;所谓三维平差是指平差在空间三维坐标系中进行;观测值为三维空间中的观测值,解算出的结果为点的三维空间坐标;GPS 网的三维平差,一般在三维空间直角坐标系或三维空间大地坐标系下进行;所谓二维平差,是指平差在二维平面坐标系下进行,观测值为二维观测值,解算出的结果为点的二维平面坐标;所谓无约束平差,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;所谓约束平差,指的是平差时所采用的观测值完全是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;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;3 常遇问题的解决办法1．如何处理不合格基线通过设置卫星高度角、采样间隔、有效历元等参数可以对基线进行优化;1 卫星高度截止角卫星高度角的截取对于数据观测和基线处理都非常重要,观测较低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁,或者信号在传输路径上受到较大的大气折射影响而导致整周模糊度搜索的失败;但选择较大的卫星高度角可能出现观测卫星数的不足或卫星图形强度欠佳,因此同样不能解算出最佳基线;一般情况下处理基线中高度截止角默认设置为20度;如果同步观测卫星数太少或者同步观测时间不足,对于短基线来说,可以适当降低高度角后重新试算,这样可能会获得满足要求的基线结果,此时应注意,要求测站的数据要稳定,且环视条件要好,解算后的基线应进行外部检核如同步环和异步环检核以保证其正确性;如果用默认设置值解算基线失败,且连续观测时间较长、观测的卫星数较多、图形强度因子GDOP值较小,则适当提高卫星的高度角重新进行解算可能会得到较好的结果,这主要是观测环境和低仰角的卫星信号产生了较严重的多路径效应和时间延迟所引起的;2 采样间隔一般的接收机具有较高的内部采样率指野外作业设置的数据采集间隔,由1秒至255秒自由设置,默认为15秒;而处理基线中并不是所有的数据都参与处理,而是从中根据优化原则选取其中一部分的数据采样进行处理;采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径,而适当增加其采集密度,又是诊断和修复周跳的重要措施,因此在采用快速静态作业或者该基线观测时间较短的情况下,可以适当把采样间隔缩短;3无效历元在某些情况下,例如该卫星的健康情况恶劣；或者测站环境不理想、受电磁干扰而导致某些卫星数据信号经常失锁；又或者低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁,或者信号在传输路径上受到较大的大气折射影响而导致整周模糊度搜索的失败;此时应该对该卫星的星历进行处理;通过查看基线详解,可以对卫星观测中周跳的情况进行检查,对于失锁次数较多的卫星或者观测历元数过少的卫星进行剔除;2如何确定坐标系统1标准坐标系统采用标准的WGS-84、北京54以及国家80坐标系可以直接在网平差设置里选择,但是必须按要求输入正确的原点经度投影中央子午线;2自定义坐标系统或者工程椭球①已知参数一般的自定义坐标系或工程椭球是从标准的国家坐标系转换而来,大多数情形下是对加常数或者中央子午线、投影椭球高重新进行定义,因此必须选择相应的参数,包括所用椭球的参数、加常数、投影中央子午线、投影椭球高等;②未知参数假如是完全独立自定义的工程坐标系,尤其是没有办法与国家点联测、又或者投影变形超过规范要求的,可以选用标准椭球,例如北京54椭球参数,然后采用固定一点和一个方位角的办法来处理;具体方法如下：采用基线某一端点的单点定位解作为起点,然后用高精度的红外激光测距仪测出到基线另一端点的边长,经过严格的改正后,投影到指定高度一般是测区的平均高程面,然后假定一个方位角一般是采用真北方向算出基线终点的坐标,以此两点作为约束点,然后采用与前面一致的椭球参数,投影椭球高,此时注意原点经度中央子午线可以采用测区中央的子午线;这样,一方面使到其变形满足规范要求,另一方面在小比例尺的图上可以与国家标准坐标系联系起来;工程施工单位经常使用的自定义坐标系统;如果设计单位在测设时候布设了控制点且提供控制坐标成果的情况下;施工单位在使用GPS加密控制点的时候进行网平差就比较简单;我们只需要联测设计院提供的成果进行平差就好;但是如果设计单位没有提供控制点成果的情况下我们使用GPS进行控制点的观测时,就一定要确定好坐标系统;通常我们选择自定义坐标系统中的第二项即未知参数的情况进行网平差;例如某大桥的控制测量我们布设好控制点后进行观测;数据处理完后进行网平差时;我们就可在某端选取一个点将该点的大地坐标经纬度正算成平面直角坐标,然后用高精度的红外激光测距仪测出到基线另一端点的边长,经过严格的改正后,投影到指定高度一般是测区的平均高程面,然后假定一个方位角一般是采用真北方向算出基线终点的坐标,以此两点作为约束点,然后采用与前面一致的椭球参数,投影椭球高,此时注意原点经度中央子午线可以采用测区中央的子午线;亦可将该点的平面直角坐标作为约束点,然后在平差选择中选择角度约束指定另外一端点的坐标方位角和距离进行约束平差;。

G P S测量与数据处理名词解释;周跳与特点：整周计数出现系统偏差,而不足一整周的部分仍然保持正确的现象;多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机,将使测量值产生系统误差;载波：可运载调制信号的高频振荡波;L1载波：由卫星上的原子钟所产生的的基准频率f0=倍频154倍后形成的;L2载波：由f0倍频120倍后形成的;L5载波：由f0倍频115倍;作用：更好地消除电离层延迟,组成更多线性组合观测值;测距码：用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码;GPS卫星所用属于伪随机噪声码;伪随机噪声码相关系数：不同的码相关系数为0或1/n,对齐的码相关系数为1; GPS测距：卫星发射天线的平均相位中心至接收机接收天线相位中心之间的距离; 导航电文：由GPS向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码;卫星星历：用于描述太空飞行体位置和速度的表达式;卫星星历的时间按世界标准时间UTC计算;GPS时不跳秒,UTC会跳秒;广播星历：由GPS的地面控制部分所确定和提供的,经GPS卫星向所有用户公开播发的一种预报星历;采用1984年世界大地坐标系;精密星历：为满足精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历;按一定时间间隔通常15min来给出卫星在空间的三维坐标、三维运动速度及卫星钟改正数等信息;整周模糊度：相对定位：确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置坐标差的定位方法;静态定位：如果待定点在地固坐标系中的位置只存在可忽略的变化,数据处理时,整个时段内的待定点坐标都可以认为是固定不变的一组常数;确定这些待定点的位置称为静态定位;动态定位：一个时段内,待定点在地固坐标系中位置有显着变化,数据处理时,每个历元的带顶点坐标均需作为一组未知参数,确定这些载体在不同时刻的瞬时位置的工作称为动态定位;卫星天线相位中心偏差：卫星天线相位中心与卫星质心之间的差异;卫星星历误差：卫星星历给出的卫星位置和速度与卫星实际位置与速度之差;相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的相对钟误差;电离层延迟折射：60km-1000km大气层在紫外线、X射线、γ射线和高能粒子的作用下,该区域内的气体分子和原子产生电离,形成自由电子和正离子,影响无线电信号的传播,使传播速度发生变化,传播路径产生弯曲,使信号传播时间与真空中光速的乘积不等于卫星至接收机间的几何距离;对流层延迟折射：50km以下的大气层,大气折射率取决于气温、气压和相对湿度等因子,信号的传播路径也会产生弯曲;多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机,将使测量值产生系统误差;相关系数R=相同码元数-不同码元数/总码元数;多余参数：用户不感兴趣,但为了模型精度不得不引入的参数;基线解算：利用同步观测数据,确定接收机间的相对位置;固定解：当整周模糊度参数取整数时所求得的基线向量解,也称整数解;浮点解：当整周模糊度参数取实数时所求得的基线向量解,也称实数解;单点定位：根据卫星星历给出的瞬间卫星在空间的位置和卫星钟差,由一台接收机测定的从卫星至接收机的距离,通过距离交会法来独立测定该接收机在地球坐标系中的三维坐标及接收机钟差的定位方法;DOP：三维点位精度衰减因子PDOP；时间精度衰减因子TDOP；几何精度衰减因子GDOP；二维平面精度衰减因子HDOP；高程精度衰减因子VDOP;中误差m=m0DOP;精密单点定位PPP：利用载波相位观测值以及由IGS等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差来进行高精度单点定位的方法;差分GPS：RTK：利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术;CORS系统：连续运行参考系统,以提供卫星导航定位服务为主的多功能服务系统;闭合环及环闭合差同步观测环RINEX格式：与接收机无关的通用标准格式;基线向量：由2台以上GPS接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值,通过参数估计方法所计算出的接收机间的三维坐标差;网平差简答;C/A码粗码的作用：1.捕获卫星信号；2.粗略测距;P码为精码,原本用于军方严格保密;现被Y码取代;信号调制：1.调幅；2.调频；3.调相;4.GPS卫星信号采用二进制相位调制法;GPS测量中的误差：1.与卫星有关的误差：a)卫星星历误差：卫星星历给出的卫星位置和速度与卫星实际位置与速度之差;b)卫星钟的钟误差：卫星钟读数与真实的GPS时间之差;c)相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的相对钟误差;d)信号在卫星内的时延：开始生成测距信号至信号生成并离开发射天线相位中心间的时间;e)卫星天线相位中心偏差：卫星天线相位中心与卫星质心之间的差异;2.与信号传播有关的误差：a)电离层延迟折射：60km-1000km大气层在紫外线、X射线、γ射线和高能粒子的作用下,该区域内的气体分子和原子产生电离,形成自由电子和正离子,影响无线电信号的传播,使传播速度发生变化,传播路径产生弯曲,使信号传播时间与真空中光速的乘积不等于卫星至接收机间的几何距离;b)对流层延迟折射：50km以下的大气层,大气折射率取决于气温、气压和相对湿度等因子,信号的传播路径也会产生弯曲;c)多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机,将使测量值产生系统误差;3.与接收机有关的误差：a)接收机钟的钟误差;b)接收机的位置误差;c)接收机测量的噪声;d)接收机天线相位中心误差;e)信号在接收机内的时延;消除或削弱GPS误差影响的方法和措施：1.模型改正法;理论公式/经验公式;2.求差法;误差具有较强的相关性;3.参数法;参数估计;4.回避法;电离层改正：1.经验模型改正;2.双频改正模型;3.三频观测值改正;高精度GPS测量中的对流层改正：1.待定参数法;2.随机模型法;削弱多路径误差的方法：1.选择合适的站址；2.选择合适的接收机；3.适当延长观测时间；4.数据处理;参数法、模型法等;测距码测距的特点：1.易于将微弱的卫星信号提取出来；2.与脉冲信号相比可提高测距精度；3.便于用CDMA码分多址技术对卫星信号进行识别和处理；4.便于对系统进行控制和管理;伪距观测值：ρ波浪线=卫星与接收机真正距离ρ-电离层延迟改正Vion-对流层延迟改正Vtrop+c卫星钟改正数Vts-c接收机钟改正数VtR.至少要观测四个卫星才能获得接收机位置;精度较低;载波相位测量：优点：精度高缺点：整周模糊度问题：平方法恢复的是半波长的载波,难以确定；整周跳变问题;1.重建载波：码相关法、平方法、互相关技术、Z跟踪技术;2.周跳；3.整周模糊度;载波相位观测值Φ=N0+整周计数IntΦ+不足整周部分FrΦ;单差、双差、三差观测值：消除钟差、整周模糊度等未知参数;站间一次差分：在接收机之间求一次差;站间星间：在接收机和卫星间求二次差;站间、星间、历元间各求一次：三次差;1.数据利用率低;只有同步数据才能进行差分;2.引入基线矢量替代了位置矢量;3.差分观测值间有相关性,使问题复杂化;4.解的通用性差,某些参数无法求出;周跳与特点：电源故障或振荡器本身故障不属于整周跳变;产生周跳的原因：1.障碍物阻挡;2.接收机天线运动;3.接收卫星信号信噪比低;4.接收机卫星故障;周跳的特点：1.全波长载波相位观测值周跳大小为载波波长的整数倍;2.平方法的观测值周跳为kλ/2.3.如果在历元T1与T2之间发生了周跳,从T2历元开始的后续各历元上整周数减少了n周,曲线会变得不连续不规则,用户只需将后半段有周跳的曲线平行上移与前半段保持平滑连续就能完成周跳的修复;探测周跳的方法：1.高次差法：将误差的量逐次放大;2.多项式拟合法;3.双频相位拟合法;4.外部约束法;整周模糊度：确定方法：1.取整法；2.置信区间搜索法;3.FARA法、已知基线法、交换天线法等;意义：1.获得高精度定位结构的必要条件；2.对作业效率具有决定性作用;基线解算的过程：1.求初始解；2.将整周模糊度固定为整数；重点3.求固定解;相对定位的优缺点：与所用的星历属同一坐标系;优点：高精度缺点：至少需要2台接收机同步观测；数据处理较麻烦；不能直接获取绝对坐标; 网络RTK的组成：1.基准站网；2.数据处理中心及数据播发中心；3.数据通信链路；4.用户;差分GPS：1.单点定位;2.将GPS单点定位结果与已知站坐标比较;3.计算较为简单,数据传输量也少,4.基准站与流动站需要观测相同的一组卫星;不需完全相同,不能完全不同;差分改正数：1.距离改正数：基站坐标与卫星星历计算的站星距-观测距离;2.位置改正数：接收机对卫星进行观测确定的观测坐标与已知坐标之差;广域差分与单站、局域差分的基本区别在于：后两者将综合影响播发给用户,前者将误差分别估算出来播发给用户;影响基线解算结果的因素：1.基线解算时所设定的起点坐标不准确;2.少数卫星观测时间太短,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;可通过残差图判别;4.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;5.对流层或电离层折射影响过大;无电离层观测值进行基线解算可以改善残差系统分布趋势,但残差显着增大; 声学定位系统：长基线声学定位系统：船上的换能器,海底应答器三个以上,三点交会;优点：精度高,换能器易安装;缺点：系统繁杂,操作复杂,费用昂贵;短基线：船上三个以上换能器,海底一个应答器;优点：操作方便,空间固定值,便宜;缺点：深水测量一般基线大于40km,极易受噪声影响;超短基线：船上小的声基阵,海底一个应答器;优点：便宜,噪声小,安装方便;缺点：校准难以准确,依赖外围设备精度;。