差约束平差和联合平差等。
所谓三维平差是指平差在空间三维坐标系中进行。观测值为三维空间中的观测值,解算出的结果为点的三维空间坐标。GPS 网的三维平差,一般在三维空间直角坐标系或三维空间大地坐标系下进行。所谓二维平差,是指平差在二维平面坐标系下进行,观测值为二维观测值,解算出的结果为点的二维平面坐标。
所谓无约束平差,指的是在平差时不引入会造成GPS 网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的GPS 网的无约束平差,一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。所谓约束平差,指的是平差时所采用的观测值完全是GPS 基线向量,而且,在平差时引入了使得GPS 网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。
GPS 网的联合平差,指的是平差时所采用的观测值除了GPS 观测值以外,还采用了地面常规观测值,这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。
3 常遇问题的解决办法
1.如何处理不合格基线
通过设置卫星高度角、采样间隔、有效历元等参数可以对基线进行优化。 1 卫星高度截止角
卫星高度角的截取对于数据观测和基线处理都非常重要,观测较低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁,或者信号在传输路径上受到较大的大气折射影响而导致整周模糊度搜索的失败。但选择较大的卫星高度角可能出现观测卫星数的不足或卫星图形强度欠佳,因此同样不能解算出最佳基线。
一般情况下处理基线中高度截止角默认设置为20度。如果同步观测卫星数太少或者同步观测时间不足,对于短基线来说,可以适当降低高度角后重新试算,这样可能会获得满足要求的基线结果,此时应注意,要求测站的数据要稳
定,且环视条件要好,解算后的基线应进行外部检核(如同步环和异步环检核)以保证其正确性。
如果用默认设置值解算基线失败,且连续观测时间较长、观测的卫星数较多、图形强度因子GDOP值较小,则适当提高卫星的高度角重新进行解算可能会得到较好的结果,这主要是观测环境和低仰角的卫星信号产生了较严重的多路径效应和时间延迟所引起的。
2 采样间隔
一般的接收机具有较高的内部采样率(指野外作业设置的数据采集间隔,由1秒至255秒自由设置,默认为15秒)。而处理基线中并不是所有的数据都参与处理,而是从中根据优化原则选取其中一部分的数据采样进行处理。采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径,而适当增加其采集密度,又是诊断和修复周跳的重要措施,因此在采用快速静态作业或者该基线观测时间较短的情况下,可以适当把采样间隔缩短。
3无效历元
在某些情况下,例如该卫星的健康情况恶劣;或者测站环境不理想、受电磁干扰而导致某些卫星数据信号经常失锁;又或者低仰角的卫星有时会因为卫星信号强度太弱、信噪比较低而导致信号失锁,或者信号在传输路径上受到较大的大气折射影响而导致整周模糊度搜索的失败。此时应该对该卫星的星历进行处理。
通过查看基线详解,可以对卫星观测中周跳的情况进行检查,对于失锁次数较多的卫星或者观测历元数过少的卫星进行剔除。
2如何确定坐标系统
1标准坐标系统
采用标准的WGS-84、北京54以及国家80坐标系可以直接在网平差设置里选择,但是必须按要求输入正确的原点经度(投影中央子午线)。
2自定义坐标系统(或者工程椭球) ① 已知参数
一般的自定义坐标系(或工程椭球)是从标准的国家坐标系转换而来,大多数情形下是对加常数或者中央子午线、投影椭球高重新进行定义,因此必须选择相应的参数,包括所用椭球的参数、加常数、投影中央子午线、投影椭球高等。
② 未知参数
假如是完全独立自定义的工程坐标系,尤其是没有办法与国家点联测、又或者投影变形超过规范要求的,可以选用标准椭球,例如北京54椭球参数,然后采用固定一点和一个方位角的办法来处理。具体方法如下:
采用基线某一端点的单点定位解作为起点,然后用高精度的红外激光测距仪测出到基线另一端点的边长,经过严格的改正后,投影到指定高度(一般是测区的平均高程面),然后假定一个方位角(一般是采用真北方向)算出基线终点的坐标,以此两点作为约束点,然后采用与前面一致的椭球参数,投影椭球高,此时注意原点经度(中央子午线)可以采用测区中央的子午线。这样,一方面使到其变形满足规范要求,另一方面在小比例尺的图上可以与国家标准坐标系联系起来。
工程施工单位经常使用的自定义坐标系统。如果设计单位在测设时候布设了控制点且提供控制坐标成果的情况下。施工单位在使用GPS加密控制点的时候进行网平差就比较简单。我们只需要联测设计院提供的成果进行平差就好。
但是如果设计单位没有提供控制点成果的情况下我们使用GPS进行控制点的观测时,就一定要确定好坐标系统。通常我们选择自定义坐标系统中的第二项即未知参数的情况进行网平差。例如某大桥的控制测量我们布设好控制点后进行观测。数据处理完后进行网平差时。我们就可在某端选取一个点将该点的大地坐标(经纬度)正算成平面直角坐标,然后用高精度的红外激光测距仪测出到基线另一端点的边长,经过严格的改正后,投影到指定高度(一般是测区的平均高程面),然后假定一个方位角(一般是采用真北方向)算出基线终点的坐标,以此两点作为约束点,然后采用与前面一致的椭球参数,投影椭球高,此时注意原点经度(中央子午线)可以采用测区中央的子午线。亦可将该点的平面直角坐标作为约束点,然后在平差选择中选择角度约束指定另外一端点的坐标方位角和距离进行约束平差。
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