GPS數(shù)據(jù)處理概述

1、GPS數(shù)據(jù)處理概述【學習目標】1.掌握GPS數(shù)據(jù)處理的流程。2.理解GPS基線解算的原理與基線質(zhì)量控制的方法。3.了解GPS網(wǎng)平差的目的。4.掌握GPS網(wǎng)平差的原理與步驟。5.了解GPS水準的概念。6.掌握GPS高程與正常高之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換?！厩榫趁枋觥?和常規(guī)測量工作一樣，GPS測量也分為兩大部分即外業(yè)和內(nèi)業(yè)，外業(yè)觀測接收后轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。GPS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的步驟為：數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預處理、基線解算和網(wǎng)平差，所有的內(nèi)業(yè)工作都在計算機上借助數(shù)據(jù)處理軟件完成，本學習情景著重介紹了基線解算和網(wǎng)平差的原理。一、數(shù)據(jù)處理的操作步驟一、數(shù)據(jù)處理的操作步驟GPS接收機采集記錄的是GPS接收機天線至衛(wèi)星的偽

2、距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。如果采樣間隔為15s，則每15s記錄一組觀測值，一臺接收機連續(xù)觀測1 h將有240組觀測值。觀測值中包含對4顆以上衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)以及地面氣象觀測數(shù)據(jù)等。GPS數(shù)據(jù)處理就是從原始觀測值出發(fā)得到最終的測量定位成果，其數(shù)據(jù)處理過程大致可劃分為數(shù)據(jù)傳輸、格式轉(zhuǎn)換(可選)、基線解算和網(wǎng)平差以及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差等四個階段。 二、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換二、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.RINEX格式GPS數(shù)據(jù)處理時，所采用的觀測數(shù)據(jù)來自野外觀測的GPS接收機。接收機在野外進行觀測時，通常將所采集的數(shù)據(jù)記錄在接收機的內(nèi)部存儲器或可移動的存儲介質(zhì)中。在完成觀測后，需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，以便進行

3、處理分析，這一過程通常是利用GPS接收機廠商所提供的數(shù)據(jù)傳輸軟件來進行的，傳輸?shù)接嬎銠C中的數(shù)據(jù)一般采用GPS接收機廠商所定義的專有格式以二進制文件的形式進行存儲。一般來說，不同GPS接收機廠商所定義的專有格式各不相同，有時甚至同一廠商不同型號儀器的專有格式也不相同。專有格式具有存儲效率高、各類信息齊全的特點，但在某些情況下，如在一個項目中采用了不同接收機進行觀測時，卻不方便進行數(shù)據(jù)處理分析，因為，數(shù)據(jù)處理分析軟件能夠識別的格式是有限的。RINEX（Recerver Independent Exchange format，與接收機無關(guān)的交換格式）是一種在GPS測量中普遍采用的標準數(shù)據(jù)格式，該格式

4、采用文本文件的形式存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄格式與接收機的制造廠商和具體型號無關(guān)。現(xiàn)在，RINEX格式已經(jīng)成為了GPS測量應用中的標準數(shù)據(jù)格式，幾乎所有測量型GPS接收機廠商都能提供將其專有格式文件轉(zhuǎn)換為RINEX格式文件的工具，而且，幾乎所有的數(shù)據(jù)分析處理軟件都能直接讀取RINEX格式的數(shù)據(jù)。這意味著在實際觀測作業(yè)中可以采用不同廠商、不同型號的接收機進行混合編隊，而數(shù)據(jù)處理則可采用某一特定軟件進行。2.文件類型及命名規(guī)則（1）文件類型在RINEX格式的第2版中定義了6種不同類型的數(shù)據(jù)文件，分別用于存放不同類型的數(shù)據(jù)，他們分別是：用于存放GPS觀測值得觀測數(shù)據(jù)文件，用于存放GPS衛(wèi)星導航電文的導航電文

5、文件。用于存放在測站出所測定的氣象數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)文件，用于存放GLONASS衛(wèi)星導航電文的GLONASS導航電文文件，用于存放在增強系統(tǒng)中搭載有類GPS信號發(fā)生器的地球同步衛(wèi)星（GEO）的導航電文的GEO導航電文文件和用于存放衛(wèi)星和接收機時鐘信息的衛(wèi)星和接收機鐘文件。對于大多數(shù)GPS測量應用用戶來說，RINEX格式的觀測數(shù)據(jù)、導航電文和氣象數(shù)據(jù)文件最為常見，前兩類數(shù)據(jù)在進行數(shù)據(jù)處理分析時通常是必需的，而其他類型的數(shù)據(jù)則是可選的，特別是GLONASS導航電文文件和GEO導航電文文件平時并不多見。2.命名規(guī)則RINEX格式對數(shù)據(jù)文件的命名有著特殊的規(guī)定，以便用戶僅通過文件名就能很容易地區(qū)分數(shù)據(jù)文件

6、的歸屬、類型和所記錄數(shù)據(jù)的時間。根據(jù)規(guī)定。RINEX格式的數(shù)據(jù)文件采用*.*的命名方式，完整的文件名由用于表示文件歸屬的8字符長度的主文件名和用于表示文件類型的3位字符長度的擴展名兩部分組成，其具體形式如下：ssssdddf.yyt其中：ssss：4字符長度的測站代碼。ddd：文件中第一個記錄所對應的年積日。f：一天內(nèi)的文件序號，有時也稱為時段號。取值從09,AZ，當為0時，表示文件包含了當天所有的數(shù)據(jù)。注意，文件序號的編列是以整個項目在一天內(nèi)的同步觀測時段為基礎(chǔ)，而不是以某臺接收機在一天之內(nèi)的觀測時段為基礎(chǔ)。yy：年份。t：文件類型，為下列字母中的一個： O觀測值文件； NGPS導航電文文件

7、； M氣象數(shù)據(jù)文件； GGLONASS導航電文文件； H地球同步衛(wèi)星GPS有效荷載導航電文文件； C鐘文件。例如：文件名為CQGC0890.12O的RINEX格式數(shù)據(jù)文件，為點CQGC在2012年3月30日（年積日為89）整天的觀測值數(shù)據(jù)文件；而數(shù)據(jù)文件名為CQGC0890.12N的RINEX格式數(shù)據(jù)文件，則相應為在該點上進行觀測接收機所記錄的導航電文文件。概述GPS網(wǎng) 采用GPS技術(shù)布設(shè)的測量控制網(wǎng) 由點、基線向量構(gòu)成，或許還會含有其它類型的觀測 量 目的：確定點的坐標，消除幾何上的不一致性 概述GPS網(wǎng)的布設(shè) GPS布設(shè)時逐步推進 概述數(shù)據(jù)傳輸 將觀測數(shù)據(jù)從接收機內(nèi)部存儲器或可移動存儲 介質(zhì)上下載到計算機中 格式轉(zhuǎn)換 將接收機所專有的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀取的 數(shù)據(jù)格式（通常為RINEX格式）概述基線解算 根據(jù)同步觀測數(shù)據(jù)確定接收機之間的基線向量及其方 差-協(xié)方差陣; 一般工程應用中，該工作是在外業(yè)觀測期間完成的； 在高精度長距離的應用中，外業(yè)的基線計算是為了對 觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行初步評估；正式的計算是在整個外 業(yè)觀測完成后進行; 基線向量結(jié)果除了被用于后續(xù)的網(wǎng)平差外，還被用于 檢驗和評估外業(yè)觀測質(zhì)量; 基線向量提供了點與點之間的相對位置觀測，可確定 GPS網(wǎng)的幾何形狀和定向；缺少絕對位置基準。概述網(wǎng)平差 根據(jù)基線向量及方差-協(xié)方差