GPS實(shí)測(cè)與數(shù)據(jù)處理.ppt

第七章 GPS施測(cè)與數(shù)據(jù)處理,第七章 GPS施測(cè)與數(shù)據(jù)處理,主要內(nèi)容: GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì) GPS測(cè)量的外業(yè)工作 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理 GPS觀測(cè)流程,7.1 GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì),一、GPS網(wǎng)的精度等級(jí)與主要技術(shù)要求 1.概述 GPS控制網(wǎng)布設(shè)與傳統(tǒng)測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)相同。遵守也由高級(jí)到低級(jí)。測(cè)量控制網(wǎng)的精度等級(jí)都是根據(jù)觀測(cè)量的中誤差來(lái)劃分的。 GPS采用相對(duì)定位方法建立GPS控制網(wǎng)。其觀測(cè)量基線向量。,7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),2、GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù) GPS測(cè)量規(guī)范（規(guī)程）：2001年國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范； 1997年建設(shè)部頒發(fā)的全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程；,：網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)； a： 固定誤差(mm)； b： 比例誤差； d：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。,3.GPS網(wǎng)精度等級(jí),7.1 GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì),GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)設(shè)計(jì),7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),分級(jí)： 規(guī)范：AA、A、B、C、D、E級(jí)； 規(guī)程：二、三、四等，一、二級(jí)。 其中： AA、A、B用于地殼形變監(jiān)測(cè)及國(guó)家高精度基本控制；其他用于地方測(cè)圖和各種工程測(cè)量的控制。,在城市或工程GPS控制網(wǎng)布設(shè)中，有可分二、三、四等和一、二級(jí)。具體見(jiàn)下表：,7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),二、 GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的聯(lián)測(cè)設(shè)計(jì)：GPS坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系（地心坐標(biāo)系），實(shí)用坐標(biāo)系為54或80系。GPS的測(cè)量成果最終要轉(zhuǎn)換為實(shí)用坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，為此，必須明確GPS成果所采用的坐標(biāo)系和起算數(shù)據(jù)。 位置基準(zhǔn)設(shè)計(jì)：網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)設(shè)計(jì),7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),在GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮以下6個(gè)問(wèn)題： 布設(shè)GPS網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，需要足夠的起算數(shù)據(jù)與GPS測(cè)量數(shù)據(jù)重合，且應(yīng)分布均勻，以求轉(zhuǎn)換參數(shù)。點(diǎn)的總數(shù)不得少于3個(gè)； 新點(diǎn)與國(guó)家高等級(jí)點(diǎn)或國(guó)家控制點(diǎn)構(gòu)成圖形 在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，可采用3-5條高精度電磁波測(cè)距作為起算邊長(zhǎng)。 布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，可引入起算方位角。 為了將GPS所測(cè)的大地高轉(zhuǎn)換為正常高，GPS網(wǎng)應(yīng)聯(lián)測(cè)高程點(diǎn)。 新建GPS網(wǎng)的坐標(biāo)系應(yīng)盡量與測(cè)區(qū)過(guò)去采用的坐標(biāo)系一致。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)設(shè)計(jì),7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),三 、GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)與連接方式 同步觀測(cè)：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)在相同的時(shí)段同時(shí)連續(xù)跟蹤相同的衛(wèi)星組。 時(shí)段：同步觀測(cè)時(shí)各點(diǎn)上的GPS接收機(jī)從開(kāi)機(jī)到關(guān)機(jī)的一段時(shí)間。 基線向量：同步觀測(cè)時(shí)兩個(gè)GPS點(diǎn)之間構(gòu)成的空間向量。 若干基線向量可構(gòu)成閉合環(huán)，如環(huán)中各基線的觀測(cè)時(shí)刻相同稱同步環(huán)。如環(huán)中各基線的觀測(cè)時(shí)刻不相同則稱異步環(huán)。,1、單基準(zhǔn)站式（星狀網(wǎng)）,1）、布網(wǎng)形式：?jiǎn)位鶞?zhǔn)站式的布網(wǎng)方式有時(shí)又稱作星形網(wǎng)方式，它是以一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在某個(gè)測(cè)站上連續(xù)開(kāi)機(jī)觀測(cè)，其余的接收機(jī)在此基準(zhǔn)站觀測(cè)期間，在其周圍流動(dòng)，每到一點(diǎn)就進(jìn)行觀測(cè)，流動(dòng)的接收機(jī)之間一般不要求同步，這樣，流動(dòng)的接收機(jī)每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就與基準(zhǔn)站間測(cè)得一條同步觀測(cè)基線，所有這樣測(cè)得的同步基線就形成了一個(gè)以基準(zhǔn)站為中心得星形。流動(dòng)的接收機(jī)有時(shí)也稱為流動(dòng)站。 2）、特點(diǎn)：?jiǎn)位鶞?zhǔn)站式的布網(wǎng)方式的效率很高，但是由于各流動(dòng)站一般只與基準(zhǔn)站之間有同步觀測(cè)基線，故圖形強(qiáng)度很弱，為提高圖形強(qiáng)度，一般需要每個(gè)測(cè)站至少進(jìn)行兩次觀測(cè)。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)設(shè)計(jì),7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì) 2、多基準(zhǔn)站式（環(huán)形網(wǎng)、三角網(wǎng)）： 把幾臺(tái)接收機(jī)在一段時(shí)間 內(nèi)固定在某幾個(gè)測(cè)站上（稱為基準(zhǔn)站， 如A、B）進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)（有較高的 定位精度），而另幾臺(tái)接收機(jī)（1、2、3 ；2、3、4）流動(dòng)作業(yè)進(jìn)行同步觀測(cè)（與 自身的基線相連，還和基準(zhǔn)站也存在同步 基線），故這種網(wǎng)有較好的圖形強(qiáng)度。,B,1,2,3,4,A,3.GPS網(wǎng)的連接方式（同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式）,1）、布網(wǎng)形式：所謂同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式，就是多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過(guò)程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。 2）、特點(diǎn)：同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式具有擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度較高，且作業(yè)方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。同步圖形擴(kuò)展式是布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)最常用的一種布網(wǎng)形式。 *3）、采用同步圖形擴(kuò)展式布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時(shí)的觀測(cè)作業(yè)方式主要以下幾種式：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式。,（1）點(diǎn)連式：觀測(cè)作業(yè)方式 所謂點(diǎn)連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間只通過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有3臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得2個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了n個(gè)時(shí)段后，就可以最多測(cè)得2n個(gè)新點(diǎn)。 特點(diǎn) 點(diǎn)連式觀測(cè)作業(yè)方式的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速；它的缺點(diǎn)是圖形強(qiáng)度低，如果連接點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，將影響到后面的同步圖形。,（2）邊連式：觀測(cè)作業(yè)方式：所謂邊連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。這樣，當(dāng)有3臺(tái)儀器共同同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得1個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了n個(gè)時(shí)段后，就可以最多測(cè)得n個(gè)新點(diǎn)。 特點(diǎn)：邊連式觀測(cè)作業(yè)方式具有較好的圖形強(qiáng)度和較高的作業(yè)效率。,觀測(cè)作業(yè)方式 所謂網(wǎng)連式就是在作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)了個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得個(gè)點(diǎn)。 特點(diǎn) 采用網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式所測(cè)設(shè)的GPS網(wǎng)具有很強(qiáng)的圖形強(qiáng)度，但網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。,（3）、網(wǎng)連式,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),3.GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)步驟, 測(cè)區(qū)踏勘。 收集已有控制點(diǎn)資料和已有圖紙資料。 根據(jù)任務(wù)書,工程特點(diǎn)和測(cè)區(qū)面積確定控制網(wǎng)的精度等級(jí)。 根據(jù)接收機(jī)數(shù)量確定同步觀測(cè)圖形。 選取適當(dāng)?shù)谋壤叩貓D。 在地形圖上展繪以有控制點(diǎn)。 根據(jù)選點(diǎn)要求和精度等級(jí)在地圖中選取新點(diǎn)。 將所選新點(diǎn)構(gòu)成同步觀測(cè)圖形，并逐步擴(kuò)展為GPS網(wǎng)圖形。 圖上檢查點(diǎn)間通視情況。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.1 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì),四、GPS網(wǎng)的布設(shè)原則, GPS網(wǎng)不能出現(xiàn)自由基線。 GPS閉合條件中基數(shù)不可過(guò)多。 GPS網(wǎng)應(yīng)該以“每個(gè)點(diǎn)至少獨(dú)立設(shè)站觀測(cè)兩次”的原則布網(wǎng)。 為了實(shí)現(xiàn)GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間有兩個(gè)重合點(diǎn)。 為了便于觀測(cè)，GPS點(diǎn)應(yīng)該選擇在交通便利、視野開(kāi)闊、容易到達(dá)的地方。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,選點(diǎn)原則,為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開(kāi)闊，在1015 高度角以上不能有成片的障礙物。 為減少各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。 測(cè)站應(yīng)選擇在易于保存的地方。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,選點(diǎn)原則,為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。 為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，有利于其它觀測(cè)手段擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)的地方。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,標(biāo)志埋設(shè),同常規(guī)控制點(diǎn)的埋設(shè)。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,外業(yè)觀測(cè),觀測(cè)工作（相對(duì)定位）的主要技術(shù)要求：GPS觀測(cè)與常規(guī)測(cè)量在技術(shù)要求上有很大差別。對(duì)城市及工程的GPS控制網(wǎng)在作業(yè)中，應(yīng)按下表有關(guān)技術(shù)指標(biāo)執(zhí)行。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,注：有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)：指在觀測(cè)時(shí)段中，符合有效觀測(cè)時(shí)間 （15min）的衛(wèi)星。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施外業(yè)工作,7.2 GPS測(cè)量的外業(yè)工作,外業(yè)觀測(cè),安置天線 開(kāi)機(jī)觀測(cè) 觀測(cè)記錄（觀測(cè)記錄、測(cè)量手簿）,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施數(shù)據(jù)處理,7.3 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理基本步驟：,數(shù)據(jù)的預(yù)處理（含粗加工）： 為平差計(jì)算作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備； 基線解算： 解算出在WGS-84系下的基線向量； GPS網(wǎng)平差： 無(wú)約束評(píng)差、約束平差（將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為實(shí)用坐標(biāo)系的坐標(biāo)）以及將GPS大地高轉(zhuǎn)換為實(shí)用的正常高。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作流程,7.4 GPS測(cè)量工作流程,GPS測(cè)量工作流程總結(jié),測(cè)前準(zhǔn)備 測(cè)區(qū)位置及其范圍 用途和精度等級(jí)。 點(diǎn)位分布及點(diǎn)的數(shù)量 測(cè)繪資料的搜集與整理 投資經(jīng)費(fèi),GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作流程,7.4 GPS測(cè)量工作流程,GPS測(cè)量工作流程總結(jié),測(cè)前準(zhǔn)備 時(shí)限要求 提交成果的內(nèi)容 技術(shù)設(shè)計(jì) 踏勘、選點(diǎn)埋石 儀器的檢驗(yàn),GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作流程,7.4 GPS測(cè)量工作流程,GPS測(cè)量工作流程總結(jié),測(cè)量實(shí)施 實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況 衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào) 確定作業(yè)方案 外業(yè)觀測(cè) 數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ) 基線處理與質(zhì)量評(píng)估 重復(fù)確定作業(yè)方案、外業(yè)觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)及基線處理與質(zhì)量評(píng)估四步，直至完成GPS 觀測(cè)工作。,GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作流程,7.4 GPS測(cè)量工作流程,GPS測(cè)量工作流程總結(jié),測(cè)后整理 結(jié)果分析（網(wǎng)平差處理與質(zhì)量評(píng)估）：對(duì)外業(yè)觀測(cè)所得到的基線向量進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并對(duì)由合格的基線向量所構(gòu)建成的GPS 基線向量網(wǎng)進(jìn)行平差解算