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GPS控制测量数据处理方法研究
在 2cm 左 右 , 东 西 分 量 和 高 程 分 量 方 向 的 重 复 性 大 于 4cm。
表 2 JB32 点计算结果
公路交通科技 应用技术版
3.2 某公路控制网测量结果分析 图 1 给出了陕西公路勘测设计院在桂林某公路建立
的控制网的点位分布图。其中有 3 个点为已知点, 图中 以三角符号表示, 其余点为待定点。
GPS 数据处理的第二步是进行基线处理。基线处理 通常单天进行, 即按每天一个时段进行基线的处理。基 线 处 理 可 采 用 随 机 的 处 理 软 件 , 如 GPPS、 GGNIUS、 WINRPISM 等, 也可以采用高精度的 GPS 分析软件, 如 GAMIT、BERNESE 等。
通常基线处理软件一次只能解算一个时段同步观测 站的数据 (目前最长的一个时段的长度为一天), 而且解 的形式是基线解, 我们将它称为基线单天解。网平差是 把不同时段的基线单天解进行统一处理。合并多时段解 的常用方法是最小二乘平差法, 这通常是法方程迭加过 程。除用最小二乘平差法外, 还可以用卡尔曼滤波法, 卡尔曼滤波法的好处在于它计算速度较快, 节约内存 等。
2 数据处理流程及 GAHIT 软件简介
GPS 数据处理通常包括为 3 个步骤: 数据准备; 基 线处理; 网平差。
数据准备根据实际工作的不同有所变化, 一般包括 数据下载、格式转换、数据质量检查及观测文件合并等 工作。GPS 观测数据可通过随机携带的数据下载软件把 数据下载到计算机中。如果采用了不同类型的接收机则 需要把所有观测数据转换为与接收机无关的数据格式, 转换软件由接收机制造商提供。目前各接收机均支持将 观测数据转换为 RINEX(Receiver Independent Exchange) 格式。如果要采用精密星历, 还需要准备精密星历。
表 1 F007 点计算结果
从以上结果可以看出: 不同型号的仪器获得的定位 精度不同, 对 Ashtech 仪器, 水平 方 向 的 重 复 性 在 1cm 左右, 东西分量比南北分量差, 高程方向分量的重复性 大于 2cm。对捷创力 Geo2200 仪器, 南北分量的重复性
170 2008 年 09 期(总第 45 期)
( 3)
( 1)
式 中 , i 为 观 测 时 段 , σs 为 基 线 s 的 重 复 性 统 计 值 , σi
作者简介: 许娅娅 ( 1962- ) , 女, 陕西咸阳人, 副教授, 主要从事测量学的教学与研究的工作。
2008 年 09 期(总第 45 期) 169
技术论坛
本栏目由山东省公路建设( 集团) 有限公司研发中心协办
表 3 部分同步区基线精度
图 1 某公路控制网点位分布 该控制网沿公路两侧布置控制点, 以方便放样。测
量采用 Ashtch 单频接收机进行, 采样间隔 10s。测量日 期 为 2003 年 236~242 天 。测 量 的 部 分 同 步 区 及 精 度 见 表 3。
对应的坐标三角形、四边形闭合差见表 4。
另 一 未 知 点 是 JB32, 位 于 西 北 地 区 , 观 测 仪 器 是 Ashtech Z12。观测日期是 2004 年 5 月 23 日 (UTC), 年 积日为 144。
以 2h 为观测时段长度, 一天数据按 12 个测段分别 进 行计算。表中列 出 了 12 个 测 段 3 个 坐 标 分 量 N、E、 U 的计 算值与已知值 (多天观测平 差 结 果) 之 差 (表 中 第 2, 4, 6 列), 和对应的计算精度 (表中第 3, 5, 7 列) 的平均值、最大值、最小值以及 1 2 个测段的重复性 (重复性)。单位均为 m。
中图分类号: U491是路线勘测设计的基础, 随着高等级 公路的兴建, 新《公路勘测规范》对路线勘测提出了更高 的要求, GPS 高精度的特点可以满足这一要求。
在 GPS 定位中, 影响观测量精度的主要误差有 GPS 卫星误差、信号传播误差和接收设备误差等, 由于上述 GPS 观测误差对两个观测站或多个观测站同步观测相同 卫星具有较强的相关性, 因此, 为了有效消除或减弱这 些误差影响, 可将观测量进行不同的线性组合。
( 3) 当边长为 15km 时, 基线的精度为 2.17cm, 边 长 为 11km 时 , 基 线 的 精 度 为 1.4cm。 即 在 几 公 里 的 距 离范围内, 基线精度可满足公路工程控制测量的精度要 求。
参考文献:
[1] 周忠谟.GPS 测量原理及应用[M].北京:测绘出版社,2002. [2] 交通部第一勘测设计院.公路勘测规范[M].北京:人民交通出版
3 数据处理实例及精度分析
3.1 某大地控制网联测结果 表 1 和表 2 给出了两个大地控制点的计算结果。一
个 未 知 点 是 F007, 位 于 东 南 地 区 , 观 测 仪 器 是 捷 创 力 Geo2202。观 测 日 期 是 2004 年 4 月 19 日 (UTC), 年 积 日为 110。
目前在国际上用于大型高精度 GPS 数据处理的软件
主要有 3 个, 分别是美国麻省理工学院 (MIT) 和海洋研 究所 (SI0) 联合研制的 GAMIT/GLOBK 软件、瑞士伯尔 尼 大 学 研 制 的 BERNESE 软 件 、 美 国 喷 气 推 进 实 验 室 (JPL) 研制的 GIPSY 软件, 均是 IGS (国际 GPS 服务) 认 可的 GPS 数据处理软件。GAMIT/GLOBK 软件采用 相位 双差数据作为基本解算数据, 可得到厘米级的点位坐标 精 度 。GAMIT 软 件 的 运 行 平 台 是 UNIX 操 作 系 统 , 目 前, 它可在 Sun、HP、IBM/RISC、DEC、LINUX 等基于 intel 处理器的工作站上运行。软件可处理的最大测站和 卫星数目可在编译时设定。它的基本输出文件是 H—文 件, 可作为 GLOBK 软件的输入文件, 进而估计测站 坐 标与速度、卫星轨道参数和地球定向参数。数据处理 前, 用户需准备所需要的文件, 如测站先验坐标文件 (L- 文件 和 vg- in 文 件)、广 播 星 历 文 件 、观 测 数 据 文 件 以及其他辅助文件等。GAMIT 每个时段观测数据要求的 周期最长为 1 个 UTC 天, 即从 UTC 的 0 点到 24 点 (北 京时间 8: 00 ̄24: 00), 原则上不要跨天作业。
社,2007.
[3] 胡伍生,等.GPS 测量原理及应用[M].北京:人民交通出版社,2002. [4] 张耀华,编译.GPS 定位技术在公路工程中的应用[J].中外公路,
时则将被承担超过正常数额的费用。同样, 在上述领域 有信用危机的人, 在办理机动车登记和驾驶证业务时, 也将会比正常情况下多出一定的限制。
综上所述, 结合“三基”工程, 进一步加强车辆管 理规范化建设, 加强车辆管理工作基础, 是车辆管理工 作发展的立足点; 改善车辆管理部门的形象, 是车辆管 理工作发展的突破点; 协调好与其他相关部门的工作联 动关系, 明确工作职责范围, 获得更多的理解和支持, 是车辆管理工作发展的支撑点; 尝试建立个人信用体 系, 提高公民的道德素质和守法意识, 是车辆管理工作 的创新点。充分重视和努力提高警察类院校相关专业教 师队伍的业务培训和深造, 将之纳入公安系统的年度预 算和业绩考核, 是进一步提升车辆管理工作水平的根 本。抓好这 5 方面的重点工作, 必然能够促进车辆管理 工作水平大幅度提高, 为共同构建和谐社会发挥更大作 用。
公路交通科技 应用技术版
GP S 控制测量数据处理方法研究
许娅娅, 彭余华
( 长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710064)
摘 要: 文章针对高等级公路 GPS 控制测量, 提出了对不同载波的 GPS 相位观测量进行线性组合, 利用 IGS 认可
的 GPS 数据处理软件 GAMIT 进行数据处理, 并采用相位双差数据作为基本解算数据, 可以有效 地 消 除 或 减 弱 卫
式中, 间钟差;
式中
为卫星站间相位差; δt12 为站 为站间整周模糊度差
( 2)
1 数据处理原理及精度评定
1.1 数据处理原理 载波相位测量的基本方程中包含了两种不同类型的
参数, 即必要参数 ( 如测站坐标等) 和多余参数 ( 如观 测瞬间接收机的钟差、观测瞬间信号的电离层延迟等) 。 在 GPS 相对定位中, 通常采用的组合方式有三种, 即单 差、双差和三差。本文数据处理采用双差模型。
如果当两个观测站同步观测了 np 个卫星, 可得( np- 1) 个 误差方程组
式中 若在两个观测站同步观测了 np 组 卫 星 、( np- 1) 个 历 元 , 那么相应的误差方程为
法方程为
1.2 精度评估评定 GPS 常用评价站坐标精度的指标是多时段基线重复
性和多时段坐标重复性。基线重复性计算模型
星星历误差、信号传播误差以及接收机不同步误差对定位精度的影响。研究结果表明, 本方法能在公路控制测量
中获得较高的 GPS 定位精度, 在几公里的距离范围内基线精度可达到 2cm, 完全满足 《公路勘测规范》 中平面控
制测量的精度要求。
关键词: 道路工程; GPS 测量; 线性组合; GAMIT 软件
为 第 i时 段 基 线 s 的 中 误 差 , Ri 为 第 i 时 段 基 线 解 算 结 果, N 为总的时段数, R 为基线结果的加权平均值。有
基线结果的评价还以基线长度与误差的关系来衡量, 有 两种形式
这里的 a、b、c、d 等 4 个参数可以根据基线长度和它 的 重 复 性 统 计 值 σs 拟 合 出 来 。也 有 以 基 线 的 3 个 分 量 分 别 检 验 它 的 重 复 性 的 , 这 3 个 分 量 是 南 北 分 量 σsn、 东西分量 σse 和高程分量 σsn。计算公式与基线重复性的 公式( 3) 相同, 只是用基线分量代替 基 线 长 度 而 已 。坐 标分量重复性计算模型也与( 3) 相 同, 只 是 用 坐 标 用 量 和坐标分量中误差代替基线长度和基线长度中误差计算 而已。