GPS数据处理

学术论坛　

ＧＰＳ　

王景科　ｆ韶关市测绘院广东韶关５１２０００）　

摘要：随着测绘技术的不断发展，空间大地测量技术越来越受重视，其中ＧＰｓ定位技术在测量各个领域得到了广泛的应用。原来的经典测　量方法越来越受其空间性和时限性限制，而ＧＰｓ测量技术正是突破了经典测量中的种种限制，达到全天候采集和不受空间通视条件等限制，使　作业效率大幅度提高。本文针对ＧＰｓ数据处理中某些关键环节的质量控制问题进行探讨，并结合规范阐明了标准的ＧＰｓ数据处理的一般过程。　关键词：ＧＰｓ同步闭合环ＧＰｓ异步闭合环重复基线三维无约束平差三维约束平差验后方差检验基线解算的精化处理　中图分类号：Ｐ２２　８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７・９４１６（２０１２）０５—０１８８—０３　

１、ＧＰＳ网起算基准点的选择问题　

在ＧＰＳ基线测量中，需要取基线的一个坐标已知的端点作为起　

始点（或参考点），然后待求未知站坐标。大多数ＧＰＳ数据处理软件　

采用的是端点的单点定位坐标作为参考点进行基线解算的。考虑到　单点定位的精度有限，而当基线较长时由于起始点坐标的偏差对基　

线测量的影响往往不能忽略。起算点对基线解算影响可用以下公式　

进行估算：　＝０．０６．１０　．Ｄ．　，其中　为起始点坐标误差。　当基线解算相对精度不超过ｌｃｍ时，　的容许值见下表。　

起始点坐标的容许偏差　

基线长／公里　５　１０　ｌ００　１０００　６ｘ　≤３３．３　≤１６．７　≤１．７　≤０．１７　１０　ｌＯ＿６　１０　１０　相对精度　

由表中可见对中长基线必须考虑起算点误差的影响，不能采用　单点定位结果作为基线解算的起始坐标。而对于一般城市测量中的　

短基线解算，对起始点绝对误差要求较为宽松，一般的单点定位结　

果绝对偏差为２０ｍ，可以满足基线解算的精度要求。　

２、ＧＰＳ基线解算的精化处理　

ＧＰＳ基线解算一般由软件自动完成，无需过多的人工干预。基　

线计算完毕，软件会输出方差比ＲＡＴＩＯ（要求大于３），均方根ＲＭＳ　（越小质量越好）和ＲＤＯＰ（≤５）等因子。以上几个质量指标只具有　

第３２卷第４期　河北理工大学学报（自然科学版）　ＶｏＩ．３２。Ｎｏ．４　２０１０年１１月　ＪｏｕｒｎａＩ　ｏｆＨｅｂｅｉ　Ｐｏｌｉｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｎｏｖ．２０１０　

文章编号：１６７４－０２６２（２０　１０）０４－００８８．０４　

区域ＧＰＳ网数据处理　

徐红　，陈彬　，徐阳亮　

（１．河北理工大学交通与测绘学院，河北唐山０６３００９；２，中铁二局第一工程有限公司，　

贵州Ｉ贵阳５５０００２；３，湖南市第二测绘院，湖南长沙４１０１１９）　‘　

关键词：数据处理；基线解算；网平差；　检验；ｒ检验　

摘要：分析了运用由广州中海达公司研发的ＨＤＳ２００３数据处理软件对小区域ＧＰＳ网静态观测数　

据进行处理的过程。在数据处理过程中对不符合精度指标的基线进行了处理，以满足接下来的网　

平差条件；进行网平差后，通过　检验和ｒ检验来检验平差结果是否满足精度要求，并对其不合　

格的原因采取相应的措施来解决，以保证观测数据的精度要求。　

中图分类号：ＴＰ３９３．４　文献标志码：Ａ　

０　引言　

全球定位系统（ＧＰＳ）自２０世纪７Ｏ年代产生以来，已经在各种领域中发挥了重大的作用。由于ＧＰＳ具　

有全天候、高精度、自动化、高效益等显著优点，成功地应用于大地测量、工程测量、车辆导航、航海导　

航等领域。随着ＧＰＳ的迅速发展，其定位技术相对于经典测量技术而言，具有观测站之间无需通视、定位　

精度高、观测时间短、提供三维坐标、操作简便、全天候作业的特点。其中，精度问题是人们最关心的问　

题之一，只有精度在规定的限差范围内时解算结果才能为我们所用。　ＧＰＳ数据处理要从原始的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分为ＧＰＳ测量数　

据的基线向量解算和ＧＰＳ网平差等几个阶段。　

１　ＧＰＳ数据处理概述　

在布设ＧＰＳ网时，数据处理工作是随着外业工作的展开分阶段进行的。ＧＰＳ网的数据处理流程大致可　

GPS测量与数据处理岁差：由于天球赤道和天球黄道的长期运动而导致的春分点（天球赤

道和天球黄道的一个交点）的进动称为岁差。极移：由于地球表面的物质运动以及地球内部的物质运动，会使极点

的位置产生变化，这种现象称为极移。导航电文：是由GPS卫星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，也称数据码（D码）。相对定位：确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干个接收机之间的

相对位置(坐标差)的定位方法称为相对定位。同步观测：是指两台或两台以上的GPS接收机同时对同一组卫星信号

进行观测。同步观测环和同步环检验：同步观测环是三台或者三台以上的GPS

接收机进行同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称同步环。

同步环闭合差从理论上讲应等于0。相对论效应：GPS测量中的相对论效应是由卫星钟和接收机钟在惯性

空间中的运动速度不同以及这两台钟所在处的地球引力位的不同而

引起的。RTK：是一种利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术。

进行RTK测量时，位于基准站上的GPS接收机通过数据通信实时地把

载波相位观测值以及以知的站坐标等信息播发给在附近工作的流动

用户。卫星星历误差：由卫星星历所给出的卫星轨道与卫星的实际之差称为

卫星星历误差。

GPS全球定位系统：GPS全球定位系统是一个空基全天候导航系统，

它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一个通用

参照系中的位置，速度和时间信息的要求。

差分GPS：利用设置在坐标已知的点（基准站）上测定GPS测量定位

误差，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精

度的方法。多路径误差：在GPS测量中，被测站附近的放射物所反射的卫星信号

如果进入接收机天线，就将和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使

观测值偏离真值，产生多路径误差。

GPS水准：采用GPS技术测定点的正高和正常高，即所谓的GPS水准。

实际上包括两方面内容：一方面是采用GPS方法确定大地高，另一方

测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法

GPS测量误差是测绘技术中常见的一个问题，它会对测量结果的准确性和可靠性产生一定的影响。本文将从几个方面讨论GPS测量误差及其处理方法，以帮助读者更好地理解和运用GPS测量技术。

一、GPS测量误差的来源

GPS测量误差主要来自以下几个方面：

1. 星历误差：GPS卫星的轨道预报存在一定的误差，这会导致卫星位置的偏差。从而引起接收器测量结果的不准确。

2. 电离层延迟：GPS信号在通过电离层时会发生传播速度变化，从而产生延迟。这种延迟会导致测量结果的偏移。

3. 对流层延迟：GPS信号在通过对流层时也会发生传播速度变化，引起延迟。这个延迟主要受天气条件的影响，如温度、湿度等，会导致测量误差的增大。

4. 多径效应：GPS信号在传输过程中可能会被建筑物、树林等障碍物反射，形成多个信号路径。这些反射信号会与直达信号叠加，导致测量结果的偏差。

二、GPS测量误差的处理方法

针对GPS测量误差，我们可以采取以下几种方法进行处理：

1. 差分GPS测量：差分GPS测量是一种通过同时测量参考站和待测站的方式，消除大部分GPS测量误差的方法。通过获取参考站与待测站之间的差异，可以得到相对准确的测量结果。 2. 排除异常值：在大量的GPS测量数据中，可能存在一些异常值，这些异常值可能是由于设备故障或环境因素引起的。通过统计学方法，可以识别和排除这些异常值，提高测量数据的可靠性。

3. 数据平滑处理：由于GPS测量误差的存在，测量数据可能存在一定的波动和不稳定性。通过对数据进行平滑处理，可以减小误差对结果的影响，得到更加平稳的测量结果。

4. 多基线处理：对于需要测量较大区域的工程，使用多个基准站进行GPS测量可以提高精度和可靠性。通过基线向量之间的相互比较和校验，可以减小误差的累积效应。

5. 校正模型：根据GPS测量误差的特点，可以建立相应的校正模型。通过对误差进行建模和拟合，可以对测量结果进行修正，提高准确性。