GPS控制测量基线解算平差计算实例

贵州师范大学

课程名称：GPS测量原理及应用

姓名：xxx

学号：101010010010

年级：2013级

专业：地图学与地理信息科学

GPS控制测量基线解算平差计算实例

GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种级别的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台（3台以上）接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。

使用GPS进行静态测量前，先要进行点位的选择，其基本要求有以下几点：

1、周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，市场内障碍物的高度角不宜超过15度；

2、远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200米；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50米；

3、附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物、大面积水域等）；

4、地面基础稳定，易于点的保存；

5、充分利用符合要求的旧有控制点。

GPS点位选好后，就可以架站进行静态数据采集了。在采集静态数据时，一定要对中整平，在采集的过程中需要做好记录，包括每台GPS各自所对应的点位、不同时间段的静态数据对应的点位、采集静态数据时GPS的天线高（S86量测高片高，S82量斜高）。

用GPS采集完静态数据后，就要对所采集的静态数据进行处理，得出各个点的坐标。下面以为临城建设局做的GPS静态测量为例，介绍静态数据处理的过程。

打开GPS数据处理软件，在文件里面要先新建一个项目，需要填写项目名称、施工单位、负责人，并设置坐标系统和控制网等级，基线的剔除方式。坐标系统选择1980西安坐标系3度带，因此坐标系统设置成贵阳城市独立坐标系3度带。控制网等级设置为一级-城市2010，基线剔除方式选着自动。

在数据录入里面增加观测数据文件，若有已解算好的基线文件，则可以选择导入基线解算数据。增加观测数据文件后，会在网图显示窗口中显示网图。

还需要在观测数据文件中修改量取的天线高和量取方式（S86选择测高片，S82选择天线斜高）。如三星的那台机子就选择测高片，并录入量取的天线高。

基线解算设置，这里的高度截止角设置为15°，历元间隔设置为30。

修改完观测数据文件里的量取的天线高和量取方式，就要进行基线解算了。在基线解算中点击全部解算，软件就会自动解算基线，若基线解算合格就会显示为红色，解算不合格就会显示为灰白色。在基线简表窗口中可以查看解算的结果。

解算不合格的基线需要进行调整，在网图中双击不合格的基线会弹出基线状

况对话框，在该对话框中调整高度截止角和历元间隔后再解算，直至合格为止。

基线全部解算合格后，就需要看闭合环是否合格，直接点击左侧的闭合环就可进行查看。若闭合环不合格，则还需要调整不合格闭合环中的基线，使得闭合环和基线全都合格；若闭合环合格，就要录入已知点的坐标数据，然后进行平差处理。要录入坐标数据可以在数据输入中点击坐标数据录入，在弹出的对话框中选择要录入坐标数据的点，录入坐标数据；或者在测站数据中选择对应的点直接录入坐标数据。

录入完坐标数据就可以进行平差处理了，在平差处理中依次点击自动处理、三维平差、二维平差、高程拟合，就能得到平差结果，这包括组网、三维自由（约束）网平差、二维网约束平差、高程拟合平差、平差成果表和7参数结果，这可以在成果输出窗口里查看。其中主要是需要平差成果表和7参数结果。平差报告可以打印或输出（文本文档格式）。

GPS基线解算的优化及平差的方法技巧

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。 181

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 182

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。对于参与解算的卫星，其整周模糊度不能确定，必将对这一组同步观测的基线解算带来影响。 对于卫星观测时间过短，是非常容易识别的，因观测时间短，则观测记录的数据量就会小。解算基线时观察卫星相位跟踪图，能直观地看到观测到的各颗卫星的出、没时间。当基线无固定解时，在基线报告中可以看到各颗卫星的整周模糊度及其误差。若某颗卫星的观测时间太短，则可以删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算，这样可以保证基线解算结果的质量。 183

第六章GPS基线解算

第六章 GPS 基线解算 第1节 G PS 基线解算的基本原理 GPS 基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量。GPS 基 线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS 基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS 基线向量是GPS 同步观测的直接结果，也是进行GPS 网平差，获取最终点位的观测值。 一、 观测值 基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。双差观测值可以表示为下面的形式： n m f f trop ion f f N dd dd dd v dd ,)()()()(?+++=+λρρρφ 其中： (...)dd 为双差分算子（在测站i ，j 和卫星m ，n 间求差）； )(f dd φ为频率f 的双差载波相位观测值； f v 为频率f 的双差载波相位观测值的残差（改正数）； ρ为观测历元t 时的站星距离； ion ρ为电离层延迟； trop ρ为对流层延迟； f λ为频率f 的载波相位的波长； n m f N ,为整周未知数。 若在某一历元中，对k 颗卫星数进行了同步观测，则可以得到k -1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为l 则整周未知数的数量为l -1。 在进行基线解算时，ion ρ和trop ρ一般并不作为未知参数，而是通过某些方法将它们消除1。因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数1 ,3C X ，数量为32；另一 1 如用模型改正或双频改正。 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，解求另一个点。固定的点称为起点，待求的点

基线解算

GPS 基线解算阶段的关键问题
黄 勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控 制指标，详细分析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了 判别这些因素方法， 并对如何消除这些因素的影响提出了相应的 处理措施。

GPS 基线解算阶段的关键问题
GPS 基线解算阶段的关键问题
黄 勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控制指标，详细分 析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了判别这些因素方法，并对如何消 除这些因素的影响提出了相应的处理措施。 【关键词】：GPS 基线解算 质量控制 因素 措施
GPS 静 态 定 位 在 测 量 中 主 要 用 于 测 定 各 种 用 途 的 控 制 点 。 其 中 较 为 常 见 的 方 面 是 利 用 GPS 建 立 各 种 类 型 和 等 级 的 控 制 网 ，在 这 些 方 面 GPS 技 术 已 基 本 上 取 代 了 常 规 的 测 量 方 法 ，成 为 了 主 要 手 段 。 较 之 于 常 规 方 法 ， GPS 在 布 设 控 制 网 方 面 具 有 测量精度高；选点灵活、不需要造标、费用低；全天侯作业； 观测时间短；操作简便等优点。 基 线 解 算 是 GPS 网 观 测 数 据 处 理 过 程 的 重 要 环 节 ，基 线 解 算 质 量 的 好 坏 直 接 关 系 到 各 条 基 线 的 观 测 精 度 ，从 而 影 响 整 个 控 制 网 的 精 度 。因 此 基 线 解 算 质 量 控 制 以 及 基 线 解 算 过 程 中 数 据 的 处 理 方 法 是 整 个 控 制 网 数 据 处 理 的 关 键 点 。结 合 GPS 定 位 原 理 和 实 际 经 验 对 于 GPS 基 线 解 算 阶 段 需 要 解 决 的 一 些 关 键 问 题作以下论述。
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GPS基线解算精度分析

GPS基线解算精度分析 摘要：本文主要通过是建立在实验的上分析影响不同长度基线解算精度的因素。在熟悉TGO这款软件的同时进行实验分析影响基线解算精度的因素，进而掌握GPS基线解算是的一些简单技巧。 关键词：基线TGO精度RMS 作者简介：黄纪晨（1985－），男，硕士研究生，毕业于河海大学，先在新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院任职，主要从事星导航与定位和精密工程测量等方面的研究工作 GPS定位技术在测量中的应用日益深入广泛，随着该技术的不断发展，对GPS测量精度的要求越来越高。对于GPS控制网而言，提高基线解算精度是提 高GPS网点精度的基础。 本文使用Trimble提供的TGO进行解算，对不同长度基线的解算精度做简单的对比介绍。根据TGO的特点主要从卫星高度角设置、对流层模型选择、电离层改正进行实验对比。本文所采用的数据是来自三个不同的控制网的具有典型长度的基线，同样选择了Trimble 5700接收机所测数据。 选择的基线长度不同的六条基线，为了对比方便设置基准为： Bern是高精度的基线解算软件，其的解算结果作为参考假设为真值，实验数据以对比RMS为主，同时注意水平精度和垂直精度，以及ΔL，ΔL是TGO 的基线解算结果和Bern解算结果之差的绝对值。 1、卫星高度角的设置 增加卫星高度角是为了剔除一些观测质量不佳的数据，比如高大建筑物遮挡造成的不佳。从信号质量来讲，增加高度角都会剔除一些质量不佳的数据。 实验分为Trimble默认的13和30度数下的解算精度进行对比。其中使用L1频率固定解算，对流层改正模型使用Saastamoine模型，电离层设置为对于10Km 以上的基线加入电离层改正。

gps 基本原理及基线解算

城市GPS控制网施测质量控制措施探讨 【摘要】本文作者在深入研究全球定位系统（GPS）静态定位原理的基础上，结合多年生产实践经验，就城市GPS控制网的布网原则、等级划分、作业方法及成果整理要求进行了探讨。通过全面质量控制以确保城市GPS控制网测量成果符合现行测量规范的要求。 【关键词】GPS 基线向量约束平差 全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。如何对城市GPS控制网施测进行有效的质量监控，将会直接影响到成果的测量精度。为此，笔者结合多年的生产实践经验，就如何有效保证城市GPS控制网测量精度制定了一套质量控制措施，以供城市测量GPS用户参考。 一、技术标准 ※中华人民共和国国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001 ※中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》CJJ 73-97 ※中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》CH 8016-95 ※中华人民共和国测绘行业标准《测绘产品检查验收规定》CH 1002-95 二、专业技术设计 （一）等级划分 根据《全球定位系统（GPS）测量规范》和《全球定位系统城市测量技术规程》中规定的城市各级GPS 控制网相邻点间平均距离，要求在城市GPS控制网布设时，其相邻点间平均距离应符合表1要求。同时，允许相邻点的最小距离可为平均距离的1/3~1/2，最大距离可为平均距离的2~3倍。考虑到南方地区丘陵、山地地形复杂，因此，在南方地区布设C级GPS控制网时，其平均边长限制可根据实际情况适当放宽到20~25公里，同时规定边长超过25公里的同步环应增测一个时段，以确保GPS测量数据的质量。 城市各级GPS控制网平均边长表1（单位：km） （二）精度设计 根据GPS控制网相邻点间基线长度精度计算公式： 式中：σ为标准差，单位mm； d为相邻点间距离，单位mm。 计算得到各级GPS控制网最弱边相对中误差限差，同时规定了观测相应等级GPS控制网时所选GPS 接收机标称精度不应低于表2的要求。布设一级、二级GPS控制网时，由于边长通常都较短，如用最弱边相对中误差来评定控制网精度则很难达到要求，因此，《全球定位系统城市测量技术规程》中规定了当边长小于200米时，则以其边长中误差应小于20毫米为限差要求。 城市各级GPS控制网最弱边相对中误差表2

GPS操作流程及基线解算

第八章GPS操作流程和基线解算 第一节GPS系统组成 一、设备 GPS系统由空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分三部分组成，如图6.1所示。 1、空间卫星部分 （1）GPS卫星星座。设计星座：21—3，即 21颗正式的工作卫星加3颗活动的备用卫星。6 个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角 55°，周期11h58min（顾及地球自转，地球与 卫星的几何关系每天提前4min重复一次）。保证 在24h，在高度角15°以上，能够同时观测到4～ 8颗卫星。 （2）GPS卫星。GPS卫星的作用是发送用 于导航定位的信号等。主要设备是原子钟（2台 铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置。类型有试验卫星B1oCk I和工作卫星BloCkⅡ。 （3）GPS卫星由洛克韦尔国际公司空间部研制。卫星重774kg（包括310kg燃料），采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为l。5m。星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2㎡。对日定向系统控制两翼帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH镉镍蓄电池充电，以保证卫星在地影区能正常工作。在星体底部装有多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L，和L。波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。工作卫星的设计寿命为7年。从试验卫星的工作情况看，一般都能超过或远远超过设计寿命。第一代卫星现已停止工作。第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座，通常称为GPS工作卫星。BloCkⅡA的功能比BloCkⅡ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。BloCkⅡ只能存储供45天用的导航电文，而BloCkⅡA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在特殊情况下使用GPS卫星。第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫星，改善全球定位系统。其特点是：可对自己进行自主导航；每颗卫星将使用星载处理器，计算导航参数的修正值，改善导航精度，增强自主能力和生存能力。据报道，该卫星在没有与地面联系的情况下可以工作6个月，而其精度可与有地面控制时的精度相当。 2、地面监控部分 （1）地面监控部分的分布。 1）主控站1个，地点在美国科罗拉多州法尔孔空军基地。 2）监测站5个，分别在夏威夷、美 国科罗拉多州法尔孔空军基地、阿松森群 岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和 卡瓦加兰（太平洋）。

北斗与GPS基线解算精度对比分析

北斗与GPS基线解算精度对比分析 摘要：本文将北斗导航系统和GPS导航系统为研究对象，以HGO数据处理软件 为平台，以载波相位观测值的双差模型为基础。使用长短两组基线观测数据进行 基线处理，根据处理得到的RATIO、RMS、点位精度这几个质量指标来衡量基线 解算的质量。通过更改一些基本参数设置来分析不同情况下的精度问题，同时分 析比较北斗系统和GPS系统的区域卫星可见性，以及在单系统和系统组合下的定 位精度和可靠性的区别。 关键字：北斗导航系统；GPS系统；双差模型；基线解算 1引言 在美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后，中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自 主研发的全球第三个成熟的卫星导航系统[1]。北斗系统的快速发展不仅可以促进 国家的经济建设,也提高了中国在世界的地位。但目前北斗系统相比GPS略有不足，所以要通过不停的探究来使其进一步的发展与完善。 2卫星可见性和PDOP值的比较 卫星可见性是在特定仰角下地面某点在某时刻能观测到的所有卫星的数量或 某时段所有观测卫星的跟踪弧段长度，根据卫星可见性的定义，卫星可见性与测 站所处位置、观测时间及卫星的截止高度角等息息相关[2]。 PDOP值是指三维几何精度因子单点定位的精度为 由相关数据分析可知：使用GPS系统进行基线处理时，在其它基线解算设置参数不变的情况下，仅改变高度截止角，从开始，高度截止角越高（观测卫星数越少），RMS值略微降低 （观测值质量越好）；点位精度有所降低；RATIO值基本不变，定位精度差别不大。以此例 来看，并不是高度截止角越高越好，此例中高度截止角25°时定位精度效果最好。使用COMPASS系统进行基线解算时，结论与使用GPS系统基本相似,定位精度差别不大,总的来看20°时的精度效果最好。 （2）采样间隔 采样间隔是指在处理基线时，系统在观测数据按照固定的时间间隔提取数据。为提高极 限处理的速度，用户可适当增大数据处理的采样间隔[5]。由数据分析可知：在使用GPS系统 处理基线时，在其它参数不变的情况下，仅改变采样间隔，当采样间隔大于30时，随着采 样间隔的增大，RMS值无太大变化；而点位精度呈下降趋势；RATIO值基本不变。 4、结语 本文主要借助于中海达的HGO数据处理软件，进行了北斗和GPS的基线处理数据精度分析。从一些基本参数的设置找出其对精度变化的影响，如高度截止角与采样间隔。从长基线 的数据分析可得出结论，随着高度截止角的增高，观测到的卫星数会减少，但由于消除了较 低的卫星数据，观测值的质量会提高，而点位精度略微下降。而采样间隔对于长基线数据大 于30的情况下，RMS值无太大变化，点位精度随着采样间隔增大而降低。总的来说北斗系 统的定位精度以以前有明显提高，但还是略低于GPS，两者的组合可以有效提高精度。 参考文献 [1]中国卫星导航系统管理办公室．北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（测试版）[R]．中国卫星导航系统管理办公室，北京，2011. [2]高星伟,过静珺,等.基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J].测绘学报，2012，5. [3]刘永明,张云,袁国良. GPS/北斗-2组合定位性能的研究[J].电子设计工程，2013,14.