第七章 GPS测量数据处理
GPS测量原理及应用备课课件(最新)第七章：GPS测量误差分析
卫星钟差可通过下式得到改正：
ts a0 a1(t t0 ) a2 (t t0 )2
式中t0为一参考历元，系数a0、a1、a2分别表示钟在t0时刻 的钟差、钟速及钟速的变率。这些数值由卫星的地面控制 系统根据前一段时间的跟踪资料和GPS标准时推算出来， 并通过卫星的导航电文提供给用户。
经上述钟差改正后，各卫星钟之间的同步差可 保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差不超过 6m。卫星钟差或经改正后的残差，在相对定位中可 通过差分法在一次求差中得到消除。
相对定位：
利用两站的同步观测资料进行相对定位时，由于星历误 差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共 同的影响可自行消去，从而获得高精度的相对坐标。根据一 次观测的结果，可以导出星历误差对定位影响的估算式为：
由卫星星历误差所引起的基线误差
卫星星历误差
基线长
卫星至测站的距离
3）削弱星历误差的方法：
卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟 的钟面时与GPS标准时间的误差。
卫星钟采用的是GPS 时，但尽管GPS卫星均设 有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），它们与理想的 GPS时之间仍存在着难以避免的频率偏差或频率漂 移，也包含钟的随机误差。这些偏差总量在1ms以 内，由此引起的等效距离可达300km。
对流层延迟的90%是由大气中干 燥气体引起的，称为干分量；其 余10%是由水汽引起的，称为湿 分量。由于大气层中的水汽分布 在时间和空间上变化很大，其折 射误差很难准确预测，所以湿分 量成为限制对流层延迟改正精度 的主要因素。
◆对流层对信号的影响与信号的高度角有关， 在天顶方向，信号穿过对流层的路线最短，其 时延值约为2.3m，随着天顶距的增加，时延也 加大，在地面方向最大，约为20m。 这对于 GPS导航和低精度定位而言可以满足其精度要 求，所以此时可以不考虑该项误差。但对高、 中精度的定位测量而言，则必须顾及对流层误 差，尤其是它对垂直分量影响较大，如果对流 层天顶时延有1cm的误差，则将导致垂直分量 产生3cm的误差。
gps测量数据处理的基本过程
GPS测量数据处理的基本过程GPS（全球定位系统）是一种广泛应用于航空航海、地理勘测、车辆定位等领域的定位技术，它利用卫星进行测量，并通过处理获取所需的位置、速度、时间等信息。
而在实际应用中，对GPS测量数据的处理是至关重要的一环。
本文将从GPS测量数据的采集、预处理、定位计算、平差处理等几个方面介绍GPS测量数据处理的基本过程。
一、数据采集1.卫星信号接收在GPS测量中，首先要进行卫星信号的接收。
接收机会从卫星发射的信号中接收到卫星的定位信息，这些信息包括卫星的位置、精确的时间、卫星健康状态信息等。
一般来说，接收机至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行定位计算。
2.观测数据记录接收机在接收到卫星信号后会记录下所接收到的观测数据。
这些数据包括接收到的卫星信号的到达时间、卫星的位置、接收机自身的位置、接收机时钟的误差等信息。
二、数据预处理1.数据筛选在接收到的观测数据中，会包含一些干扰数据和误差数据。
这些数据会对接下来的数据处理造成影响，因此需要对数据进行筛选，去除掉那些明显不正常的数据。
2.伪距观测值转换接收机接收到的是卫星信号的到达时间，而我们想要得到的是距离信息。
因此需要将接收到的到达时间转换成伪距观测值，即信号在大气层中传播所需要的时间乘以光速。
三、定位计算1.单点定位计算通过接收到的伪距观测值，接收机自身的位置信息，卫星的位置信息等数据，可以进行单点定位计算。
单点定位是指在未知参考点的情况下，通过接收到的卫星信息计算出接收机的位置信息。
2.差分定位计算在实际应用中，由于大气层的影响以及接收机的时钟误差等因素，单点定位的精度可能不够高。
因此需要通过差分定位计算，利用已知位置的参考站的数据对接收机的数据进行校正，从而提高定位精度。
四、平差处理1.数据平差在进行定位计算过程中，会涉及到各种观测数据和参数，这些数据和参数之间可能存在一定的矛盾和不一致。
为了保证最终计算结果的精度和可靠性，需要进行数据的平差处理，通过最小二乘法等方法对数据进行优化调整。
GPS测量数据处理PPT教案
用 件外，其余均为二进制数据文件。为下一步预处理 的方便，必须将它们解译成直接识别的文件，必须
将数据文件标准化。
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预处理
GPS数据预处理的目的是：
G ①对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；
P ②统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准
S 化文件；
测 量
③找出整周跳变点并修复观测值(整周跳变的修复见
别为观测时段开始和结束的时间。
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2、卫星钟差的标准化
G
来自广播星历的卫星钟差具有多个数值，需要通过
P 多项式拟合求得唯一的，平滑的钟差改正多项式。钟差
S 的多项式形式为：
测
量
ts a0 a1(t t0) a2(t t0)2
(9-3)
原
理 式中a0,a1,a2为星钟参数，t0为星钟参数的参考历元。
及
应
用
k (t ) k (t ) i (t )
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权的确定(5/8)
G
P
由矩阵表示为
S
：
测
(t) r(t) • (t)
量
原
式中各量表示为：
理
及
(t) i (t) j (t) k (t) T
应
用
r (t )
1 1
1 0
0 1
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权的确定(6/8)
及 应
算（以解算的基线向量作为观测值进行无约
用 束平差）。平差后求得各GPS之间的相对坐标 差值，加上基准点的坐标值，求得各GPS点的
坐标。
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3. 基线长度的精度
G P
基线处理后基线长度中误差应在标称精度
GPS静态测量及数据处理ppt课件
（4）各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其它GPS测量规程 或细则。
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GPS网技术设计依据
GPS网技术设计依据——GPS测量规范（规程） 和测量任务书
测量任务书
测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部 门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件 是指令性的，它规定了测量任务的范围、目的、精 度和密度要求，提交成果资料的项目和时间，完成 任务的经济指标等。
19
3.6 GPS网的图形设计
在同步观测之后，经过数据处理，同步网中每两个 点之间就会形成一条基线向量。
所谓在基S线条向基量线就中是，利只用有由m两-1台条或独两立台基以线上，的其接余收基机线
均基所可线采由，集独其的立直同基接步线解观推算测算结数而果据得与形，独成属立的于基差非线分独推观立算测基所值线得通。结过同果参一之数条差， 就估产计生的了方所法谓所坐计标算闭出合的差两条两件接，收用机它间可的评三判维同坐步标网差的。 观若测只质考量虑。基线向量的大小而不考虑方向，基线向量
编制预报表所用概略位置坐标应采用测区中 心位置的经纬度。预报时间应选用作业期的 中间时间。当测区较大时，作业时间较长时， 应按不同时间和地区分段编制预报表，编制 预报表所用概略星历龄期不应超过20天
（d），否则应重新采集一组新的概略星历。
通常可获取历书文件，从而得到卫星星历。 某一瞬间的卫星位置，是由卫星星历提供的。
（3）仪器因素
同仪器有关的一些因素有：接收机，用于相对定位至少应有两台； 天线质量；记录设备。
（4）后勤因素
后勤保障方面的因素有：使用的接收机台数、来源和使用时间；各 观测时段的机组调度；交通工具和通讯设备的配置等。
论GPS测量的数据处理方法及其优化方式
论GPS测量的数据处理方法及其优化方式。
一、GPS测量数据处理方法1、数据预处理GPS数据预处理包括了资料收集、数据筛选、数据校正、数据过滤、数据插值等步骤。
其中最重要的步骤是数据校正，由于GPS卫星所发出的信号在传输过程中会遭受导航信号、地球大气层、接收机时间、传输媒介等干扰，导致GPS采集的数据有较大的误差，因此需要对GPS数据进行校正。
数据校正包括了数据预处理、误差模型建立、误差分析和校正方法等步骤。
2、数据处理GPS数据处理主要包括了基准的选择和建立、数据分析和拟合、解算算法和数据融合等步骤。
基准的选择和建立是指在数据处理过程中需要明确使用的基准坐标系，例如WGS84坐标系、北京54坐标系等。
数据分析和拟合是指采用数学模型对GPS数据进行处理，例如最小二乘法、卡尔曼滤波、粒子滤波等方法。
解算算法与数据融合主要是指将GPS数据与其他信息进行融合，例如地图数据、气象数据、传感器数据等。
二、GPS测量数据处理优化方式1、信号接收优化GPS信号接收优化是指改善信号接收的操作和环境，例如改善接收机本身的性能、选用合适的天线、改善接收机自身的环境、减少信号干扰等。
2、误差模型优化误差模型建立是将误差分为多个部分，例如常数误差、轨道误差、大气误差、接收机误差等，然后对各部分误差采用不同的方法进行模拟和处理。
误差模型的优化一方面是对误差模型进行精细化建模，另一方面是通过分析误差来源和数据特性来对误差模型进行改进和优化。
3、算法优化GPS数据处理算法的优化可以从多个方面入手，例如减少计算量，提高算法计算速度和鲁棒性，改进算法的精度和可靠性，例如采用粒子滤波算法可以有效地解决非线性滤波问题。
4、数据融合优化数据融合是将不同数据源的数据信息综合起来，以提高得到的GPS数据的精度和可靠性，并提高研究结果的确定性和可靠性。
数据融合的优化可以通过改进融合算法、改善数据质量和改进数据采集的设计等来实现。
5、差分处理差分GPS是基于两个接收机之间的同步观测数据得到相对的精密定位，其可以有效地消除接收机和卫星的共同误差，以实现高精度的测量。
GPS实测与数据处理
整理课件
8
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
在GPS网的基准设计时，必须考虑以下6个问 题：
①布设GPS网点时，需要足够的起算数据与GPS测
量数据重合，且应分布均匀，以求转换参数。点的总
数不得少于3个；
② 新点与国家高等级点或国家控制点构成图形
③ 在布设GPS网时，可采用3-5条高精度电磁波测
把几台接收机在一段时间
1
内固定在某几个测站上（称为基准站，
如A、B）进行长时间的观测（有较高的
定位精度），而另几台接收机（1、2、3 △ ；2、3、4）流动作业进行同步观测（与 A 自身的基线相连，还和基准站也存在同步
基线），故这种网有较好的图形强度。
整理课件
4 3
△B
12
3.GPS网的连接方式（同步图形扩展式的布网形 式）
`平均距离(km)
1000
300
70
10~15
5~10
0.2~5
5
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
分级： 《规范》：AA、A、B、C、D、E级； 《规程》：二、三、四等，一、二级。 其中： AA、A、B用于地壳形变监测及国家
高精度基本控制；其他用于地方测图和各种工 程测量的控制。
2）、特点：单基准站式的布网方式的效 率很高，但是由于各流动站一般只与 基 准 站 基准站之间有同步观测基线，故图形 强度很弱，为提高图形强度，一般需 要每个测站至少进整行理两课件次观测。
流动站
11
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
◇GPS网的图形设计
第7章GPS数据处理-精品文档
第七章
GPS数据处理
非经典自由网平差，也称为自由网平差或秩亏自由网 平差，是一种没有必要起算数据的平差方法。这时，在最 小范数条件下， GPS 网的位置基准，由网点坐标近似值的 平均值所确定。在非经典自由网平差中，有一种自由网拟 稳平差法，该方法认为，网中一部分点，对于另一部分点 来说，是相对稳定的。这样，在秩亏自由网平差中，可以 取一部分相对稳定点（称拟稳点），以其坐标改正数的最 小范数为条件，进行解算。这时网的位置基准，便由拟稳 点坐标近似值的平均值所规定。对于同一 GPS 网而言，上 述三种平差方法的基本区别在于，所定义的网的位置基准 不同。自由网经典平差方法，广泛应用于城市与矿山等区 域性 GPS控制网的平差；而非经典自由网平差，主要应用 于工程变形和地壳运动等监测网的数据处理 。
第七章
GPS数据处理
◆第三，根据平差结果，客观地评价GPS网本身的内部符合精 度及网的可靠性，如单位权中误差、点位中误差、基线边中误差及 其相对中误差；同时为利用GPS大地高与水准联测点的正常高联合 确定GPS网点的正常高提供平差处理后的大地高程数据。 ◆第四，是以后分析GPS网坐标转换过程中，地面网基准点或 约束条件中有无不相容的误差的基础。 2、以国家大地坐标系或地方坐标系下的某些点的坐标、边长 和方位角为约束条件，考虑GPS网与地面网之间的转换参数进行平 差计算。 3、三是联合平差，即除了GPS基线向量观测值和约束数据外， 还有地面常规测量值如边长、方向、高差等，将这些数据一并进行 平差。
GPS 测量工作与常规测量工作相类似，按其性质可分为外业和 内业两部分。与此相适应，对GPS 网的质量评价，也分为外业观测 成果的检核和网平差后各种精度指标的计算。利用各种计算指标， 才能对一个GPS网的整体质量有较为全面的认识；对于 GPS监测网而 言，才能保证变形分析成果的正确性。 观测成果的外业检核，是确保外业观测质量，实现预期定位精度 的重要环节，所以，当观测任务结束后，必须在测区及时对外业的 观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的成果，并根 据情况采取淘汰或重测、补测措施。外业观测成果的质量检核项目 ，主要包括同步边观测数据检核、重复边检核、同步环闭合差检核 和异步环闭合差检核等。
实用GPS测量数据处理教程
实用G P S测量数据处理教程(总110页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除实用GPS测量数据处理教程武汉测绘科技大学地球科学与测量工程学院目录目录错误!未定义书签。
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第一章GPS定位原理概述..................................... 错误!未定义书签。
第1节GPS的组成....................................... 错误!未定义书签。
第2节GPS信号......................................... 错误!未定义书签。
第3节GPS定位的常用观测值............................. 错误!未定义书签。
第4节GPS定位的误差源................................. 错误!未定义书签。
第5节GPS定位方法..................................... 错误!未定义书签。
第二章坐标系、基准和坐标系统............................... 错误!未定义书签。
第1节地球的形状 ...................................... 错误!未定义书签。
一、地球的自然表面 ................................ 错误!未定义书签。
二、地球的质量和重力 .............................. 错误!未定义书签。
三、大地水准面 .................................... 错误!未定义书签。
四、参考椭球 ...................................... 错误!未定义书签。
五、投影 .......................................... 错误!未定义书签。
GPS测量数据处理
GPS测量数据处理8.1.1 GPS测量数据粗加工的两个部分GPS测量数据的粗加工包括数据传输和数据分流两部分内容。
大多数GPS接收机采集的数据记录在接收机内存模块上。
在数据通过专用电缆线从接收机传输至计算机的同时完成数据的分流，以将各类数据按照类别特性归入不同的数据文件中，数据传输和分流未作任何实质性的加工处理，只是存储介质的交换。
不同接收机的数据记录格式各不相同，难被同一处理程序所用，因而传输至计算机的数据还需解译，提取出有用信息，分别建立不同的数据文件，其中最分主要的是生成四个数据文件；载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。
(1)观测值文件，这是容量最大的文件，内含观测历元，C/A码伪距、教波相位以(L1/L2)积分多普勒计数、信噪比等等，其中最主要的是伪距和毅波相位观测值。
(2)星历参数文件。
包括所有被测卫星的轨道位置信息，根据这些信息可以计算出任一时刻的卫星轨道上的位置。
(3)电离层参数和UTC参敬文件，电离层参数可用于改正观测值的电离层影响，UTC参数则用于将GPS时间修正成UTC时间。
(4)测站信息文件。
其中包括测站的基本信息和本测站上的观测情况。
例如:测站名、测站号、测站的概略坐标、接收机号、天线号、天线高观测的起止时间、记录的数框量、初步定位结果等。
8.1.2 GPS测量数据的预处理GPS测量数据的预处理的目的在于:对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差，删除无效无用数据;统一数据文件格式，将各类接收机的数据文件加工成彼此兼容的标准化文件;GPS卫星轨道方程的标准化，一般用一多项式拟合观测时短内的星历数据；探测并修复整周跳变，使观洲值复原;对观测值进行各种模型改正，如大气折射模型改正。
预处理所采用的模型和方法的优劣，将直接影响最终成果的质量，因而是提高GPS测量作业效率和精度的重要环节。
8.1.3基线向量解算和网平差计算经过预处理后，观测值作了必要的修正。
测绘技术中的GPS航测数据处理方法
测绘技术中的GPS航测数据处理方法GPS（全球定位系统）航测数据处理方法是测绘技术中的重要组成部分。
随着技术的不断进步和应用的不断拓展，GPS航测数据处理方法也在不断发展和完善。
本文将从数据收集、数据处理和数据应用等方面来探讨GPS航测数据处理方法的相关内容。
一、数据收集GPS航测数据的收集是基础且关键的一步。
在数据收集过程中，航空器上搭载的GPS接收机将接收到的信号转化为电信号，并通过航空通信系统传输回地面。
采集到的数据除了包含航空器的位置坐标外，还应包含时间戳、卫星数量、PDOP （位置精度因子）等信息。
同时，还需要考虑到天线相位中心的误差、跨频率的接收机差异以及星历改正等因素的影响。
二、数据处理数据处理是将GPS航测数据转化为实际应用中所需信息的关键环节。
数据处理的步骤包括数据预处理、数据平滑、数据解算、数据检核等。
数据预处理主要是对接收到的原始数据进行质量控制和纠正，例如去除错误的数据和异常值。
数据平滑则是为了减小测量误差带来的影响，使用不同的滤波算法对数据进行平滑处理。
数据解算是根据接收到的GPS航测数据，通过数学模型和算法推导出需要的结果，例如航空器的位置坐标和速度等。
数据检核则是对处理后的数据进行验证，确保其准确性和可靠性。
三、数据应用GPS航测数据的应用十分广泛，包括大地测量、导航和地图制作等领域。
在大地测量方面，GPS航测数据能够提供高精度的位置坐标信息，为地壳运动研究、地质灾害监测和地形测量等提供重要参考数据。
在导航方面，GPS航测数据可用于定位和导航系统，为航空、航海和车辆导航等提供精确的位置信息。
在地图制作方面，GPS航测数据可以提供精确的地理信息，为地图绘制和更新提供数据支持。
四、GPS航测数据处理方法的发展趋势随着技术的不断进步，GPS航测数据处理方法也在不断发展和完善。
一方面，随着卫星系统的更新换代，如北斗导航系统的建立，GPS航测数据的可用性和精度将进一步提高。
另一方面，随着人工智能和大数据技术的应用，GPS航测数据处理方法将更加智能化和高效化。
GPS定位测量数据处理办法方式
主要内容
一、数据处理概述 二、GPS定位成果的坐标转换 三、GPS控制网的三维平差 四、GPS基线向量网的二维平差 五、GPS
GPS定位测量数据处理办法方式
一、数据处理概述
与所有测量任务相同，由GPS定位技术所 获得的测量数据，同样需要经过数据处理， 方能成为合理而实用的成果。
GPS定位测量数据处理办法方式
一、数据处理概述
4、基线向量的解算：
(2) 解算过程：
– ①初始平差：根据双差观测值的观测方程，组成误差方程后，
然后组成法方程后，求解待定的未知参数其精度信息，其结
果为
–待定参数：XX XC N– 待定参数的协因数阵： QQ QX XC NX XC C
Q XCXN
– 为了获得较好的基线解算结果，必须准确地确定出整 周未知数的整数值。
GPS定位测量数据处理办法方式
一、数据处理概述
4、基线向量的解算： (2) 解算过程：
–②将整周未知数固定成整数； –③确定基线向量的固定解：当确定了整周未知数的整
数值后，与之相对应的基线向量就是基线向量的整数 解。
GPS定位测量数据处理办法方式
Q XNXN
– 单位权中误差：ˆ 0
GPS定位测量数据处理办法方式
一、数据处理概述
4、基线向量的解算： (2) 解算过程：
– ①初始平差：通过初始平差，所解算出的整周未知数参 数本应为整数。由于观测值误差、随机模型和函数模 型不完善等原因，使得其结果为实数，此时与实数的 整周未知数参数对应的基线解被称作基线向量的实数 解或浮动解。
V 为观测值的残差； P为观测值的权； n为观测值的总数。
– 实质：单位权方差因子又称为参考因子。
GPS测量操作与数据处理
第一部分GPS静态测量第一章GPS静态测量基础一、GPS静态测量基础在GPS测量中，最常用的静态定位模式是相待定位。
所谓静态定位指的是：在进行GPS定位时，认为在整个观测过程中，接收机天线的位置相对于地球保持不变；而在数据处理时，则将接收机天线的位置作为一个不随时间变化的量。
而相对定位则指的是在进行GPS定位时，多台接收机进行同步观测，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，计算出向步观测站之间的相对位置(坐标差／基线向量)。
其具体观测模式为多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间从几分钟到长年不间断不等。
接收机测定在观测期间到卫星的伪距和载波相位等观测值，并记录在相应的存储器中。
观测结束后，将观测值下载到计算机中进行处理。
数据处理过程一胶包括基线处理、网平差、坐标转换和高程转换，最终求出高精度的网点坐标。
在GPS测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，如各种等级的大地网、工程控制网、变形监侧网等。
二、GPS接收机分类GPS测量型接收机一般可以根据其能够跟踪、处理的GPS卫星信号频率的数量分为单频和双频两大类。
1．单频GPS测量型接收机接收信号：GPS导航电文、C／A码、Ll载波。
接收机特点：(1)一体化接收机：包含带有显示灯的GPS接收机、天线、内置电源。
(2)分体设计：包含天线、GPS接收机、电源分体设计的配置。
可以配置手持计算机设置或阅读参数信息。
2．双频GPS测量型接收机(双频GPS脚量仪)接收信号：GPS肥导航电文、C／A码伪距、P码伪距、L1载波相位、L2载波相位。
接收机特点：(1)一体化：包含带有显示灯的GPS接收机、天线、内置电源。
可以配置手持计算机设置或阅读参数信息。
(2)分体设计：天线、GPS接收机(内置电源、带有显示灯或显示器)分体设计。
第二章GPS静态测量工作的流程一项GPS静态测量工作分为三个阶段．即测前准备、外业实施和数据处理第一节测前准备在这一阶段所进行的主要工作包括项目立项、技术设计、实地踏勘、设备检定、资料收集整理、人员组织等。
第七章 GPS测量外业实测
第一节 GPS测量相对定位测量模式
2.快速静态定位 (1)作业方法
在测区中部选择一个基准站，安置一台接收设备连续跟踪卫星；另一 台接收机依次到各点流动设站，同步观测4颗以上卫星，每点观测数分钟。
(2)精度
5mm+1ppm· D
(3)适用范围
控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。
(4)注意事项：
(4)注意事项
- 流动点与基准点距离不超过20km - 基准点能正常跟踪3颗以上的卫星
第一节 GPS测量相对定位测量模式
5.动态定位 (1)作业方法 建立一个基准点安置接收机连续跟踪卫星；流动接收机先 在出发点上静态观测数分钟，然后从出发点开始连续运动，按 指定的时间间隔自动测定运动载体的位置。 (2)精度:相对于基准点的瞬时点位精度1~2cm。 (3)适用范围 - 精密测定运动目标的轨迹、测定道路中心线、剖面测量等。 (4)注意事项 - 至少4颗要连续跟踪 - 流动点与基准点距离不超过20km
第一节 GPS测量相对定位测量模式
4.往返式重复设站 (1)作业方法
建立一个基准点安置接收机连续跟踪卫星；流动接 收机到每点观测1~2分钟；1小时后逆序返测各流动点 1~2分钟。
(2)精度:相对于基准点的中误差为5mm+1ppm〃D (3)适用范围
控制测量及控制网加密、取代导线测量及三角测量、工程测量及地籍测量等。
一、两台接收机相对定位的测设方案
3.准动态定位 (1)作业方法
在测区选择一个基准点，安置接收机连续跟踪卫星；将另一接收机先置于1号站 观测，在保持对所测卫星连续跟踪的情况下，将流动接收机分别在其它各点观测数 秒。
(2)精度:基线中误差约为1~2cm. (3)适用范围
GPS测量原理与数据处理
地球表面
Hg
H
H
hg
似大地水准面
大地水准面 参考椭球面
高程异常ζ或大地水准面差距hg的确定方法
1、 等值线图法 从高程异常图或大 地水准面差距图分别查 出各点的高程异常或大 地水准面差距，然后分 别采用下面两式可计算 出正常高和正高。 正常高: Hγ = H-ζ 正高：Hg=H-hg
2、地球模型法 地球模型法本质 上是一种数字化的 等值线图，目前国 际上较常采的地球 模型有EGM96、 OSU91A等。带入经 纬度坐标即可得到 ζ 或hg 。
5、 操作简便 随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高， 有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积 越来越小， 重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程 度和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。 6、全天候作业 目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行, 不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。 7、功能多、应用广 GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、 测时。测速的精度可达0.1M/S，测时的精度可达几十 毫微秒。其应用领域不断扩大。
3 GPS测量的设计与实施
GPS测量的技术设计 GPS测量的外业准备及技术设计书编 写 GPS测量的外业实施 GPS测量的作业模式 数据预处理及观测成果的质量 技术总结与上交资料
3.1 GPS测量的技术设计
3.1.1 GPS网技术设计的依据
GPS布网设计与数据采集的技术依据主要是GPS测量规范和测量 任务书。二者同时也是数据处理等后续工作的技术依据。 一、测量任务书 测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件。这 种技术文件是指令性文件，它规定了测量任务的范围和目的，进度 和密度的要求，完成任务并上交成果资料的项目和时间安排以及完 成测量任务的经济指标。 二、 GPS测量规范 是国家测绘主管部门或行业部门制定的技术法规。主要有： 2001年国家测绘局颁布的《全球定位系统（GPS）的测量规范》 1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规 程》 各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规程 和细则。
gps静态测量数据处理
gps 静态测量数据处理一、基线解算的类型1、单基线解(1)定义：当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中最多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。
这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。
所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间误差相关性，对每条基线单独进行解算。
( 2)特点：单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。
2、多基线解( 1)定义：与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。
( 2)特点：多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。
( 3)多站整体解(绝对坐标)( 4)单基线解算的过程帜测・S3i ：. Ft复、程底蚤守屢酎1)硒.石.噪崩瓦币孕宦f rftfiliTDir蛰不帶禅仪壽)* »(• ?：» >wsam電曲打小"(5)利用基线解算软件解算基线向量的过程・例I!舸鑒历.汽變元続测断I 总誓”匹B 站信息、m测站的近ici^标養巳蛭创坐斬.弹定豪瑚解再肝在机餐勲t @站时陌隙、J2S *虽蜩,处理专王等),、基线解算结果的质量评定指标平 «itn 叭师包括■護卜向.MKS跖"1、单位权方差因子(1)定义:(2)实质：反映观测值的质量，又称为参考方差因子。
越小越好2、RMS -均方根误差(1)定义:(2)实质：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，它不受观测条件(观测期间卫星分布图形)的好坏的影响。
第七章GPS控制网的数据处理 第三节GPS基线网独立平差
2.法方程的组成及解算
由于各基线向量观测值之间认为是互相独立的，因而 可根据最小二乘准则V PV min ，分别对每个基线向量观测 值的误差方程式组成法方程，然后合并这些法方程组成总 法方程。
对应于式（7-50）的法方程为
P1i xi P1i L1i 0
（7-53）
GPS测量定位技术
2.法方程的组成及解算 对应于式（7-52）的法方程为
坐标改正数的平方和为最小的条件：
x x min
于是由式（7-62）可解得
（7-63）
x
N
m
A
PL
（7-64）
式中
N
m
为
N
的最小范数逆，可按下式计算
N
m
N（NN）
平差未知数的协因数阵为
（7-65）
Qxx
N
m
N
(
N
m
)
N
(3n3n)
（7-66）
xij yij
xij zij
1
P D ij
ij
yij xij
yij
yij zij
zijxij
zij yij
zij
(i，j 1 ，2 ， n)
（7-45）
GPS测量定位技术
1.误差方程
为观测值和权阵，并设固定点坐标和待定点近似坐标为
x1 (x1 y1 z1)T xi0 (xi0 yi0 zi0 )T (i 2 ，3 ， ，n)
0 1 0
0 0 1
xj yj zj
xij
yij
zij
xi0
yi0
z
0 i
x
0 j
y
0 j
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第七章 GPS测量数据处理
GPS网与地面网联合平差
即除了GPS基线向量观测值和约束数据以外，还有 地面常规测量值如边长、方向和高差等，将这些数据一 并进行平差。非自由网平差与联合平差一般是在国家坐 标系或地方坐标。系内进行，平差完成后网点坐标已属 于国家坐标系或地方坐标系，因而这两种平差方法是解 决GPS成果转换的有效手段。
第七章 GPS测量数据处理 GPS基线向量网的无约束平差
GPS基线向量网无约束平差常用的是三维无约束平差法。
引入位置基准的方法有:
网中有高级的GPS点时，将高级GPS点的坐标(属WGS-84坐标系) 作为网平差时的位置基准； 网中无高级GPS点时，取网中任一点的伪距定位坐标作为固定网 点坐标的起算数据； 引入合适的近似坐标系统下的亏秩自由网基准。
第七章 GPS测量数据处理
GPS基线向量网的约束平差 目的:是求定GPS点在国家坐标系中的坐标值。因此，平
差中一般都含有一些地面数据。 也就是说，GPS网在国家坐标系中进行三维平差，实际上 是GPS与地面数据的联合平差．联合平差中GPS测量数 据，仍然是GPS基线向量观测值而地面数据有两种，一 种是地面起算数据；一种是地面常规测量所得的观测数 据．
经数据分流后生成的四个数据文件中，除测站信息文件外，其余均为 二进制数据文件。
为下一步预处理的方便，必须将它们解译成直接识别的文件，将 数据文件标准化。
第七章 GPS测量数据处理
数据预处理
GPS数据预处理的目的是:
对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差； 统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件(如GPS卫 星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化 等); 找出整周跳变点并修复观测值对观测值进行各种模型改正.
③基线向量环闭合差的计算及检核。由同时段的若干基线向量
组成的同步环和不同时段的若干基线向量组成的异步环，其闭合差 应能满足相应等级的精度要求。其闭合差值应小于相应等级的限差 值。基线向量检核合格后，便可进行基线向量网的平差计算(以解 算的基线向量作为观测值进行无约束平差)，平差后求得各GPS之 间的相对坐标差值，加上基准点的坐标值，求得各GPS点的坐标。
第七章 GPS测量数据处理
GPS定位成果的坐标转换
在同一坐标系统内:
(XYZ)与(BLH)之间的转换见第二章§2．1中的公式 (2—3)和公式(2—4)。
不同坐标系统之间的转换:
①利用已知重合点的三维直角坐标进行坐标转换； ②利用已知重合点的三维大地坐标进行坐标转换； ③利用已知重合点的二维高斯平面坐标进行坐标转换； ④利用已知重合点的二维大地坐标进行坐标转换。
第七章 GPS测量数据处理
单点定位:确定的是点在WGS-84坐标系中的位置。大
地测量中点的位置常用大地纬度B，大地经度L和大地 高H表示，也常用三维直角坐标X、Y、Z表示。
相对定位:确定的是点之间的相对位置，因而可以用直
角坐标差ΔX、 Δ Y、 Δ Z表示，也可以用大地坐标差Δ B、 Δ L和Δ H表示。
第七章 GPS测量数据处理 坐标转换问题 坐标表示方法：经纬度和高程，空间直角坐标，平面坐
标和高程。 WGS-84坐标是经纬度和高程; 北京54坐标是平面坐标和高程。
清楚转换的严密性问题，在同一个椭球里的转换都是严密 的 ，而在 不同的椭球之间的转换这时不严密的 。( 在
WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通 用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准)。
②基线长度的精度。处理后基线长度中误差应在标称精度值内。
多数双频接收机的基线长度标称精度为5±lppm· D(mm)，单频接收 机的基线长度标称精度为10±2ppm· D(mm)。
第七章 GPS测量数据处理
对于20km以内的短基线，单频数据通过差分处理可有效地消除电离层 影响，从而确保相对定位结果的精度。当基线长度增长时，双频接 收机消除电离层的影响将明显优于单频接收机数据的处理结果.
第七章 GPS测量数据处理数据传输数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件：
载波相位和伪距观测值文件; 星历参数文件; 电离层参数; UTC参数文件、测站信息文件.
第七章 GPS测量数据处理
观测值文件是容量最大的文件。观测值记录中有对应的
卫星号，卫星高度角和方位角，C／A码伪距，L，、L2的相位观 测值，观测值对应的历元时间，积分多普勒记数，信噪比等。
当地面网除了已知数据(已知点坐标，已知边长和已知方位角)以 外，还有常规观测值(如方向、边长等)，则将GPS基线向 量观测值与地面网的已知数据和常规观测值一起进行的 平差叫做GPS基线向量网与地面网联合平差。 联合平差可以两网的原始观测量为根据，也可以两网单 独平差的结果为根据。平差时，引入坐标系统的转换参 数，平差的同时完成坐标系统的转换.
第七章 GPS测量数据处理
GPS基线向量的解算
利用载波相位观测值进行单点定位以及在观测值间求差并利用求差 后的差分观测值进行相对定位的原理和方法。 在相对定位中常用双差观测值求解基线向量。
由双差观测值列出误差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基 线向量的方法。
第七章 GPS测量数据处理
第七章 GPS测量数据处理
地面观测数据主要有：
1．空间距离观测值，一般是由电磁波测距仪观测得.需要 注意的是，应将观测结果归算为两点的标石中心之间的 空间距离，而不是直接测得的斜距，也不是两点间的平 面距离。
2．椭球面上的方向观测值，即不加方向改化的方向观测 值。
第七章 GPS测量数据处理
三维约束平差
星历参数文件包含所有被测卫星的轨道位置信息，根据这些信息
可以计算出任一时刻卫星的位置。
电离层参数和UTC参数文件中，电离层参数用于改正观测
值的电离层影响，UTC参数用于将GPS时间修正为UTC时间.
第七章 GPS测量数据处理
测站信息文件包含测站名、测站号、测站的概略坐标、接收
机号、天线号、天线高、观测的起止时间、记录的数据量、初步定 位成果等。
第七章 GPS测量数据处理
第七章 GPS测量数据处理
精确计算各GPS点的正常高Hr，目前主要有:
GPS水准高程(简称GPS水准)、GPS重力高程和GPS 三角高程等方法 国内外用于GPS水准计算的各种方法主要有：
第七章 GPS测量数据处理
基线向量的解算及网平差
基线处理完成后应对其结果作以下分析和检核：
①观测值残差分析。平差处理时假定观测值仅存在偶然误差。理
论上，载波相位观测精度为1％周，即对Ll波段信号观测误差只有 2mm。因而当偶然误差达1cm时，应认为观测值质量存在系统误差 或粗差。当残差分布中出现突然的跳变时，表明周跳未处理成功。
第七章 GPS测量数据处理
在一个椭球的不同坐标系中转换需要用到四 参数转换，举个例子，在深圳既有北京54坐标 又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到 四参数，计算四参数需要两个已知点。
第七章 GPS测量数据处理
实例： 转换要求： 现在举个例子说明：在珠江有一个测区， 需要完成WGS-84坐标到珠江坐标系（54椭球） 的坐标转换，整个转换过程是这样的：
这种转换方法避免了三维基线网转换成二维基线向量时地面网大地高不准确 引起的尺度误差和变形，保证GPS网转换后整体及相对几何关系的不变性。 转换后，二维基线向量网与地面网之间只存在尺度差和残余的定向差，因 而进行二维约束平差时只要考虑两网之间的尺度差参数和残余定向差参数。
第七章 GPS测量数据处理
GPS基线向量网与地面网联合平差
要点: 首先将三维的GPS基线向量变换为地面坐标系统中
的二维高斯平面坐标差，并称之为二维GPS基线向量。 然后在平面坐标系中对GPS网进行二维平差，求得GPS 点在地面坐标系中的平面坐标．
第七章 GPS测量数据处理
二维约束平差
实际应用中以国家(或地方)坐标系的一个已知点和一个已知基线的方向作为起 算数据，平差时将GPS基线向量观测值及其方差阵转换到国家(或地方)坐 标系的二维平面(或球面)上，然后在国家(或地方)坐标系中进行二维约束 平差。转换后的GPS基线向量网与地面网在一个起算点上位置重合，在一 条空间基线方向上重合。
第七章 GPS测量数据处理
第七章 GPS测量数据处理 需要注意的是:
无论是取一个点的单点定位值作为位置基准，还是按秩亏平差由 式取重心基准，因GPS单点定位值的精度不高，所以，经GPS网 平差后，各个GPS点在WGS-84坐标系中的坐标值精度也较低. 但是，它们相对于网的位置基准，则具有相当高的精度；平差中 求得的点位精度，也就是各个GPS点相对于GPS网位置基准的精 度. 从这个意义上说，该GPS网中各点的坐标并不属于真正的WGS84坐标系，而只是属于一种独立的坐标系统，当然，这个独立坐 标系相应的椭球几何参数与WGS-84坐标系相同.
第七章 GPS测量数据处理
地面起算数据有：
1．某些点在国家坐标系中的大地纬度和大地经度得到。一般是由已 知的高斯平面坐标反算. 2．某些点在国家坐标系中的大地高，因为一般是已知一些点的正常 高(或正高)，需要加上相应的高程异常(或大地水准面差距)才得到 大地高。所以，这些点的大地高往往不能都作为固定值，而只取一 个点的大地高作为起算数据；且已知大地高的GPS点不一定与已知 大地纬度和大地经度的点重合． 3．某些点间的已知空间距离，因为这些空间距离一般也含有误差， 所以也可以当作距离观测值。 4．某些点间在国家坐标系中的大地方位角，通常是为了确定网的方 位基准而给定的.
平差时固定网中某一点的坐标，平差的主要目的是检验 网本身的内部符合精度以及基线向量之间有无明显的系统 误差和粗差，同时为用GPS大地高与公共点正高(或正常高) 联合确定GPS网点的正高(或正常高)提供平差处理后的大地 高程数据.
非自由网平差，又叫约束平差