GPS基線(xiàn)向量解算及平差處理技巧

1、基線(xiàn)向量解算及平差軟件特點(diǎn)與問(wèn)題一、基本方法：1、基線(xiàn)清理數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，基線(xiàn)解算比較耗時(shí)。 GPS觀(guān)測(cè)接收機(jī)數(shù)量較多時(shí)，會(huì)因?yàn)?自然同步產(chǎn)生許多長(zhǎng)基線(xiàn)， 即許多相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)連接而成的基線(xiàn)。 這些長(zhǎng)基線(xiàn)往 往同步觀(guān)測(cè)時(shí)間不長(zhǎng)， 屬于不必要的基線(xiàn)， 對(duì)于控制網(wǎng)質(zhì)量也無(wú)多大益處， 所以 為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間， 應(yīng)在基線(xiàn)解算前將其清理刪除。 刪除時(shí)可在圖上選擇， 也可 以在基線(xiàn)表中根據(jù)距離選擇刪除。2、處理超限閉合環(huán) 基線(xiàn)解算完成后，首先要檢查環(huán)閉合差（同步或異步環(huán)） ，對(duì)于閉合差大的 環(huán)，應(yīng)該進(jìn)行處理。一般按相對(duì)精度 120000 估算，相對(duì)閉合差應(yīng)小于 50ppm。 所以大于 50 ppm 的環(huán)應(yīng)進(jìn)

2、行處理。閉合環(huán)超限處理是一項(xiàng)繁瑣、耗時(shí)的工作， 也是 GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，主要的技巧和方法可以歸納為：（1）、超限基線(xiàn)處理過(guò)程中一些基線(xiàn)要重新解算，解算后會(huì)影響到相關(guān)環(huán)閉 合差，所以處理需要反復(fù)進(jìn)行。 作為一般的原則， 首先處理相對(duì)閉合差較大的環(huán)， 然后處理環(huán)閉合差較小的環(huán)。（2）、整理歸納超限閉合環(huán)，分析是否涉及到一條共同基線(xiàn)，例如幾組超限 閉合環(huán)（ J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、,（J012，J020，J015）就涉 及到共同基線(xiàn) J012J015，這條基線(xiàn)有問(wèn)題的可能性就較大。（3）、處理時(shí)首先分析可能有問(wèn)題的基線(xiàn)是否必要，如果是連接兩個(gè)不

3、相鄰 的點(diǎn)，并且涉及到環(huán)甚多，則可以直接將其刪除。井研算例網(wǎng)形復(fù)雜回路眾多， 一般可直接刪除不合格基線(xiàn)。（4）、如果一個(gè)閉合差超限的環(huán)，相關(guān)基線(xiàn)均不能簡(jiǎn)單刪除（刪除后影響圖 形結(jié)構(gòu)，減少了重要環(huán)路） ，應(yīng)該改變基線(xiàn)解算參數(shù)，重新計(jì)算相關(guān)基線(xiàn)。方法 是在網(wǎng)圖上選中重解基線(xiàn)， 重新設(shè)置高度角， 歷元間隔、參考星等設(shè)置，點(diǎn)擊“基 線(xiàn)解算”“解算選擇基線(xiàn)” 。（5）、基線(xiàn)解算的精度指標(biāo) rms 和 ratio 是基線(xiàn)解算質(zhì)量的參考指標(biāo)，前者 是中誤差，后者是方差比 （ ,rms 越小，表明基線(xiàn)解算質(zhì) 量越高， ratio 越大，表明整周未知數(shù)解算越可靠，所以重解基線(xiàn)，要關(guān)注這兩 項(xiàng)指標(biāo)，但是這兩項(xiàng)指標(biāo)

4、只作參考，最重要的指標(biāo)還是閉合差。（6）、如果反復(fù)修改設(shè)置重解基線(xiàn)后，仍不能減小環(huán)閉合差，則可將閉合差 超限環(huán)中的基線(xiàn)， 分別與周邊的基線(xiàn)組成閉合環(huán)， 檢查其閉合差。 如果僅涉及到 其中一條基線(xiàn)的環(huán)閉合差超限，則可以將這條基線(xiàn)刪除。（7）、檢查環(huán)閉合差時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相同頂點(diǎn)的環(huán)，閉合差一個(gè)超限， 一個(gè)不超限。 這是因?yàn)槟骋粭l基線(xiàn)存在重復(fù)基線(xiàn)。 這時(shí)可以刪除超限環(huán)中的重復(fù) 基線(xiàn)。3、三維基線(xiàn)自由網(wǎng)平差（1）、三維基線(xiàn)自由網(wǎng)平差目的是檢查觀(guān)測(cè)值質(zhì)量，及獲取高程擬合所需大 地高平差值。 GPS坐標(biāo)是 WGS84系統(tǒng)， GPS工程控制網(wǎng)需要轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系 統(tǒng)，所以都是在高斯平面上進(jìn)行平差。 平差

5、中未知參數(shù)除了坐標(biāo)改正數(shù)外， 還設(shè) 置了平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 進(jìn)行二維平差，要將 GPS三維基線(xiàn)向量投影到高斯平面 上，轉(zhuǎn)換時(shí)要使用沒(méi)有加平差改正數(shù)的原始三維基線(xiàn)向量。（2）、三維平差不包含外部約束條件，平差合格就說(shuō)明觀(guān)測(cè)質(zhì)量合格。規(guī)范 對(duì)于點(diǎn)位中誤差的要求沒(méi)有明確規(guī)定， 所以三維基線(xiàn)平差后精度檢驗(yàn)， 主要指標(biāo) 也是邊長(zhǎng)（基線(xiàn)）相對(duì)中誤差，而一般基線(xiàn)計(jì)算后環(huán)閉合差合格，三維平差后基 線(xiàn)相對(duì)中誤差就會(huì)合格。4、二維基線(xiàn)向量平差 由于經(jīng)過(guò)三維平差檢驗(yàn)，所以如果三維平差精度很好，而二維平差精度不合 格，則應(yīng)該是已知數(shù)據(jù)的問(wèn)題。這時(shí)可以嘗試以下處理方法：（1）、如果只有 12 個(gè)已知點(diǎn)，屬于自由網(wǎng)平差。

6、 2個(gè)點(diǎn)時(shí)因?yàn)槠讲钤O(shè)置尺 度和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，所以仍然是自由網(wǎng)平差， 平差精度不會(huì)受已知點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差影響 （條 件是問(wèn)題是誤差而不是錯(cuò)誤， 若出現(xiàn)錯(cuò)誤， 尺度比參數(shù)會(huì)較大， 這些參數(shù)在平差 報(bào)告二維平差參數(shù)中可以看到 ）。所以已知點(diǎn)較多，二維平差不合格時(shí)，可以輸 入一個(gè)已知點(diǎn)做自由網(wǎng)平差， 然后根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算兩兩間邊長(zhǎng)， 和 GPS網(wǎng)平 差坐標(biāo)計(jì)算的邊長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比， 如果和某一已知點(diǎn)相關(guān)的邊， 兩種邊長(zhǎng)比值與其它 邊有明顯差異時(shí)，這個(gè)點(diǎn)就可能是有問(wèn)題的點(diǎn)。但是這種方法只能識(shí)別錯(cuò)誤點(diǎn)， 對(duì)于精度不高的點(diǎn)，難以識(shí)別出來(lái)。（2）、輸入全部已知點(diǎn)坐標(biāo)自由網(wǎng)平差值和已知值，做最小二乘轉(zhuǎn)換，如果 轉(zhuǎn)換后某一個(gè)點(diǎn)

7、已知值和轉(zhuǎn)換值坐標(biāo)差較大， 這個(gè)點(diǎn)就可能是精度較差的點(diǎn)， 在 已知點(diǎn)較多，精度差的點(diǎn)是孤立值的情況下，這種方法有可能能夠確定問(wèn)題點(diǎn)。（3）、如果查不出孤立的錯(cuò)誤或精度不高的已知點(diǎn)，可以放棄作強(qiáng)制約束平 差。先做二維自由網(wǎng)平差， 然后輸入全部已知數(shù)據(jù)， 對(duì)二維平差值做 最小二乘平 面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 ，平差后已知點(diǎn)采用轉(zhuǎn)換值。 這種方法既可以將 GPS網(wǎng)納入當(dāng)?shù)刈鴺?biāo) 系統(tǒng)，又能不受較低精度已知點(diǎn)影響，能夠保持 GPS網(wǎng)較高的相對(duì)精度。5、高程擬合高程擬合的質(zhì)量可以通過(guò)分析已知點(diǎn)擬合值和已知值的差異 （殘差）來(lái)判斷， 差值小擬合質(zhì)量高， 反之則是擬合質(zhì)量差。 對(duì)于控制面積較小的控制網(wǎng)， 擬合質(zhì) 量差一般是

8、已知點(diǎn)高程有問(wèn)題，查找有問(wèn)題點(diǎn)的方法類(lèi)似于二維平面控制網(wǎng)平 差。二、COMPASS軟件1、軟件區(qū)分字母大小寫(xiě)，例如 J00 和 j00，軟件視為兩個(gè)不同點(diǎn)。同點(diǎn)不同 名，或者同名不同點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致難以預(yù)料的結(jié)果，所以導(dǎo)入數(shù)據(jù)前必須檢查處理。2、軟件有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)概略位置解算錯(cuò)誤，情況分為兩種： A、提示兩個(gè)重復(fù) 觀(guān)測(cè)的點(diǎn)，距離多少米，可能不是同一點(diǎn)。 B、網(wǎng)圖上顯示的位置明顯不符（可 能偏離明顯）。處理方法：對(duì)于第一種情況，經(jīng)過(guò)查實(shí)確實(shí)是同一點(diǎn)，可以不理會(huì)。對(duì)于第 二種情況，可以先將這個(gè)點(diǎn)刪除，再重新單獨(dú)導(dǎo)入，可能就會(huì)正常了。3、COMPASS軟件 沒(méi)有輸出高程擬合已知點(diǎn)殘差 ，并且從井研計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)

9、看， 和南方軟件 GNSSADJ4.0平面數(shù)據(jù)相差不大， 而高程擬合數(shù)據(jù)相差較大， 相當(dāng)部分 點(diǎn)相差幾十公分。4、基線(xiàn)解算不合格重新設(shè)置時(shí)效果明顯，并且單獨(dú)計(jì)算并顯示指定環(huán)閉合 差的功能， 對(duì)于處理超限閉合環(huán)非常方便。 操作方法是綜合網(wǎng)圖上選擇相應(yīng)的基 線(xiàn)閉合環(huán)，重新解算后，點(diǎn)擊“檢查”“搜索選定基線(xiàn)的閉合差” ，系統(tǒng)即彈 出對(duì)話(huà)框，顯示閉合環(huán)極限解值、精度信息及相對(duì)閉合差等信息。5、COMPASS軟件有一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（ X 檢驗(yàn)），這項(xiàng)檢驗(yàn)較嚴(yán)格，一般很難合 格。目前國(guó)家規(guī)范沒(méi)見(jiàn)關(guān)于 X 檢驗(yàn)的規(guī)定， 所以可以選擇不輸出此項(xiàng)目 （在網(wǎng)平 差設(shè)置對(duì)話(huà)框中設(shè)置） 。6、當(dāng)檢查處理完指定閉合環(huán)后，選

10、擇“檢查”“自動(dòng)搜索基線(xiàn)閉合差” 復(fù)查時(shí)，仍會(huì)看到存在閉合環(huán)相對(duì)閉合差超限， 很可能就是某些基線(xiàn)有重復(fù)基線(xiàn)， 重復(fù)基線(xiàn)中的一條造成了環(huán)閉合差超限 （當(dāng)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊基線(xiàn)， 基線(xiàn)顏色沒(méi)有明顯 變化時(shí)，如果不是沒(méi)有點(diǎn)中，那么很可能就是存在重復(fù)基線(xiàn) ）。則是應(yīng)將重復(fù)基 線(xiàn)中的一條刪除，方法是在綜合網(wǎng)圖視圖點(diǎn)中基線(xiàn)，再點(diǎn)擊“查看”“轉(zhuǎn)樹(shù)型 視圖”，則系統(tǒng)直接顯示選中基線(xiàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)基線(xiàn)名后面附加的擴(kuò)展名，判斷出 欲刪除的基線(xiàn)，點(diǎn)擊右鍵選擇刪除即可。7、如果觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)量較大， 點(diǎn)擊“檢查”“自動(dòng)搜索基線(xiàn)閉合差”時(shí)，可 在“檢查”“閉合差檢查設(shè)置”中，設(shè)置輸出最小 ppm和閉合差值，只輸出閉 合差較大的環(huán)， 可以

11、方便快速找到超限的基線(xiàn)閉合環(huán)。8、查看環(huán)閉合差時(shí)，先應(yīng)該刪除上次環(huán)閉合差檢查結(jié)果，否則新的結(jié)果會(huì) 增添到原結(jié)果后面。9、沒(méi)有解算新增基線(xiàn)功能，又不能再基線(xiàn)列表中批量選擇基線(xiàn)，只能在網(wǎng) 圖上選擇，所以不方便分階段解算。10、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和基線(xiàn)解算速度較快。11、二維平差輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)方法是：（1）、在樹(shù)型視圖窗口左側(cè)查找點(diǎn)擊測(cè)站點(diǎn)，窗口右側(cè)即加色突出顯示測(cè)點(diǎn) 基本解算信息框，在測(cè)點(diǎn)信息框內(nèi)點(diǎn)擊右鍵，選擇“屬性” ，系統(tǒng)即彈出設(shè)置窗 口。（2）、在綜合網(wǎng)圖中點(diǎn)擊要輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)的點(diǎn)，然后點(diǎn)擊“查看”“轉(zhuǎn) 到樹(shù)型視圖”，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)定位到測(cè)點(diǎn)基本解算信息框，以后操作方法就如同 （1）。12、沒(méi)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

12、 rinex 工具，但是華測(cè)網(wǎng)站有專(zhuān)用工具。三、華測(cè) CGO軟件1、基線(xiàn)解算后環(huán)閉合差很小，但是環(huán)閉合超顯示超限 ,不知原因。2、分段計(jì)算加入新觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)后，原本刪除的基線(xiàn)又被恢復(fù)，是一個(gè)很大的 缺陷。3、沒(méi)有計(jì)算指定環(huán)閉合差計(jì)算功能，對(duì)于分析基線(xiàn)質(zhì)量不方便。4、有時(shí)候出現(xiàn)點(diǎn)名顯示錯(cuò)誤，如 J2023075.13O，顯示為 J2023075（ 可以在樹(shù)形視圖左側(cè)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)文件欄目選中后修改 ）。5、對(duì)南方接收機(jī)數(shù)據(jù)兼容性很差，單算南方數(shù)據(jù)或華測(cè)數(shù)據(jù)很正常，混算 包括先算南方（華測(cè)）后加入華測(cè)（南方）接收機(jī)數(shù)據(jù)，結(jié)果環(huán)閉合差超限多而 數(shù)值很大，重新解算基線(xiàn)處理沒(méi)什么效果，因而井研數(shù)據(jù)沒(méi)有解算成功。6

13、、數(shù)據(jù)輸入和基線(xiàn)解算速度都較慢。四、南方平差軟件1、功能較強(qiáng)大，尤其是基線(xiàn)解算中“新增基線(xiàn)解算” 、“不合格基線(xiàn)解算” ， 等功能，非常方便。2、可以導(dǎo)入已經(jīng)解算的部分基線(xiàn)，非常方便大數(shù)據(jù)量控制網(wǎng)分階段解算。3、當(dāng)已知點(diǎn)只有兩個(gè)時(shí)， 二維基線(xiàn)向量改正數(shù)全部為 0，估計(jì)應(yīng)該是在三維 基線(xiàn)向量投影到二維時(shí)，使用了平差后的基線(xiàn)向量， 這應(yīng)該屬于算法錯(cuò)誤 。4、基線(xiàn)解算改變解算條件時(shí)，效果不明顯。五、中海達(dá)軟件 HGO1、計(jì)算速度較快 ,基線(xiàn)解算質(zhì)量?jī)?yōu)于其它軟件。2、功能較強(qiáng)，基線(xiàn)處理較方便，例如點(diǎn)擊超限閉合環(huán)，左側(cè)菜單即彈出相 關(guān)基線(xiàn)，很方便重新解算或刪除。3、Rinex數(shù)據(jù)格式必須是“ J012291D.13O”,對(duì)于華測(cè)數(shù)據(jù) ”J0122911D.13O”， 軟件把點(diǎn)名看作 J0122911，因此必須要處理。4、發(fā)現(xiàn)圖形顯示有問(wèn)題，例如網(wǎng)圖打不開(kāi)或找不到了