GPS基线解算阶段的关键问题

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GPS基线解算和质量控制

经验交流
GPS 基线解算和质量控制
郭海洋
( 中国石油天然气集团公司物探监理中心)
摘要
郭海洋. G PS 基线解算和质量控制. 石油地球物理勘探, 2001, 36( 6) : 773～781 本文介绍了 G PS 基线向量解算的基本原理、过程和质量控制点, 重点分析了影响 GP S 基线解算结果的因素以及对这些因素的判别。通过对 GP S 基线解算的精化处理, 能够获得高质量的定位点的坐标, 并为 GP S 网平差提供符合要求的基线向量。关键词基线解算质量控制精化处理
观测数据的读入在 GP S 外业观测中, 每天必须把原始观测数据输入到计算机中。在进行基线解算时, 需首
先读取这些 GP S 原始观测数据。接收机厂家配备的 GPS 数据处理软件, 能读取本厂生产的 GP S 接收机的原始观测数据, 而不能直接读取其他厂家生产的 GP S 接收机的原始观测数据; 如果要处理这些原始观测数据, 首先需要进行格式转换。目前最常用的格式转换软件是 RINEX 格式。输入数据的检查
Key words: base line calculat ion, quality control, ref ined processing
引言
全球定位系统( Global Posit ioning Sy stem) 简称 GPS, 最初是由美国国防部作为军事系统发展起来的。该系统可以向全球用户提供连续、实时的三维导航定位, 现在已在全球范围内的航空、矿产勘探、交通、通讯、导航和测绘等领域得到广泛应用, 特别是使测绘学科发生了巨大的变化, 并导致该行业进行一场技术革命。
图2 同步观测测站个数与基线向量数的关系
图3 同步观测测站个数与相互独立的基线向量数的关系

影响GPS基线解算结果的因素分析及应对措施

国土资源（２００８年增刊１）１３４文★大连鹏程工程勘测设计有限公司　熊启生中国人民解放军６５０１５部队张坤鹏　王智超ＰＳ静态定位在测量中主要用于测定各种用途的控制点。

其中较为常见的方面是利用ＧＰＳ建立各种类型和等级的控制网，在这些方面ＧＰＳ技术已基本上取代了常规的测量方法，成为了主要手段。

较之于常规方法，ＧＰＳ在布设控制网方面具有测量精度高；选点灵活、不需要造标、费用低；全天侯作业；观测时间短；操作简便等优点。

基线解算是ＧＰＳ网观测数据处理过程的重要环节，基线解算质量的好坏直接关系到各条基线的观测精度，从而影响整个控制网的精度。

因此基线解算质量控制以及基线解算过程中数据的处理方法是整个控制网数据处理的关键点。

本文结合ＧＰＳ定位原理和实际经验，在南方ＧＰＳ静态处理软件中对于ＧＰＳ基线解算阶段需要解决的一些关键问题进行论述。

影响ＧＰＳ基线解算结果的因素影响ＧＰＳ基线解算结果因素的判别１．基线解算时所设定的起点坐标不准确。

起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差。

２．少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定。

当卫星的观测时间太短时，会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确定，而对于基线解算来讲，参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话，就将影响该条基线解算的精度。

３．在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善。

４．在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大。

５．多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大。

１．基线起点坐标不准确的判别。

对于由起点坐标不准确所对基线解算质量造成的影响，目前还没有较容易的方法来加以判别，因此，在实际工作中，只有尽量提高起点坐标的准确度，以避免这种情况的发生。

２．卫星观测时间短的判别。

关于卫星观测时间太短这类问题的判断比较简单，只要查看观测数据的记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量就可以了，南方静态数据处理软件还输出卫星的可见性图（如图１），这就更直观了。

GPS基线的精化处理

GPS基线的精化处理影响基线解算结果的因素主要有：（1）基线解算时所设定的起点坐标不准确。

起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差，造成的影响目前还没有较容易的方法来加以判别，因此，在实际工作中，只有尽量提高起点坐标的准确度，以避免这种情况的发生。

（2）少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定。

当卫星的观测时间太短时，会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确定，而对于基线解算来讲，对于参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定，就将影响整个基线解算的结果。

对于卫星观测时间太短这类问题的判断比较简单，只要查看观测数据的记录文件中有关卫星的观测数据的数量就可以了，或者通过查看数据处理软件中卫星的可见性图。

（3）周跳探测、修复不正确，存在未探测出或正确修复的周跳。

只要存在周跳探测或修复不正确的问题，都会从存在此类问题的历元开始，在相应卫星的后续载波相位观测值中引入较大的偏差，从而严重影响基线解算结果的质量。

发生此类问题时，可以发现相关卫星的验后观测值残差序列存在跳跃，且通常存在很强的系统性偏差。

（4）在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍比较大。

（5）对流层或电离层折射影响过大。

对于多路径、对流层或电离层折射影响的判别，我们也是通过观测值残差来进行的，不过与整周跳变不同的是，当多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大时，观测值残差不是像周跳未修复那样出现大的跳跃，而只是出现一些波动，一般不超过一周，但却又明显地大于正常观测值的残差。

基线的精化处理方法：要解决基线起点坐标不正确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。

南方GPS数据处理软件基线解算分析

南方GPS数据处理软件基线解算分析南方GPS后处理软件是GPS后处理常用的一种软件,适用于单频、双频GPS 数据基线解算,平差处理。

该软件包的功能有:选星计划、接收机设置、数据传输、基线向量处理、网平差、质量分析、坐标转换、报表生成、结果输出、Rinex格式转换等模块。

south软件在使用过程中,如何提高基线解算精度是后续解算环节的关键,基线的解算成果直接影响到接下来的对观测点的三维平差、二维平差以及高程拟合的精度,再此就基线解算谈谈个人见解。

标签：GPS;数据处理;基线解算;方差比1南方GPS数据处理软件的安装和数据传输1.1安装南方GPS数据处理软件4.0软件南方GPS数据处理软件4.0软件安装文件中有名为GPSmax050823.exe的可执行文件,执行该文件可弹出安装界面,根据界面提示进行安装。

1.2南方静态数据传输Ver3.0 2006.07.26的基本操作在数据传输前,在接收机和计算机都关机的状态下,用数据线连接,完成连接后运行南方GPS数据处理软件4.0,单击工具→南方接收机数据下载,进入选择界面,对二者的通讯参数进行设置,并确认数据保存位置后,开始传输数据。

选择对应的文件后,鼠标单击“开始”9600 上的数据就会传输到计算机对应的目录下。

在该界面下,如果之前GPS外业测量过程中如果点名、天线高输入不准确,可以在传输数据时对点名、天线高和时段号进行更改。

注意,输入点名必须为四个字母或数字组成。

数据传输完毕后,断开连接,也要二者关机后,才能取下数据线,否则容易损坏数据线接口。

2基线解算步骤在桌面上双击“南方测绘GPS数据处理”图标或单击“开始”→“程序”→“南方测绘GPS 4.0000 数据处理” →“GPS数据处理”打开GPS数据处理软件,GPS数据处理软件界面如图1所示。

2.1新建项目,在菜单栏单击“文件”→“新建”或在工具栏单击按钮打开如下图2所示界面在上述界面中依次填入后,点击设置,进入控制网等级设置,选择所做GPS控制网等级,点击定义坐标系,进入后,选择相适应的坐标系,如果是独立坐标系,可以选择自定义坐标系。

GPS测量基线解算质量研究

GPS测量基线解算质量研究文/ 胡国刚G PS基线处理是整个GPS数据处理的重要环节。

如何研究和掌握一套高精度GPS基线处理的模型和方法，是测绘部门共同面临的重要课题，阐述了高精度GPS网基线处理的模型和方法，对GPS基线处理过程中的参考框架确定、星历选择、基准站确定，约束条件，起算坐标以及模型参数的关键问题进行了分析，并结合实例进行了数据处理和结果分析。

数据删除率在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，需要将其删除。

被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。

该值越大表明原始观测数据的质量越差。

因此在GP S测量规范中一般规定该值应小于10%。

观测值的 R M S 即均方根误差(Root Mean Square)，即：GPS相对定位观测G PS定位模式按不同的分类法有动态定位、静态定位之分；有单点定位、相对定位之分；有伪距模式和载波模式之分。

而高精度GPS控制网都是采取静态相对定位的模式，采用载波相位观测量。

载波相位观测方程为：不同。

影响 GPS定位及基线处理精度的因素有很多，如卫星星历、对流层折射、电离层折射、多路径效应、基准站坐标、基线解时采用的软件、解算数学模型等。

在高精度GPS网基线处理时，要考虑的几个关键问题是参考框架确定与星历的选择、基准站起算坐标与约束条件、模型与参数选择等。

其中，V为观测值的残差；P为观测值的权；n为观测值的总数。

RMS反映了观测值与参数估值间的符合程度，也在一定程度上反映了观测值的质量，观测值质量越好，RMS越小。

比率RA TIO式中：Φ为以 m 为单位的测量完整的载波相位观测值；λ为以m为单位的波长；N为整周模糊度，εΦ为接收机载波相位观测的噪声和多路径效应 (εmut)的影响。

为了减少上面载波相位观测方程的定位误差，可以构造差分观测模型，来消除或降低各种误差的影响。

随着距离的增加,差分误差的残差也将增加。

GPS基线解算的质量分析与研究

GPS基线解算的质量分析与研究GPS数据处理是研究GPS定位技术的一个重要内容，而解算基线是GPS控制网观测数据处理过程的重要环节。

本文结合GPS相对定位原理以及GPS数据处理软件中基线解算的基本过程,采用两个工程的实测数据分别研究了网型的布设方式、起算点位置的选择、观测卫星的选择对基线解算质量的影响。

通过对实验后的数据分析，得出了对基线解算精度的影响规律，同时总结了提高基线解算质量的具体方法。

标签：GPS基线解算；网型布设方式；观测卫星;引言全球定位系统(Global Positioning System-GPS)作为新一代的卫星导航定位系统，现已发展成为一种被广泛使用的系统。

目前，我国已采用GPS技术布设了新的国家大地测量控制网，绝大多数城市也都采用GPS技术建立了城市控制网。

GPS数据处理原理比较复杂，但自动化程度高。

GPS的定位精度一般与网的布设、已知点的选取、观测方法、基线处理和网平差有关，而基线处理是GPS数据处理的最重要的一步[1]。

本文结合GPS定位原理及基线解算模型，从如何提高GPS基线解算出发，结合具体工程项目进行基线解算，通过对基线解算成果进行质量分析, 研究网型布设方式、起算点位置的选择、观测卫星的选择对基线解算质量的影响。

1GPS平面测量及基线解算原理1.1GPS相对定位原理GPS静态相对定位是指在进行GPS定位时，两台或两台以上的接收机进行同步观测，如图1，其位置静止不动，同步观测相同的四颗以上GPS卫星，采集同步观测数据，在数据处理时，则利用这些同步观测数据，计算出同步观测站之间的相对位置。

(坐标差/基线向量) [2]。

这种求差称为求一次差(或称求单差)，求差后的线性组合当作虚拟观测值。

对载波相位测量的一次差还可以继续求差，称为求二次差。

常见的求二次差的方法也有三种，即在接收机和卫星间求二次差、在接收机和历元间求二次差以及在卫星和历元间求二次差。

二次差还可以继续求差，称为求三次差。

GPS基线解算中的影响因素分析

星观测量取样率对基线解的影响；线长度和观测基
要参数质量指数，见表ｌ。
表１Ｒ、ＡＩＭＳＲＴＯ主要参数质量指数
时间长短对基线解的影响等等。测量工作者在实际
工作中经常出现解算不出质量合格基线的情况。而在施工控制网的施测中，常用到的是静态通
定的手段来改进基线向量成果。
一埘埘一一一州
通过采用高精度起算坐标、设置对流层模型以及采用双频观测量或采用电离层延迟模型、置卫设
星高度角、采样间隔、效历元等参数、择适当观有选
对接收到的信号也有很大的影响，特别是重型机械的运行对接收机接收到的卫星信号影响尤其大，会出现多周跳。这就要求在选择测站的时候，尽量避免在公路
附近，如果必须在公路附近设立测站，则应选择车流较捎带饿时间段进行观测。
应的影响等等。因此，除了在野外观测必须按要求严格遵守测量操作规范外，还必需在必要时通过一
同步环闭合差可以检测时段中基线的内符合状况，但其中可能存在误差互补掩盖现象，时需要不这
一
。
同时段之间组成的异步环进行检测。实际工程应用中，单基线观测值的解算结果可按参考方差、Ｍ、ＴＯ进行分析；ＲＳＲＩＡ同步环闭合差检核可基本判定多基线的可靠度，其中，独立环闭合差是多基线可行性检测最有效的方法。综上所述，单基线判断、多基线闭合差检核、基
ＲＳＭ是基线平差后的验后中误差，主要用于衡量观测质量，能反映出观测噪音、周跳修复程度、观

GPS网基线解算质量控制及基准点可靠性检验

差Ｉ密级１９３２０７５学位论文ｏｒｓ网基线解算质量控制基准点可靠性检验作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：李金生刘翠芝副教授东北大学测绘遥感与数字矿山研究所硕士学科类别：工学大地测量学与测量工程２００８生１ｚ歹月钿论文答辩日期：２００８年钐月留日学位授予日期：２００８年踟日答辩委员会主席：…㈡象褂力岬东北大学２００８年６月勰哿ｌＩ卜ｒＦＬ■Ｉｒ’’～霪。

ｊ０＇１●。

｛ｂｙＬｉＪｉｎｓｈｅｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＬｉｕＣｕｉｚｈｉＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎｅ２００８分芦ｊ独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。

论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名：墨龟筻日期：沙ｇ、ｐｅ／学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。

作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年ｂ／学位论文作者签名：爹垒甚签字日期：撕８、“、ｑ导师签名：么】签字日期：≯８．量易．力。

弦酗．｜点的可靠性检验及其对平差结果的影响分析，也是提高ＧＰＳ测量数据处理质量的必要保证。

本文针对ＧＰＳ网中基线解算误差来源分析、质量控制指标及方法、基准点分布对控制网精度的影响、基准点的可靠性检验等问题，基于ＧＰＳ数据处理软件和部分自编程序，通过利用实际工程ＧＰＳ网观测数据进行检验等手段，开展了ＧＰＳ网基线解算误差分析、基线解算质量控制方法、平差成果精度与基准点数量及位置分布关系、基准点可靠性检验等方面的研究。

GPS测量数据处理中的基线解算与坐标转换方法

GPS测量数据处理中的基线解算与坐标转换方法GPS（全球定位系统）是一种使用卫星技术进行地理测量和定位的先进工具。

在实际的测绘和测量工作中，GPS测量数据处理是一个重要的环节。

其中，基线解算与坐标转换方法是其中的核心内容之一。

基线解算是指根据通过GPS观测得到的卫星观测数据，计算出两个或多个测站之间的距离和方向的过程。

对于两个测站之间的基线，首先需要解算出基线长度，即测站之间的直线距离。

然后，根据相同的基线长度，可以得到基线的坐标方向。

基线解算方法主要有静态基线解算、动态基线解算和RTK（实时动态差分）基线解算。

静态基线解算是利用长时间内（通常为几个小时到一天）的GPS观测数据，通过一些统计学方法计算出基线的精度。

这种方法适用于不需要实时性的测量任务，例如大范围的地形测量和控制网的建立。

静态基线解算的优点是计算结果精度高，但缺点是耗时较长。

动态基线解算是利用运动中的GPS接收机，通过较短时间内的观测数据，计算出基线的精度。

这种方法适用于需要实时性的测量任务，例如航空和航海等应用。

动态基线解算的优点是计算速度快，但相对于静态基线解算，精度稍低。

RTK（实时动态差分）基线解算是一种利用两个或多个接收机之间的无线电链路，进行实时差分校正的方法。

这种方法适用于需要高精度和实时性的测量任务，例如建筑物和道路测量。

RTK基线解算的优点是计算精度高且实时性强，但缺点是对设备的要求较高。

坐标转换是指将GPS观测得到的坐标转换为地理坐标系统或工程坐标系统中的相应坐标的过程。

常用的坐标转换方法有七参数法、四参数法和三参数法等。

七参数法是指通过观测得到的七个参数，包括三个旋转参数、三个平移参数和一个尺度参数，来实现坐标转换的方法。

这种方法适用于大范围的坐标转换，例如全球定位系统和国家坐标系之间的转换。

七参数法的优点是转换精度高，但缺点是计算复杂。

四参数法是指通过观测得到的四个参数，包括两个平移参数和两个尺度参数，来实现坐标转换的方法。

GPS控制网基线解算及质量控制的研究【正文+开题报告+任务书】

目录摘要 (1)0 引言 (2)1 GPS控制网基线解算 (2)1.1 基线解算原理 (2)1.2 基线解算选线的原则 (2)1.2.1 选取相互独立的基线 (2)1.2.2 选取的基线应构成闭合的几何图形 (2)1.2.3 选取质量好的基线向量 (2)1.3 基线解算的分类 (2)1.3.1 根据数学模型分类 (3)1.3.2 根据观测值类型分类 (3)1.3.3根据所采用差分观测值的类型分类 (3)1.3.4 如果根据模糊度的确定情况分类 (3)1.4 基线解算的数学模型 (3)1.4.1 载波相位测量原理 (4)1.4.2 双差载波相位测量的观测方程 (4)2 基线解算的质量控制 (4)2.1 影响GPS基线质量的因素及判别方法 (4)2.2 基线解算的质量控制指标 (6)2.2.1 相对坐标 (6)2.2.2 半相对指标(同步环闭合差) (7)2.2.3 绝对质量指标 (8)2.3 提高基线解算质量的措施 (8)2.3.1 提高起算点坐标精度 (9)2.3.2 删除或优化卫星组合 (9)2.3.3 调整卫星截止高度角等控制参数 (9)2.3.4 截取观测时段 (10)3 GPS控制网基线解算实例 (10)3.1 解算软件 (10)3.1.1 HGO软件基线解算原理 (11)3.1.2 HGO基线解算的优缺点 (11)3.2 数据简介 (11)3.3 基线解算 (12)3.3.1 基线解算步骤 (12)3.3.2 精度评定 (15)3.3.3 基线解算的过程中的几个关键点 (16)4 结论 (16)参考文献 (17)Abstract (18)附录 (19)GPS控制网基线解算及质量控制的研究摘要：GPS控制网布设过程中，往往存在着诸如起算数据质量问题、观测时间过短、周跳太多、多路径效应等影响因素．由于这些因素的影响，我们所测得的基线质量可能达不到作业规范．这就需要在基线解算过程中消除或者减弱这些因素的影响，以得到质量较高的基线数据．本文介绍了基线解算的原理、原则、分类、影响GPS基线质量的因素以及基线解算的质量控制指标，并以武汉市某地控制网数据作为参考，结合HGO基线计算软件，说明基线解算的基本步骤及基线解算质量控制方法．关键词：GPS控制网；基线解算；武汉；HGO；质量控制方法The study on Quality Control and GPS Baseline SolutionAbstract：In the process of GPS control Network layout，there are such influencing factors as the initial data quality problems，too short for oberservtion，too much for cycle clips，multipath effect etc. Because of the influence of these factors，the baseline what we measured may not up to standard．This requires the solution of numerical process to eliminate or weaken the influence of these factors on the baseline to obtain the high-quality baseline data．This paper introduces the principle，principle，classification，influence factors of GPS baseline quality as well as the baseline quality control index of baseline solution．Taking the control network data somewhere in Wuhan as referance，comebined with the HGO baseline solution software to explain the basic steps of baseline solution and the quality control methods．Key words：GPS control network；basline solution；Wuhan；HGO；quality control methods0 引言GPS（Global Positioning System）是美国发展数十年的卫星导航项目，在全球范围内应用广泛[1]．利用GPS布设国家控制网、工程控制网、工程测量控制网所需工程量相比常规方法大为减少，因此GPS 在控制网建立领域大展身手．相应的，由此带来的数据处理问题成了一门热门学科．GPS定位技术中，GPS测量数据处理大致可分为基线解算和网平差[2]．由于GPS测量得到的是接收机相位中心到卫星发射中心伪距、载波相位和卫星星历等，要想得到精度较高的定位成果，就要先进行基线向量解算，并且评定基线精度，然后再进行基线向量网平差，因此可以说，GPS基线解算是测量数据处理工程中极其重要的一个阶段，其质量的好坏将直接影响到GPS网的定位精度[2]．由此可见，分析基线解算过程中的质量控制指标，提高基线解算的质量是非常必要的．通俗来讲，GPS基线解算就是GPS观测值通过数据处理，得到测站的坐标或测站间的基线向量值．而GPS基线向量表示了测站与测站间的坐标增量，它是GPS同步观测的直接结果，也是进行GPS网平差，获取最终点位的观测值．GPS基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性．1 GPS控制网基线解算1.1 基线解算原理GPS技术在测量上均采用相对定位技术．即将两台GPS接收机分别安放在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量 [2]．基线解算就是利用GPS接收机接收到的载波相位观测值做为基本观测值，对其进行差分处理，建立观测值与基线向量的关系，通过最小二乘原理求解基线向量及其精度．平差所采用的观测值主要是双差观测值．平差分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数和基线向量的实数解(浮动解)；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解即整数解(固定解) [3]．1.2 基线解算选线的原则1.2.1 选取相互独立的基线选取相互独立的基线，否则平差结果会与真实的情况不相符合．可以依据RMS、RDOP、RATIO、同步环闭和差、异步环闭和差和重复基线较差来判定．1.2.2 选取的基线应构成闭合的几何图形选取的基线构成闭合环，将使不同基线间产生联系．基线之间相互约束、结构性强．1.2.3 选取质量好的基线向量选取基线质量的好坏将直接影响解算质量，从而影响网平差的质量.提取基线向量时需要遵循以下几项原则：必须选取相互独立的基线，选取后取能构成边数较少的异步环的基线向量；选取边长较短的基线向量．1.3 基线解算的分类1.3.1 根据数学模型分类GPS基线解算类型可以分为单基线解、多基线解和整体解．单基线解是数学模型按单一基线建立的解算方法．优点是模型简单，缺点是未顾及同一时段基线间的误差相关特性；多基线解是数学模型按时段建立的解算方法，包括同一时段中的一组独立基线．优点是顾及了同一时段基线间的误差相关特性，缺点是模型较为复杂；整体解是数学模型按整网建立的解算方法，包括整网中相互独立的基线．优点是模型严密，顾及了同一时段基线间的相关特性并且基线之间相互约束、结构性强．1.3.2 根据观测值类型分类GPS基线解算类型可以分为L1解、L2解、宽巷（Wide-lane）解、窄巷（Narrow-lane）解和无电离层影响（Iono-free）解．L1解是指L1为载波相位的解算方法；L2解是指L2为载波相位的解算方法；宽巷解是指宽巷组合观测值为载波相位的解算方法；窄巷解是指窄巷组合观测值为载波相位的解算方法；无电离层影响解是指无对流层影响组合观测值为载波相位的解算方法．1.3.3 根据所采用差分观测值的类型分类GPS 基线解算类型可以分为非（零）差解、单差解、双差解和三差解．非差解是指采用非差观测值的解算方法；单差解是指采用单差观测值的解算方法；双差解是指采用双差观测值的解算方法；三差解是指采用三差观测值的解算方法．1.3.4 如果根据模糊度的确定情况分类GPS 基线解算类型可以分为浮动解和固定解．固定解是指整周模糊度被确定为整数的解算方法；浮动解是指整周模糊度未被确定为整数的解算方法．1.4 基线解算的数学模型上述分类产生的数学模型的建立均基于测站和卫星的相互关系．利用载波相位的差分观测值，可以消除和削弱多种误差的影响，从而获得两点间高精度的GPS 基线向量．以单基线双差载波相位为例，建立基线解算的数学模型．1.4.1 载波相位测量原理基线向量平差计算采用单基线求解时，无论在一测段中同步联测多少测站，每次都仅取两个测站所含有的线性独立的双差观测值来进行解算，也就是说基线解算的过程实质是差分方程的解算过程．载波信号量测精度优于波长的1/100，载波波长（L1=19cm ，L2=24cm ）比C/A 码波长 (C/A=293m)短得多，所以GPS 测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/A 码或P 码）定位高得多的成果精度．1.4.2 双差载波相位测量的观测方程以ｍ为单位的双差载波相位观测值模型为：(1-1)在(1-1）式中，∆∇为双差算子，且有：,1,(,)()()()()k l l k k i j i j j j i i j j i i o T T o T o T o T o T ∆∇=--+,1,1,,,1,,,1,,(,)(,)(,)()()()()()()()()(,)k k i j i j i j i j k k k l i j i j i i i j i j i i i l k l k j j j i j i j i j T T T T T T mf E ZD T mf E ZD T mf E ZD T mf E ZD T M T T b v ρλ∆∇Φ+∆∇=∆∇+⋅-⋅-⋅+⋅+∆+⋅∆∇需要指出的是，对于双差载波相位观测值，有(1-2)也就是说，此时双差载波相位偏差就是双差模糊度．另外，对于距离较短的基线向量，如10km 左右，通常认为，经过双差后可以忽略电离层折射延迟，这样，,1,(,)k i j i j M T T ∆就仅涉及多路径误差．如果确定了模糊度参数，在方程中模糊度参数将被固定．重新进行基线解算，从而得出基线向量的固定解．当然，基线解算的情形不止于此．包括三差载波相位模型在内的数学模型都在一定程度上削弱或者抵消了外界误差影响．尽管每种模型都对应不同的观测方程，但其实质都是差分方程的解算，此处不再一一列举．2 基线解算的质量控制2.1 影响GPS 基线质量的因素及判别方法⑴ 对于由起点坐标不准确所对基线解算质量造成的影响，目前还没有较容易的方法来加以判别．GPS 相对定位对同一卫星而言，星历误差对不同观测站同步观测的影响具有很强的相关性，在求坐标差时，共同的影响可自行消除，尤其是基线较短时，效果更明显．起算坐标的偏差对基线向量偏差的影响可按(2-1)式进行估算． d b d s b p(2-1) 在上式中：d b 为基线向量偏差，b 为基线长度，d s 为起算坐标的偏差，p 为GPS 卫星轨道高度．对于0.5 km 长的基线，GPS 卫星高度为22000k m ，按《GPS 测量规程》，E 级网起算坐标精度不低于20m ，这里d s 取20m 计算，则4154d b m m=．可见这一误差的影响是不容忽视的． ⑵ 少数卫星观测时间过短，某些卫星观测时间太短，会导致这些卫星的整周未知数无法准确确定，进而影响整个基线解算的结果．对基线解算而言，对参与计算卫星整周未知参数没有准确确定的话，将严重影响该条基线解的质量．要判别观测时间长短，可查看观,1,,0,,0,,00,00,1,()()k l l k k i j i j i j i j i jl k i j j i i j j i k i j o n n n n n ∆∇=-∆+∆φ+∆-∆φ=-∆+φ-φ+∆-φ-φ=-∆∇测数据文件中每个卫星观测数据的数量，或直接查看卫星可见性图．⑶卫星观测值中周跳太多．在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善．周跳可以通过基线解算报告中残差图来判别．⑷在观测时段内，多路径效应比较严重，导致观测值的改正数会普遍较大，从而影响到基线解算质量．多路径效应对基线向量在水平方向上影响较大，这是判别其影响的依据．⑸对流层或电离层折射影响过大．当此种情况发生时，它所造成的电磁波的延迟较大，将导致整周未知数确定困难，影响基线解算质量，一般来讲，对流层或电离层的折射在垂直方向上对基线向量影响较大．⑹多路径效应、对流层或电离层折射影响均可通过基线解算报告中残差图进行判别．与周跳残差不同的是，当多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大时，观测值残差不是象周跳未修复那样出现整数倍的增大，而只是出现非整数倍增大，一般不超过1周，却又明显大于正常观测值的残差．2.2 基线解算的质量控制指标基线解算的质量控制是通过质量控制指标来体现基线的观测质量．基线解算的质量控制指标包括单位权方差因子、RMS、Ratio、同步环闭合差、异步环闭合差、重复基线较差等．基线向量质量控制的目的是为后续数据处理分析提供合格的基线向量结果．基线质量控制指标可分为相对指标、半相对指标、绝对指标．相对指标只是对解算质量的一般性评价，无法准确判定解算质量合格与否；半相对指标可确定质量是否不合格，却无法准确判定质量是否合格；绝对指标可确切判定质量合格与否．2.2.1 相对坐标⑴单位权方差因子 (参考因子 )TV PVf其中V———观测值的残差；P———观测值的权；———自由度．单位权方差因子以mm 为单位，该值越小，表明基线的观测值残差越小且相对集中，观测质量也较好，可在一定程度上反映观测值质量的优劣．⑵ 观测值残差的均方根RMS T V V RMS n(2-3) 其中 V ———观测值的残差；n ———观测值的数量．RMS 表明了观测值与参数估值间的符合程度，观测质量越好，RMS 就越小．⑶ 数据剔除率基线解算过程中，当观测值的改正数大于某一阈值时，则认为该观测值含有粗差，就需要将含有粗差的观测值剔除，被剔除的观测值与观测值总数的比值即为数据剔除率．数据剔除率从一定程度上反映了原始观测值的质量，该值越高说明观测值的质量越差．GPS 测量技术规范一般规定，同一时段观测值的数据剔除率应小于10%． ⑷ 比率RATIOR M S R A T I O R M S 次最小最小 (2-4)由公式可看出：该值大于或等于1，反映了所确定整周未知数的可靠性，值越大，可靠性越高．它既与观测值的质量有关；也与观测条件的好坏有关，通常观测时卫星数量越多，分布越均匀；观测时间越长，观测条件也越好．⑸ 相对几何强度因子RDOPR D O P (2-5)RDOP 值的大小与基线位置和卫星在空间的几何分布及运行轨迹有关，当基线位置确定后，RDOP 值就只与观测条件有关，RDOP 值的大小取决于观测条件的好坏，不受观测值质量好坏的影响．目前RDOP 值只能由数据处理后获得．以上是判定基线解算质量的相对指标，它们只是在一定程度上反映观测值质量的优劣，还无法判定基线解算质量是否合格．根据理论分析与实践经验，RMS和Ratio参数的质量如表2-1所示[4]．表2-1 RMS、Ratio主要参数质量基线长(km)Ratio RMS/周0~10 10~20 20~30 ≥ 3.0≥ 2.8≥ 2.6≤ 0.02 ~0.06≤ 0.06 ~0.09≤ 0.09 ~0.152.2.2 半相对指标(同步环闭合差)同步环闭合差指同步观测基线所组成的闭合环闭合差．从理论上讲，同步观测基线间具有一定的内在联系，从而使同步环闭合差三维向量总和为0．只要基线解算数学模型正确，数据处理无误，即使观测值质量不好，同步环闭合差也有可能非常小．所以，同步环闭合差不超限，不能说明环中所有基线质量合格；同步环闭合差超限肯定表明闭合环中至少有1条基线向量有问题．比如说，铁路工程GPS平面控制网同步环闭合差应符合《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054-97)式31614-1的要求[5]．就理论而言，在同一观测时段所形成的闭合环称为同步环．但实际观测过程中，由于各种原因，如某台仪器未能准时到位，不同仪器接收不同卫星数据或观测过程中仪器、信号出现短暂故障等，同一组观测没有同时段观测，严格讲不能称同步观测，也就不能称为同步环．但在实际作业中这样的环闭合差还是有很大的参考价值．2.2.3 绝对质量指标⑴异步环闭合差异步环闭合差指相互独立的基线组成闭合环的三维向量闭合差．异步环闭合差满足限差要求，说明组成异步环的所有基线向量质量合格；当异步环闭合差不满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量中至少有1条基线向量的质量有问题．若要确定哪些基线向量不合格，可以通过多个相邻的异步环闭合差检验或重复观测基线较差来确定．在实际作业中，将各基线同步观测时间少于观测时间的40%所组成的闭合环按异步环处理[6]．⑵重复观测基线较差重复观测基线较差指不同观测时段，对同一条基线进行重复观测的观测值间的差异，当其满足限差要求时，说明基线向量解算合格；当不满足时，则说明至少有一个时段观测的基线有问题，这条基线可通过多条复测基线来判定哪个时段的基线观测值有问题．绝对质量指标是判定基线质量合格与否的重要参数，在进行网平差之前一定要进行这两项指标的计算与检验，一般情况下，网中所有基线均应进行异步环闭合差检验．2.3 提高基线解算质量的措施影响GPS观测数据质量的因素较多也较为复杂，如卫星的周跳、星历误差、对流层及电离层影响、多路径误差、无线电干扰、不明因素影响及起算点误差过大等都会影响基线解算，多数随机软件都会使用默认的参数进行解算，用户查看基线解算报告，并对基线质量进行分析，当有不理想基线存在时，应当对其进行优化，优化的过程其实就是用户手工干预解算的过程，主要通过以下几种方法达到提高基线精度的目的．2.3.1 提高起算点坐标精度基线解算时软件必须固定一个点的WGS-84作为起算坐标，该固定点的选取非常重要，因为该起算点的坐标精度将会对基线解算结果的精度产生影响．根据现有的设备和技术水平，要准确定位一个点的WGS-84坐标还有一定的困难，可以采取测区内观测时间较长的点，或者以前有观测数据的点的平均值作为起算数据，因此，在尚未精确地获得地方坐标系与WGS-84系的转换参数的条件下，要提高固定点的精度，通常可用以下方法：选择测区中心部位的某点独立观测两次或者多次[6]，每次观测时间较长的点位，取其平均值作为全网基线解算的起算点，以提高基线解算的精度．2.3.2 删除或优化卫星组合GPS接收机往往不可能一直保持对同一颗卫星的同步观测，个别或少数卫星观测时间太短导致失锁，且接收到的每个卫星的星历信息时间长短不一，但是软件默认的解算是把卫星的所有接收数据参加解算，这样解算造成部分卫星的整周模糊度难以准确确定，解算精度较低，为此，有必要对所接收卫星进行筛选，筛选要考虑图形强度因子GDOP值的变化，RATIO值的大小以及参考方差因子的大小等一些参数，在筛选卫星时可以采取先屏蔽一些可能失锁的卫星数据，进行解算查看相关指标，不要轻易删除某颗卫星，因为去掉某一颗卫星就意味着卫星的方位及GDOP值将发生变化．具体可以通过观察卫星相位跟踪图，能直观地看到观测到的各颗卫星的出、没时间．经验表明：在不出现周跳的情况下不少于规范规定的观测时间是必须的，当基线无固定解时，在基线报告中可以看到各颗卫星的整周模糊度及其误差也需要延长其观测时间，对短基线来说观测时间过长，卫星时钟差引起的模糊度求解误差就大，所有进行卫星删除优化时要综合考虑某颗卫星对网内其它基线的影响[7]．2.3.3 调整卫星截止高度角等控制参数主要是通过调整卫星截止高度角和采样间隔历元数等手段来提高基线解算质量．在基线解算时，当观测到的GPS卫星数目足够多时，可适当调高卫星截止高度角；反之，可适当降低高度角，让更多的卫星数据参与解算，似乎有一定的益处．而实际上，增大高度角虽可提高相位观测值的精度，但会使卫星图形强度变弱，影响到坐标精度，因此，调高高度角是徒劳的；降低高度角，可能有更小的中误差值，但此时对流层误差的影响特别严重，也会得不偿失[7]．因此，卫星截止高度角以15°为好；对于同步观测时间短的基线，可适当增加历元间隔，让更多的观测数据参加解算，既考虑到观测的时间长短又要顾及到历元间隔（采样率），通常静态观测的采样率以ｓ为宜；另外还可以通过改变对流层修正模型、电离层改正模型的方法来优化基线解算方法．2.3.4 截取观测时段由于观测的时间大小及天空卫星分布的原因，有时候通过卫星删除或者优化选择仍然难以达到高精度解算基线的条件，需要对保留卫星的观测数据进行有选择的截取．在基线自动处理结果中通过查看基线的RATIO值偏小的那些基线和查看其卫星残差图，使用软件提供的工具对某些信号频繁中断的时段对某颗卫星或者多颗卫星进行截取，不让其参加基线解算，但是截取要确保有效的观测时段不少于15min[8]，所以在进行外业观测特别是长基线观测的时候要增大观测时间，保证内业数据处理时有足够的观测数据进行高质量解算基线．经验证明：外业数据采集时可以对GPS接收机进行提前预热、增加观测时间、避免大面积水体等导致多路径效应发生以及避开中午11：30-13：30时段作业等手段，以确保观测数据的精度．3 GPS控制网基线解算实例3.1 解算软件HGO（Hi-Target Geomatics Office）软件，全名“HGO数据处理软件包”，是中海达在十多年的后处理软件运用与用户体验改进的基础上继HDS2003软件后推出的第二代静态解算软件．该软件用于高精度测量用户的基线数据处理，网平差，坐标转换．该软件设计支持GPS、GLONASS、BDS多系统解算，支持静态，动态（走走停停，后处理RTK）等多种作业模式．具有全新第二代基线处理引擎，能够解算超长时间的静态数据，并能智能剔除粗差数据，使用户的基线处理变得简单．采用全新的网平差模块，能进行WGS84系统下三维自由网平差、约束平差、当地约束平差等工作．并且配套完整的解决软件工具，包括全新的Rinex转换软件ConvertRinex、星历预报软件StarReport、坐标转换软件CoordTool、精密星历下载软件SP3Gate等[10]．3.1.1 HGO软件基线解算原理像其他基线计算软件一样，HGO基线解算的工作流程是基线解算原理在计算机上的实现，既分三个阶段进行．第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数和基线向量的浮动解；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的固定解[9]．3.1.2 HGO基线解算的优缺点HGO软件的优点在于界面友好，操作方便（如图3-1所示），其解算出来的结果可以直接在平差软件中进行读取[10]，并且兼顾了同步观测基线间的相关性；缺点在于没有提供向标准Renix格式转化的工具，使数据导入工作变得复杂．图3-1 HGO操作界面3.2 数据简介由于本文只侧重于基线解算方法和质量控制的研究，于是将武汉市某地GPS数据作为实例数据1．此次观测开始于2009年1月21日，观测时间为一天，并且采用该框架建立实时观测数据．在该GPS控制网中，采用若干台台AT2200双频GPS接收机以快速静态作业模式进行施测，采样率为120＂，观测时RDOP≤6，截止高度角为15°．3.3 基线解算基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算，设定基线解算的控制参数是基线解算时的一个非常重要的环节，通过控制参数的设定，可以实现基线的精化处理．数据由若干台接收机观测1天测得．其中单天观测24h，采样率为120s，卫星高度截止角15°，采用卫星广播星历．且已知该网严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2001）》实施布设．3.3.1 基线解算步骤1.数据链接：http：///html/ziyuanxiazai/shujuxiazai/2009/0603/592.html。

GPS基线计算及质量控制

GPS 基线解算基本理论与质量控制引言近年来，随着全球导航卫星系统（global navigation satellite system ，简称GNSS ）技术的发展，GPS 技术飞速发展，从米级的导航定位到厘米的工程测量应用，再到更高等级的全球地壳形变监测，GPS 定位技术精度越来越高；此外，GPS 作业全天候，无通视要求，施测便利，GPS 技术已逐渐替代传统测量方法。

利用GPS 静态观测数据，采用事后处理GPS 软件，获取精确的定位信息。

在获取高精度的测量数据的同时，人们对于GPS 事后处理软件中基线解算质量控制越来越关注。

本文主要从基线解算的基本原理出发，讨论了基线解算分类、质量控制等内容，并使用HGO 软件解算基线并平差实例来阐述获取高精度基线向量以及基线质量控制的过程。

1 基线解算的基本原理GPS 基线向量是利用由两台或两台以上GPS 接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值，通过参数估计的方法计算出得两两接收机间三维坐标差。

基线向量是既具有长度特性，又具有方向特性的矢量。

基线解算就是利用多个测站的GPS 同步观测数据，确定这些测站之间坐标差的过程。

平差时所采用的观测值主要是双差值。

基线解算分为三个步骤：第一，以双差值观测方程进行初始平差，解算出整周期未知参数和基线向量的实数解；第二，将整周期未知参数固定成整数；第三，将确定的整周期数作为已知数，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差，解算出基线向量的最终解——整数解（固定解）。

双差观测值可以用以下公式表示：dd （f ϕ）+f v = dd （ρ）+dd （ion ρ）+ dd （trop ρ）+nm ff N ,⨯λ式中：dd （* *）为双差分因子（在i ，j 测站和卫星m,n 间求差）； dd （f ϕ）为频率为f 的载波相位观测值的双差值，f v 为该双差观测值得改正数；ρ为历元t 时刻的伪距，ion ρ为电离层延迟，trop ρ为对流层延迟；f λ为频率为f 的载波相位波长；2 基线解算分类目前，基线解算可以模式可以分为单基线解模式、多基线解（时段）模式和整体解（战役）模式三钟。

影响GPS基线解算结果的因素分析及应对措施

标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度
段或Байду номын сангаас 星的方法。
４多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大的判．
一
代表采集时间１８秒４
图２卫星１的残差图２
别对于多路径效应、对流层或电离层折射影响的判别，我们也是通过观测值残差来进行的。不过与整周跳变不同的是，当路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大时，观测值残差不是象周跳未修复那样出现整数倍的增大，而只是出现非整数倍的增大，一般不超过１，但却又明显地大于正常周观测值的残差。
坏直接关系到各条基线的观测精度，从而影响整个控制网的
题的判断比较简单，只要查看观测数据的记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量就可以了，南方静态数据处理
软件还输出卫星的可见性图（如图１，这就更直观了。）
（）别采用模型对对流层和电离层延迟进行改正；（）２分３如
果观测值是双频观测值，则可以使用消除了电离层折射影响的观测值来进行基线解算。６采用合理的基线向量设置原则。一是选取适当的基线．
对措施
．．基线起点坐标一准确的应对方法。要解决基线起点坐１Ｔｊ ∞一０３ｌ ∞一０３３．『１一 ∞¨Ｎ不０ｆ＿Ｔ．
法，来尝试改菩基线解算结果的质量；若只是个别卫星经常发生周跳，则可采用删除经常发生周跳的卫星的观测值的方法，来尝试改菩基线解算结果的质量。４多路径效应严重。由于多路径效应往往造成观测值残．差较大，因此，可以通过缩小编辑因子的方法来剔除残差较

GPS基线解算阶段的关键问题

黄勇【摘要】:本文简述了在GPS静态定位测量中基线解算的质量控制指标,详细分析了影响GPS基线解算结果的主要因素,给出了判别这些因素方法,并对如何消除这些因素的影响提出了相应的处理措施.GPS基线解算阶段的关键问题GPS基线解算阶段的关键问题黄勇【摘要】:本文简述了在GPS静态定位测量中基线解算的质量控制指标,详细分析了影响GPS基线解算结果的主要因素,给出了判别这些因素方法,并对如何消除这些因素的影响提出了相应的处理措施.【关键词】:GPS基线解算质量控制因素措施GPS静态定位在测量中主要用于测定各种用途的控制点.其中较为常见的方面是利用GPS建立各种类型和等级的控制网,在这些方面GPS技术已基本上取代了常规的测量方法,成为了主要手段.较之于常规方法,GPS在布设控制网方面具有测量精度高;选点灵活,不需要造标,费用低;全天侯作业;观测时间短;操作简便等优点.基线解算是GPS网观测数据处理过程的重要环节,基线解算质量的好坏直接关系到各条基线的观测精度,从而影响整个控制网的精度.因此基线解算质量控制以及基线解算过程中数据的处理方法是整个控制网数据处理的关键点.结合GPS定位原理和实际经验对于GPS基线解算阶段需要解决的一些关键问题作以下论述.1GPS基线解算阶段的关键问题一. 基线解算的质量控制基线解算的质量控制是通过质量控制指标来体现基线的观测质量.基线解算的质量控制指标包括单位权方差因子,RMS,RATIO,同步环闭合差,异步环闭合差,重复基线较差等.1. 单位权方差因子(参考因子)=√VTPV / n其中:为观测值的残差;为观测值的权;n为观测值的总数.单位权方差因子(参考因子) 以mm为单位,该值越小表明基线的观测值残差较小且相对集中,该基线观测质量较好.2. RMSRMS是均方根误差(Root Mean Square),即:其中:为观测值的残差;为观测值的权;为观测值的总数.RMS表明了观测值的质量,观测值质量越好,RMS越小,反之,观测值质量越差,则RMS越大,它不受观测条件(观测期间卫星分布图形)的好坏的影响.依照数理统计的理论观测值误差落在1.96倍RMS的范围内的概率是95%.2GPS基线解算阶段的关键问题3. RATIO显然,反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性,这一指标取决于多种因素,既与观测值的质量有关,也与观测条件的好坏有关.4. 同步环闭合差同步环闭合差是由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差由于同步观测基线间具有一定的内在联系,从而使得同步环闭合差在理论上应总是为0的,如果同步环闭合差超限,则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的,但反过来,如果同步环闭合差没有超限,还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格.5. 异步环闭合差不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环,异步环的闭合差称为异步环闭合差.当异步环闭合差满足限差要求时,则表明组成异步环的基线向量的质量是合格的;当异步环闭合差不满足限差要求时,则表明组成异步环的基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格,要确定出哪些基线向量的质量不合格,可以通过多个相邻的异步环或重复基线来进行.6.重复基线较差不同观测时段,对同一条基线的观测结果,就是所谓重复基线.这些观测结果之间的差异,就是重复基线较差.利用重复基线较差可以检查不同时段的同一基线的观测质量,剔除粗差.在基线控制的质量指标中,RMS和RITIO这三个质量指标3GPS基线解算阶段的关键问题只具有某种相对意义,它们数值的高低不能绝对的说明基线质量的高低.二,影响GPS基线解算结果的几个因素影响基线解算结果的因素主要有以下几条:1,基线解算时所设定的起点坐标不准确起点坐标不准确,会导致基线出现尺度和方向上的偏差.2,少数卫星的观测时间太短,导致这些卫星的整周未知数无法准确确定当卫星的观测时间太短时,会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确定,而对与基线解算来讲,对于参与计算的卫星,如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话,就将影响该条基线解算的精度.3,在整个观测时段里,有个别时间段里周跳太多,致使周跳修复不完善.4,在观测时段内,多路径效应比较严重,观测值的改正数普遍较大.5,多路径效应严重,对流层或电离层折射影响过大.三,影响GPS基线解算结果因素的判别1,基线起点坐标不准确的判别对于由起点坐标不准确所对基线解算质量造成的影响,目前还没有较容易的方法来加以判别,因此,在实际工作中,只有尽量提高起点坐标的准确度,以避免这种情况的发生.2,卫星观测时间短的判别关于卫星观测时间太短这类问题的判断比较简单,只要查看观测数据的记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量就可以4GPS基线解算阶段的关键问题了,有些数据处理软件还输出卫星的可见性图(如图1),这就更直观了.图1 卫星的可见性图(示例)3,周跳太多的判别对于卫星观测值中周跳太多的情况,可以从基线解算后所获得的观测值残差上来分析.目前,大部分的基线处理软件一般采用的双差观测值,当在某测站对某颗卫星的观测值中含有未修复的周跳时,与此相关的所有双差观测值的残差都会出现显著的整数倍的增大.通过下面的三个残差图(图2,3,4)可以分析出SV12号卫星的观测值中含有周跳.5GPS基线解算阶段的关键问题图2 SV12含有周跳的残差图(1)图3 SV12含有周跳的残差图(2)图4 SV12含有周跳的残差图(3)6GPS基线解算阶段的关键问题4,多路径效应严重,对流层或电离层折射影响过大的判别对于多路径效应,对流层或电离层折射影响的判别,我们也是通过观测值残差来进行的.不过与整周跳变不同的是,当路径效应严重,对流层或电离层折射影响过大时,观测值残差不是象周跳未修复那样出现整数倍的增大,而只是出现非整数倍的增大,一般不超过1周,但却又明显地大于正常观测值的残差.通过下面的三个残差图(图5,6,7)表明SV25在时间段内受不名因素(可能是多路径效应,对流层折射,电离层折射或强电磁波干扰)影响严重.图5 SV25受不明因素影响的残差图(1)图6 SV25受不明因素影响的残差图(2)7GPS基线解算阶段的关键问题图7 SV25受不明因素影响的残差图(3)四,应对措施1,基线起点坐标不准确的应对方法要解决基线起点坐标不准确的问题,可以在进行基线解算时,使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点,较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到;也可以采用在进行整网的基线解算时,所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来,使得基线结果均具有某一系统偏差,然后,再在GPS网平差处理时,引入系统参数的方法加以解决.2,卫星观测时间短的应对方法若某颗卫星的观测时间太短,则可以删除该卫星的观测数据,不让它们参加基线解算,这样可以保证基线解算结果的质量.3,周跳太多的的应对方法若多颗卫星在相同的时间段内经常发生周跳时,则可采用删除周跳严重的时间段的方法,来尝试改善基线解算结果的质量;若只8GPS基线解算阶段的关键问题是个别卫星经常发生周跳,则可采用删除经常发生周跳的卫星的观测值的方法,来尝试改善基线解算结果的质量.4,多路径效应严重由于多路径效应往往造成观测值残差较大,因此,可以通过缩小编辑因子的方法来剔除残差较大的观测值;另外,也可以采用删除多路径效应严重的时间段或卫星的方法.5,对流层或电离层折射影响过大的应对方法对于对流层或电离层折射影响过大的问题,可以采用下列方法: a),提高截止高度角,剔除易受对流层或电离层影响的低高度角观测数据.但这种方法,具有一定的盲目性,因为,高度角低的信号,不一定受对流层或电离层的影响就大.b),分别采用模型对对流层和电离层延迟进行改正.c),如果观测值是双频观测值,则可以使用消除了电离层折射影响的观测值来进行基线解算.总之,在GPS基线解算过程中要充分利用各种控制指标,综合考虑各种因素的影响,分别采用不同的措施最终使基线解算达到满意的结果.9。

GPS的基线解算及已知点兼容性检验

GPS的基线解算及已知点兼容性检验本文由lc821013贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。

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６暑一ＧＰＳ的基线解算及已知点兼容性检验张永军王泽泽民徐绍铨鄢子平（汉绘技学学量程院武测科大地测工学ｌ引言７９７／即确定点与点间的相对位置关系。

这种相对关系可以用某一坐标系下的三维直角坐标差（Ｘ．△．Ａ．ｙ．△五，．）表示，可以用大地坐标差也（Ｂ△Ｌ．ＡＴ△Ｈ．等表示。

种点间的相对位，．）这置量称为基线向量。

基线处理的一般过程为：全球定位系统（称ＧＰ）美国国防部简Ｓ是为满足军事部门对海上、地和空中设施进行陆高精度导航和定位要求而建立的．具有全球它性、天候、续的精密三维导航与定位能力全连经过全世界科技工作者、仪器生产厂商的共同努力．Ｓ定位技术日趋成熟．且具有自动ＧＰ而化程度高、测速度快、位精度高、受通视观定不条件限制、干扰能力强等特点．而广泛应用抗从于测绘领域的各个部门而这些优点的充分发①读取数据。

据可从ＧＰ数Ｓ接收机读取，可从计算机或其他存储设备读取也② 观测值的预处理。

括组成差分观测包值、除不合格数据和周跳的探测及修复。

剔③数挥．Ｓ定位精度潜力的进一步挖掘．作业ＧＰ与者的正确操作及数据处理经验密切相关，如例采集外业数据时仪器的正确操作，线解算的基策略及质量控制，差阶段多个已知点之间进平行兼容性检验等组成误差方程、方程并求解未知参法确定整周未知数。

般是用概率统计一④的方法确定置信区间，出可能的值．找再根据方差最小来确定Ⅳ⑤ 反复进行前两步，到观测值残差符直合要求，最终求得基线向量的固定解。

再（）解算参数的选择２①截止高度角（ｌｖｔｎｍａｋ）系统Ｅｅａｉｓ：ｏ缺省的截止高度角为ｌ。

适当增大截止高度角５．有利于求解整周未知数及提高成果精度。

为因本文结合我国南方某机场控制网的施测及数据处理过程，ＧＰ对Ｓ基线解算及网平差中的已知点兼容性检验问题进行探讨该网按Ｃ级精度要求，用Ｔ＊ｌ４０Ｓ双颧接收机采ｉｅ００ＳＩｍｂ施测．区共有８个点，布设了８个同步环，测共其中（ｚｌ为国家一等点．Ｚ００Ｇ２及ＧＺ３为城０市＝等点，们都有实测的水准数据及１５：它４年９北京坐标系坐标．中央于午线为东经¨ ３。

GPS基线计算及质量控制

利用GPS 静态观测数据，采用事后处理GPS 软件，获取精确的定位信息。

在获取高精度的测量数据的同时，人们对于GPS 事后处理软件中基线解算质量控制越来越关注。

基线向量是既具有长度特性，又具有方向特性的矢量。

基线解算就是利用多个测站的GPS 同步观测数据，确定这些测站之间坐标差的过程。

平差时所采用的观测值主要是双差值。

关于高精度GPS基线处理的几个关键问题探讨

关于高精度GPS基线处理的几个关键问题探讨摘要：本文针对于高精度GPS基线处理的几个关键问题进行了系统的分析和研究，并结合实例进行了验证，具有较好的应用价值，供参考。

关键词：GPS；基线处理；关键问题我国高精度测量控制网都是采用GPS静态测量技术，控制网要求严格设计与布设，严格按照规范进行观测。

由于观测耗时长、工作量极大，为如实的反映观测质量的优劣，减少补测返测，在做好GPS控制网形设计以及观测过程质量控制基础上，后期的数据处理显得尤为重要。

而GPS基线处理是整个GPS处理过程中最重要的一个环节，研究和掌握一套高精度GPS基线处理模型和方法，是一个重要课题，对于高精度GPS控制网建设具有很好的应用价值。

1相对定位观测方程GPS定位模式按不同的分类法有动态定位、静态定位之分;有单点定位、相对定位之分;有伪距模式和载波模式之分。

而高精度GPS控制网都是采取静态相对定位的模式，采用载波相位观测量。

载波相位观测方程为：（1）(1)式中，Φ为以m为单位的测量完整的载波相位观测值;λ为以m为单位的波长;N为整周模糊度，为接收机载波相位观测的噪声和多路径效应(εmut)的影响。

为了减少上面载波相位观测方程的定位误差，可以构造差分观测模型，来消除或降低各种误差的影响。

随着距离的增加，差分误差的残差也将增加。

这种方法一般被称为差分GPS，广泛用于一台接收机和另一台接收机之间的相对定位。

在两个不同接收机上观测相同的卫星，对观测方程进行求差，可以完全消除卫星钟差dt，并削弱了电离层和轨道误差的影响。

接收机间求差的载波相位观测方程，即单差观测方程为：（2）进一步在不同卫星间求差，以消除接收机钟差，可以得到双差观测方程：（3）构造差分观测方程的主要目的是利用观测值之间的相关性，可消除或减弱一些具有系统性误差的影响，如卫星轨道误差、卫星钟差和大气折射误差等。

同时，可减少平差计算中未知数的数量，以简化观测模型。

另外，电离层折射影响可以根据它与频率的相关性，用两个频率观测值的线性组合消除。

GPS基线向量解算及平差处理技巧

基线向量解算及平差软件特点与问题一、基本方法：1、基线清理数据量大的时候，基线解算比较耗时。

GPS观测接收机数量较多时，会因为自然同步产生许多长基线，即许多相距较远的点连接而成的基线。

这些长基线往往同步观测时间不长，属于不必要的基线，对于控制网质量也无多大益处，所以为了节省计算时间，应在基线解算前将其清理删除。

删除时可在图上选择，也可以在基线表中根据距离选择删除。

2、处理超限闭合环基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环），对于闭合差大的环，应该进行处理。

一般按相对精度≤1／20000估算，相对闭合差应小于50ppm。

所以大于50 ppm的环应进行处理。

闭合环超限处理是一项繁琐、耗时的工作，也是GPS控制网数据处理的主要内容，主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭合差，所以处理需要反复进行。

作为一般的原则，首先处理相对闭合差较大的环，然后处理环闭合差较小的环。

（2）、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限闭合环（J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、…,（J012，J020，J015）就涉及到共同基线J012→J015，这条基线有问题的可能性就较大。

（3）、处理时首先分析可能有问题的基线是否必要，如果是连接两个不相邻的点，并且涉及到环甚多，则可以直接将其删除。

井研算例网形复杂回路众多，一般可直接删除不合格基线。

（4）、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除（删除后影响图形结构，减少了重要环路），应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。

方法是在网图上选中重解基线，重新设置高度角，历元间隔、参考星等设置，点击“基线解算”→“解算选择基线”。

（5）、基线解算的精度指标rms和ratio是基线解算质量的参考指标，前者是中误差，后者是方差比(1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111（6）、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差超限环中的基线，分别与周边的基线组成闭合环，检查其闭合差。

GPS实验三GPS基线解算

数据格式转换
02
将原始数据格式转换为基线解算软件可识别的格式。
数据筛选与预处理
03
剔除异常数据，进行必要的坐标转换和时间对齐等预处理操作。
基线解算设置与执行
1 2
参数设置
设置基线解算所需的参数，如卫星轨道、地球模型、时间系统等。
执行基线解算
利用基线解算软件进行数据处理，求解基线向量。
3
输出结果
将基线解算结果输出为所需的格式，如RINEX格式。
实验结论与讨论
结论
通过本次GPS基线解算实验，我们成功得到了基线的长度和坐标差值，测量精度较高，验证了GPS技术在测量领域的应用价值。
讨论
为了进一步提高测量精度，可以考虑采用更高精度的GPS接收器，优化数据处理算法，以及加强信号传播过程中的干扰抑制措施。此外，还可以通过多次测量取平均值的方法
减小误差。
GpsDataPro软件应用实例
某城市高精度地形测量项目
利用GpsDataPro软件对大量GPS观测数据进行处理，得到高精度的地形图。
某桥梁施工监测项目
在桥梁施工过程中，利用GpsDataPro软件对桥梁进行实时监测，确保施工安全。
04
GPS基线解算实验步骤
数据准备与预处理
数据收集
01
收集相关GPS数据，包括卫星观测数据、接收机位置数据等。
高精度数据处理
随着数据获取技术的不断发展，未来需要更加高效和高精度的数据处理方法，以满足更高精度的测量和定位需求。
人工智能与机器学习应用
人工智能和机器学习技术在数据处理和分析中具有巨大的潜力，未来将进一步探索其在GPS基线解算中的应用，提高数据处理效率和精度。
THANKS

GPS基线解算经验点滴

GPS基线解算经验点滴有相位的噪声随卫星的高度角增大而降低。

若能满足具有良好的GDO P 值、卫星数3 4,选择25。

的截止高度角最理想。

对流层模型仃ropo sp h ric m odel)系统有几种模型可供选择，当经过试验或几次作业的验证与探讨，认为某种模型适合某一测区时，可选择你认为最实用的一种。

若你对这些模型中的任何一种都不熟悉时，则可选择系统的缺省值,即标准模型。

若不是进行科研，不提供任何改正的模型N o trop。

sp here 〃〃不要使用。

电离层模型(lono sp heric m odel)若对电离层模型的选择不清楚，应选择系统的缺省值。

不是用于科研，一般不选用N omodel〃"处理数据。

截止高度角(cu t 2 ang le) off系统缺省预置的截止高度角是15。

当在实际量测的相位噪声超过此值时,是难以解出整周未知数的。

当增大此值，虽然有助于解出整周未知数，但这解出整周未知数的成果是不可靠的，所以,此值不能随意增大。

当有效观测时间很长，适当增大此值,对整周未知数解出有益，成果精度不会受影响,但应十分小心谨慎。

关于增加参数的选择，作业者可根据情况与需要自行选定，这里不再赘述。

2 •单点定位用L1 + L2。

但我们在某测区基线解算过程中，一次选解78条基线，用L1 + L2解算有17条基线未解出整周未知数。

改用L1后，只有5条基线未解出整周未知数。

这是因为在某些时间段，L2信号不稳定、质量差所致。

野外数据采集时,可从控制器上观察到L 2信号的信噪比值忽高忽低不能满足规定的要求。

在这种情况下，就应该对采用频率进行选择,只取用L1。

据GPS精密测地系统原理》《介绍:对于长基线，采用L1和L2 组合，能对电离层效应的影响进行改正，定位精度高、残差小;对于短基线，采用L1 观测，精度要优于L 2和L 1 + L 2组合观测。