GPS静态测量总结

最近参与了一个GPS静态观测的项目,发现这块儿知识欠缺的厉害,以此为契机好好学习下。

埋石

标石类型:

  • 天线墩
  • 基本标石
  • 普通标石

各种标石规格见《规范》附录B

B级埋设天线墩,C、D、E级根据具体情况选用
B、C 级埋设后需经过一个雨季,冻土地区至少经过一个解冻期,基岩或岩层标石至少经一个月,方可观测。

网型设计

布网形式:

  • 跟踪站式(A级)
  • 会战式(B级)
  • 基准站式(B~E级)
  • 同步图形扩展式(B~E级)
  • 单基站式(等外)

一般项目中控制网用同步图形扩展式

同步图形扩展式分类:

  • 点连式:网型不稳定,检核条件少
  • 边连式:相邻同步图形有一条公共基线,以边的方式推进控制点测量
  • 网连式:相邻同步图形至少有3个公共点
  • 混连式:实际作业中,灵活使用上面几种方式作业,不局限与一种方式

网型与GPS网质量没有关系

两种网型

上面两个图形如果对应的基线质量相同,则GPS网质量相同

提高GPS网的可靠性

可靠性包括:

  • 可探测观测值中粗差大小

  • 观测值中残余粗差对结果影响大小。

主要是对粗差的识别能力

提高的方法:

  • 增加观测时段(增加独立基线)
  • 保证一定数量的重复测站数
  • 保证每个测站与三条以上独立基线相连
  • 布网时保证最简异步环边数不要过多
等级 B C D E
闭合环或符合导线边数 <=6 <=6 <=8 <=10

提高GPS网精度

精度主要包括:

  • 基线向量改正数的大小
  • 基线向量重复性
  • 闭合差大小
  • 符合差大小
  • 相邻点距离中误差大小
  • 点位中误差大小

平差结果指标

精度质量指标:

  • 控制指标:同步环闭合差;异步环闭合差;重复基线较差

根据布网等级得出

  • 参考指标:参考方差;均方根误差;确定模糊度时的RMS比值(RATIO)

根据统计原理得出

提高精度方法:

  • 短边必测


    短边必测
  • 在全面网之上建立框架网,作为全面网的骨架
    控制网范围较大时,可采用分级布网,首先布设点数较少,等级较高的的框架网,在根据项目要求布设要求等级的全面网


    骨架网
  • 在网中增测长时间,多时段的基线

  • 同一观测时段数据剔除率小于10%

  • 引入高精度激光测距边,作为起算边联合平差

  • 若要高程拟合,需选定尽可能多的水准点,水准点分布要均匀,还要保证部分点在GPS控制的周围,将其包围。

起算数据选取与分布

  • 起算点的选取与分布
    若要求新旧结果吻合最好,选取尽可能多的起算点
    若没有这个要求,选取3~5个作为坐标转换参数计算和检核
    起算点要均匀分布,不能分布在网型的一侧

  • 起算边选取与分布
    若需将GPS网成果投影到指定高程面上,在网中任意选取3~5条高精度激光测距边(已归算到指定高程面上),作为起算边,测距边两端点高差不宜过大

  • 起算方位的选取与分布
    GPS建立独立坐标系下的控制网时,可引入起算方位,但不宜过多,网中任意位置均可

布网设计实例

实例一

布网图

观测安排如下

时段 A B C D
第一时段 GS2 GS3 GS4 GS5
第二时段 GS3 GS4 GS6 GS7
第三时段 GS6 GS7 GS8 GS9
第四时段 GS2 GS5 GS8 GS9

实例二

布网图

观测安排如下

GPS网设计指标

理论观测最少时段Smin:
最少观测期数=INT(最少平均测站次数*网的点数/参与观测的接收机数)

设计时段数Sd:

基线总数:
Ba=S*N(N-1)/2
S是观测时段数;N是接受机数量

独立基线数:
Bi=S*(N-1)

必要基线数:
Bn=n-1
n是点数

多余基线数:
Br=Bi-Bn

效率指标

最小观测时段值与设计观测时段值的比值(e)

e=Smin/Sd

可靠性指标

多余基线数与独立基线总数比值,称为整网平均可靠性指标(r)

r=Br/Bi

精度指标

根据网结构得到GPS网协因数阵
Q=(BTPB)-1
B:设计矩阵,与网型,基线向量的数量与分布有关
P:权阵,与基线精度与相关性有关

在GPS网设计阶段可采用sqrt(tr(Q))作为衡量GPS网整体精度的指标。

这个不太懂,渣网速,也没法查资料,暂时存疑

GPS网平差[1]

平差目的:

  • 消除GPS网的几何不一致性,如闭合差,基线复测差等
  • 改善GPS网质量,评定GPS网精度
  • 确定GPS网点在指定参照系下的坐标及转换参数

进行网平差的步骤

  1. 基线向量提取

  2. 三维无约束平差
    不引入会使GPS网发生变化的外部起算数据,平差结果完全取决于GPS的基线向量,是观测值本身质量的反应。
    所得到的精度指标 1)衡量GPS网内符合精度。 2)判断粗差观测值及相应处理的依据
    目的:1)判断是否存在粗差。 2)调整各基线向量观测值的权

  3. 约束平差
    引入会是GPS网的尺度和方位发生变化的外部起算数据,如边长,方位,两个以上的起算点坐标。
    常用于GPS成果转化到特定参照系。

  4. 联合平差

平差的观测值不仅包括GPS测量,还有边长、角度、方位、高差等常规测量数据。

常用于GPS成果转化到特定参照系。

大地测量应用中常采用约束平差,联合平差常用于工程测量中。

注意事项

  • 同一观测时段要同事开关机,即使某测站不用迁动,也要严格遵循该要求;因为如果不关机,生成的基线可能不是同步基线,只和同时开机的测站构成同步环,其他时段构成异步环。
  • 一些测站可能信号遮挡,可延长观测时间,或增加独立基线。
  • 每个测站的测量时间或独立基线数大致相等。

在查阅资料中,觉得手头有本书就好了,网上的知识太散了,不够系统,我想看武大出的GPS和测量平差的教材。还有整理的资料都是网上搜集的,如果原作者觉得不妥,请告知,我会及时删掉。


  1. http://blog.sina.com.cn/s/blog_6488684601019tja.html

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