浅谈影响GPS基线解算结果的因素及处理办法

浅谈影响GPS基线解算结果的因素及处理办法摘要:在大地测量、工程测量、地籍测量、物探测量及各种类型的变形监测等,经常利用GPS布设各种类型和等级的控制网,而基线解算则是GPS控制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。

关键词:基线解算残差周跳

1 GPS基线理论知识

1.1 基线基本理论

GPS基线向量表示了各测站间的位置关系。GPS基线向量具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS基线向量是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。Trimble Geomatics office1.6(简称TGO)软件可利用由静态、快速静态或动态数据采集程序获得的GPS野外观测值基线解。这里以双差观测值作为平差解算时的观测量,以测站间的基线向量坐标为主要未知量,建立误差方程式、法方程求解基线向量。

1.2 基线解算的类型

2 基线解算结果的质量评定指标

(1)单位权方差因子:反映观测值的质量,它的数值越小越好。

(2)RMS-均方根误差:表明了观测值的质量,观测值质量越好,越小,反之,观测值质量越差,则越大。

(3)数据删除率:数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。

(4)RATIO:RATIO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。

(5)RDOP:在基线解算时待定参数的协因数阵的迹的平方根,RDOP值的大小与观测时间段有关。

(6)同步环闭合差:由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。同步环闭合差超限,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,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。

(7)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,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。

(8)重复基线较(互)差:当重复基线较(互)差满足限差要求时,则表明这些基线向量的质量是合格的;否则,则表明这些基线向量中至少有

一条基线向量的质量不合格。

3 影响基线解算结果的因素

3.1 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,会导致基线出现尺度和方向上的偏差;(2)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,就将影响整个基线环;(3)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)对流层或电离层折射影响过大。

3.2 基线解算时常需修改的参数

(1)参与数据处理的特定时间段的观测值;(2)截止高度角;(3)观测值类型;(4)星历类型;(5)Ratio值限值;(6)观测值编辑因子;(7)电离层折射改正;(8)对流层折射改正。

4 影响GPS基线解算结果因素的判别

(1)对于由起点坐标不准确所对基线解算质量造成的影响,应尽量提高起点坐标的准确度。

(2)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,可以判断关于卫星观测时间太短这类问题,从TGO软件输出的卫星星历图,就可直观地看出。

(3)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。

(4)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。

5 消除影响GPS基线解算结果因素的应对措施

(1)基线起点坐标不准确的应对方法。

(2)当卫星观测时间太短时,可以删除该卫星的观测数据,不让它们参加基线解算,从而保证基线解算结果的质量。

(3)当周跳太多时,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)如果多路径效应严重,可以通过缩小编辑因子的方法来剔除残差较大的观测值,或者采用删除多路径效应严重的时间段或卫星的方法。

(5)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:①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。②分别采用模型对对流层和电离层延迟进行改正。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。