第七章GPS基線向量網(wǎng)平差

第七章GPS基線向量網(wǎng)平差2GPS基線解算就是利用GPS觀測(cè)值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，得到測(cè)站的坐標(biāo)或測(cè)站間的基線在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，首先需對(duì)構(gòu)成GPS網(wǎng)的基線進(jìn)行觀測(cè)，并利用所采集到的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)基線解算，獲得具有同步觀測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)站間的基線向量。為了確定GPS網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)在某一特定坐標(biāo)系統(tǒng)下的絕對(duì)坐標(biāo)，需要提供位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)，而一條GPS基線向量只含有在WGS84下的水平方位、垂直方位和尺度信息，通過(guò)多條GPS基線向量可以提供網(wǎng)的方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)，由于GPS基線向量中不含有確定網(wǎng)中各點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)的位置基準(zhǔn)信息，因此，僅憑GPS基線向量所提供的基準(zhǔn)信息，是無(wú)法確定出網(wǎng)中各點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)的。而我們布設(shè)GPS網(wǎng)的主要目的是確定網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)在某一特定局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這就需要從外部引入位置基準(zhǔn)，這個(gè)外部基準(zhǔn)通常是通過(guò)一個(gè)以上的起算點(diǎn)來(lái)提供的。網(wǎng)平差時(shí)可利用所引入的起算數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算出網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)。當(dāng)然，GPS基線向量網(wǎng)的平差，除了可以解求出待定點(diǎn)的坐標(biāo)以外，還可以發(fā)現(xiàn)和剔除GPS基線向量觀測(cè)值和地面觀測(cè)中的粗差，消除由于各種類型的誤差而引起的矛盾，并評(píng)定觀測(cè)成第1節(jié)GPS網(wǎng)平差的分類GPS網(wǎng)平差的類型有多種，根據(jù)平差所進(jìn)行的坐標(biāo)空間，可將GPS網(wǎng)平差分為三維平差和二維平差，根據(jù)平差時(shí)所采用的觀測(cè)值和起算數(shù)據(jù)的數(shù)量和類型，可將平差分為無(wú)約一、三維平差和二維平差所謂三維平差是指平差在三維空間坐標(biāo)系中進(jìn)行，觀測(cè)值為三維空間中的觀測(cè)值，解所謂二維平差是指平差在二維平面坐標(biāo)系下進(jìn)行，觀測(cè)值為二維觀測(cè)值，解算出的結(jié)3二、無(wú)約束平差、約束平差和聯(lián)合平差量），而且，在平差時(shí)引入了使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測(cè)量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常規(guī)觀測(cè)值，這些地面常規(guī)觀測(cè)值包括邊長(zhǎng)、方向、角度等觀測(cè)值等。第2節(jié)GPS網(wǎng)平差原理一、三維無(wú)約束平差時(shí)不引入使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測(cè)量所引起的變形的外部約束條件。具體地說(shuō)，就是在進(jìn)行平差時(shí)，所采用的起算條件不超過(guò)三個(gè)。對(duì)于GPS網(wǎng)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行三維平差時(shí)，其必要的起算條件的數(shù)量為三個(gè)，這三個(gè)起算條件既可以是一個(gè)起算點(diǎn)的三維坐標(biāo)向量，也可以三維無(wú)約束平差的結(jié)果就完全反映了GPS網(wǎng)本身的質(zhì)量好壞，如果平差結(jié)果質(zhì)量不好，則4||ii為將來(lái)可能進(jìn)行的高程擬合，提供經(jīng)過(guò)了平差處理的大地高數(shù)據(jù)用GPS水準(zhǔn)替代常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量獲取各點(diǎn)的正高或正常高是目前GPS應(yīng)用中一個(gè)較新的領(lǐng)域，現(xiàn)在一般采用的是利用公共點(diǎn)進(jìn)行高程擬合的方法。在進(jìn)行高程擬合之前，必須獲得經(jīng)過(guò)平差的大地高數(shù)據(jù)，三維無(wú)約束平差可以提供這些數(shù)據(jù)?！?10「-10L0+010]0]LΔZij-Zi0+Z」LΔZij-Zi0+Z」與此相對(duì)應(yīng)的方差-協(xié)方差陣、協(xié)因數(shù)陣和權(quán)陣分別為：DijQij1σ2ij0]ijijσ為先驗(yàn)的單位權(quán)中誤差。0平差所用的誤差方程就是通過(guò)上面的方法列出的，但為了使平差進(jìn)行下去，還必須引標(biāo)作為起算的位置基準(zhǔn)，即可有一個(gè)基準(zhǔn)方程：「dX]「X0]「X]iiii5「1GT1 0]0]Tnn根據(jù)上面的觀測(cè)方程和基準(zhǔn)方程，按照最小二乘原理進(jìn)行平差解算，得到平差結(jié)果?！竇「X0]「d]|1|||dY||4.單位權(quán)方差的檢驗(yàn)平差后單位權(quán)方差的估值σ20σ2應(yīng)與平差前先驗(yàn)的單位權(quán)方差0一致，判斷它們是否一致可以采用X2-檢驗(yàn)。σ20=σ20σ20豐σ20σ2=<σ2<;其中a為顯著性水平6GPS網(wǎng)的三維聯(lián)合平差一般是在某一個(gè)地方坐標(biāo)系下進(jìn)行的，平差所采用的觀測(cè)量除了GPS基線向量外，有可能還引入了常規(guī)的地面觀測(cè)值，這些常規(guī)的地面觀測(cè)值包括邊長(zhǎng)觀測(cè)值、角度觀測(cè)值、方向觀測(cè)值等；平差所采用的起算數(shù)據(jù)一般為地面點(diǎn)的三維大地坐標(biāo)，除此之外，有時(shí)還加入了已知邊長(zhǎng)和已知方位等作為起算數(shù)據(jù)。二維聯(lián)合平差與三維聯(lián)合平差很相似，不同的是二維聯(lián)合平差一般在一個(gè)平面坐標(biāo)系下進(jìn)行。與三維聯(lián)合平差一樣的是，平差所采用的觀測(cè)量除了GPS基線向量外，有可能還引入了常規(guī)的地面觀測(cè)值，這些常規(guī)的地面觀測(cè)值包括邊長(zhǎng)觀測(cè)值、角度觀測(cè)值、方向觀測(cè)值等；平差所采用的起算數(shù)據(jù)一般為地面點(diǎn)的二維平面坐標(biāo)，除此之外，有時(shí)還加入了第3節(jié)GPS網(wǎng)平差的過(guò)程一、提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)必須選取相互獨(dú)立的基線，若選取了不相互獨(dú)立的基線，則平差結(jié)果會(huì)與真實(shí)的情況所選取的基線應(yīng)構(gòu)成閉合的幾何圖形。主要達(dá)到以下幾個(gè)目的：的基線，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，必須使得最后用于構(gòu)網(wǎng)的所有基線向量均滿足質(zhì)量要7調(diào)整各基線向量觀測(cè)值的權(quán)，使得它們相互匹配。在進(jìn)行完三維無(wú)約束平差后，需要進(jìn)行約束平差或聯(lián)合平差，平差可根據(jù)需要在三維空間進(jìn)行或二維空間中進(jìn)行。根據(jù)基線向量的改正數(shù)的大小，可以判斷出基線向量中是否含有粗差。具體判定依據(jù)是，若在進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行處理，如果發(fā)現(xiàn)構(gòu)成GPS網(wǎng)的基線中含有粗差，則需要采用刪除含有粗差的基線、重新對(duì)含有粗差的基線進(jìn)行解算或重測(cè)含有粗差的基線等方法加以解決；如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別起算數(shù)據(jù)有質(zhì)量問(wèn)題，則應(yīng)該放棄有質(zhì)量問(wèn)題的起算數(shù)據(jù)。第4節(jié)GPS網(wǎng)平差中起算數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)在進(jìn)行GPS網(wǎng)的約束平差或聯(lián)合平差時(shí)，起算數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢驗(yàn)是很必要的，由于在一、方差檢驗(yàn)法在進(jìn)行三維無(wú)約束平差，要進(jìn)行方差估計(jì)，調(diào)整觀測(cè)值的權(quán)，直至驗(yàn)后的單位權(quán)方差iσit為在顯著性水平c下的t分itii8與先驗(yàn)的單位權(quán)方差相容2。在進(jìn)行約束平差時(shí)，以三維無(wú)約束平差所得到的驗(yàn)后單位權(quán)方差作為先驗(yàn)的單位權(quán)方差，逐個(gè)加入起算數(shù)據(jù)進(jìn)行平差解算，同時(shí)檢驗(yàn)驗(yàn)后的單位權(quán)方差與先驗(yàn)的單位權(quán)方差之間的相容性，當(dāng)在加入了某一起算數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)它們不一致，則說(shuō)明該起算數(shù)據(jù)可能存在質(zhì)量問(wèn)題。符合路線法是從一個(gè)起算點(diǎn)通過(guò)一條由GPS基線向