靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)后處理的一些技巧
前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的靜態(tài)GPS接收機(jī)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,集成度也很高,外業(yè)操作十分簡(jiǎn)單易學(xué),但是相對(duì)而言,靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理要求一定的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技巧,通過(guò)幾年的GPS產(chǎn)品開(kāi)發(fā),長(zhǎng)時(shí)間的儀器測(cè)試使用,和多次與用戶面對(duì)面的交流,將在靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)后處理中*常見(jiàn)的一些問(wèn)題的解算技巧做了一些總結(jié),下面將以我公司的后處理軟件為例講解說(shuō)明。 正文
? 在進(jìn)行GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)后處理之前要先導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件,
? 目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種數(shù)據(jù)格式主要有CMC(*.CMC)、Rinex(*.??0)、JAVAD(*.JPS)、Novate(*.OBS)幾種,其中Rinex是通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式,一般的后處理軟件都可以將自己公司專用的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式,有時(shí)如果用源文件解算結(jié)果不理想,可試著先將源文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式后再重新進(jìn)行解算,比對(duì)解算結(jié)果,查找問(wèn)題所在。
另外,如果解算中發(fā)現(xiàn)有的基線解算結(jié)果較差,可以將該條基線的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的Rinex數(shù)據(jù)文件打開(kāi)查看一下原始記錄數(shù)據(jù)是否存在誤差,Rinex數(shù)據(jù)文件格式如下圖所示:
上圖所示的數(shù)據(jù)采樣間隔為5秒,從左到右,分別是:
6 4 28 8 14 19.999999 0 10 5 21 29 14 18 26 15 9 22 30
年 月日 小時(shí)分 秒 間隔符 衛(wèi)星編號(hào)ID
注:日期時(shí)間是美國(guó)時(shí)區(qū)。
各個(gè)GPS接收機(jī)廠家所采用的采樣間隔不相同,但兩條數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)該一致,否則說(shuō)明原始記錄數(shù)據(jù)有誤。采樣間隔一般不會(huì)大于60秒,如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣間隔過(guò)大,一是用戶在設(shè)置參數(shù)時(shí)有誤,二則是原始數(shù)據(jù)記錄出錯(cuò)。
?導(dǎo)入數(shù)據(jù)后開(kāi)始基線解算,也就是數(shù)據(jù)預(yù)處理。
(1)一般情況下會(huì)有少數(shù)幾條基線解算不成功。基線信息如下圖所示:檢驗(yàn)或是查看基線解算是否成功的重要標(biāo)志有兩個(gè):RATIO和RMS,如果RATIO>2 ,RMS<0.02 我們認(rèn)為基線解算成功; RATIO<2且RMS>0.02 我們認(rèn)為基線解算失敗,
注:基線解算是否成功依靠上面的標(biāo)準(zhǔn)不一定可靠,還要通過(guò)閉合差檢核來(lái)確定基線解算是否成功。無(wú)論成功狀態(tài)還是失敗狀態(tài)的基線都參加網(wǎng)平差計(jì)算。對(duì)于基線解算失敗的基線可以重新進(jìn)行基線解算;解算不好的基線可以考慮把它刪除,否則將影響定位精度
(2)對(duì)于解算不成功的基線可以修改解算時(shí)的一些系統(tǒng)參數(shù),重新解算,如下圖所示:
在外業(yè)測(cè)量時(shí),測(cè)站點(diǎn)距離一般較大,測(cè)量人員在實(shí)施測(cè)量時(shí)會(huì)約定好每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間,但在實(shí)際操作的搬站中,每個(gè)時(shí)段的起始時(shí)間總會(huì)有些誤差,有時(shí)積累到后來(lái)時(shí)間誤差已經(jīng)相當(dāng)大,這樣的話,同一時(shí)段的數(shù)據(jù)匹配度就較差,此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整起始?xì)v元和結(jié)束歷元來(lái)提高數(shù)據(jù)匹配度,在如上圖所示的數(shù)據(jù)歷元為0~85,可以將起始?xì)v元調(diào)高或是結(jié)束歷元調(diào)低后重新解算基線,查看結(jié)果?;€解算時(shí)屏幕右邊同時(shí)顯示出衛(wèi)星殘差周跳圖及基線向量名(*.RES)、RATIO、RMS、距離等。其中橫坐標(biāo)代表歷元數(shù);不同顏色的線條代表不同的衛(wèi)星。代表某一顆衛(wèi)星的線條越平穩(wěn)表明數(shù)據(jù)越可靠,如果發(fā)現(xiàn)在起始或是結(jié)束的某段歷元衛(wèi)星數(shù)據(jù)普遍跳躍較大,可以通過(guò)調(diào)整起始?xì)v元和結(jié)束歷元的值剔除某段時(shí)段的數(shù)據(jù),不再參與解算以提高解算精度。
采樣率如果取值為1,表示每個(gè)歷元都作為有效數(shù)據(jù)參加解算;如果取值為2,表示每隔一個(gè)歷元的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。取值數(shù)越大,讀入有效數(shù)據(jù)數(shù)目越少,解算速度越快。缺省值為3,可以改變解算時(shí)的數(shù)據(jù)采樣率,上圖中的解算數(shù)據(jù)間隔為3,可以調(diào)高為5或是調(diào)低為1后,重新解算基線,有時(shí)同一時(shí)段的衛(wèi)星數(shù)據(jù)在不用的采樣率下匹配程度不一,則會(huì)導(dǎo)致解算結(jié)果不同,提高或降低精度。
截止角缺省值一般為15度,低于衛(wèi)星高度截止角的數(shù)據(jù)不參加解算。如果基線解算達(dá)不到要求,可以適當(dāng)調(diào)高截止角的值,但截止角并非越高越好,建議不要超過(guò)25度,截止角過(guò)高會(huì)引起電離層折射誤差的加大。
上面說(shuō)過(guò)在屏幕右邊同時(shí)顯示出衛(wèi)星殘差周跳圖及基線向量名(*.RES)、RATIO、RMS、距離等。其中橫坐標(biāo)代表歷元數(shù);不同顏色的線條代表不同的衛(wèi)星。代表某一顆衛(wèi)星的線條越平穩(wěn)表明衛(wèi)星數(shù)據(jù)越可靠。明顯可以看出,品紅顏色線條代表的12號(hào)衛(wèi)星有兩次較大的跳躍,如果此時(shí)基線解算精度不夠,可以考慮通過(guò)衛(wèi)星刪除功能剔除12號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù),不再參與解算。取值為 3 ,表示 3 號(hào)衛(wèi)星所有數(shù)據(jù)被刪除。*多只能刪除2顆衛(wèi)星。盡量不要?jiǎng)h除衛(wèi)星數(shù)據(jù)。
基線解算有幾種不同的解算方式:可進(jìn)行L1單頻解、L2單頻解、Widelane雙頻寬項(xiàng)解、 Narrowlane雙頻窄項(xiàng)解及Ion-free雙頻去電離層解等。缺省的解算方式是L1單頻解,這個(gè)功能項(xiàng)在數(shù)據(jù)預(yù)處理中用的不多。
注:采取一些解算技巧并不能對(duì)本身存在質(zhì)量問(wèn)題的野外觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行**的彌補(bǔ),在對(duì)解算不成功的基線數(shù)據(jù)進(jìn)行了充分的檢核和分析后,仍不能滿足工程要求的情況下應(yīng)進(jìn)行野外返工觀測(cè)。
? 數(shù)據(jù)預(yù)處理只是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的一種檢測(cè),如果要作為可用的坐標(biāo)成果輸出,在基線解算成功和閉合差合格后,還要進(jìn)行網(wǎng)平差。
(1)GPS數(shù)據(jù)文件是WGS-84坐標(biāo)系下的觀測(cè)結(jié)果,可以先進(jìn)行***平差,以檢核GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度,也就是相對(duì)精度,相對(duì)精度用戶可以根據(jù)GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的精度要求自行確定。
(2)實(shí)際應(yīng)用中,往往要求得各GPS點(diǎn)在國(guó)家坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,為此還要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,將GPS點(diǎn)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為國(guó)家坐標(biāo)系坐標(biāo)值。也可以將GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合平差,包括固定地面網(wǎng)點(diǎn)已知坐標(biāo)、邊長(zhǎng)、方位角、高程等的約束平差,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,或?qū)PS基線網(wǎng)與地面網(wǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)一并聯(lián)合平差。
平面坐標(biāo)有兩選項(xiàng):平移、平移+旋轉(zhuǎn)+尺度。只求平移參數(shù)時(shí)一個(gè)已知點(diǎn)即可,而后一選項(xiàng)則需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上的固定點(diǎn)坐標(biāo);高程擬合有五選項(xiàng):平移、平面擬合、XY二次曲面擬合、XX+YY二次曲面擬合、XX+YY+XY二次曲面擬合。平移只需要一個(gè)已知的海拔高,平面擬合需要三個(gè)已知的海拔高,而曲面擬合需要四個(gè)以上已知的海拔高。
還應(yīng)注意,在進(jìn)行約束網(wǎng)平差時(shí),對(duì)于使用三個(gè)以上固定點(diǎn)的GPS網(wǎng),應(yīng)分別輸入固定點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算,以檢核約束條件的精度及可靠性,然后選擇與GPS網(wǎng)相兼容的固定點(diǎn)進(jìn)行*終平差計(jì)算。
約束網(wǎng)平差后的坐標(biāo)結(jié)果可作為*終結(jié)果輸出。
在實(shí)際應(yīng)用中情況千變?nèi)f化,上面所述只是個(gè)人的一些淺見(jiàn),應(yīng)根據(jù)實(shí)際的技術(shù)要求,具體問(wèn)題具體解決。