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1、 GPS数据内业处理数据内业处理(实训实训)一、目的一、目的熟悉南方GPS数据处理软件的使用；掌握GPS数据处理的方法步骤。二、方法步骤二、方法步骤（一）基线向量解算（一）基线向量解算在桌面上双在桌面上双击击“南方南方测绘测绘 GPS GPS数据数据处处理理”图标图标或或单击单击“开始开始”“”“程序程序”“”“南方南方测绘测绘 GPS 4.4000 GPS 4.4000 数据数据处处理理”“GPS”“GPS数据数据处处理理”打开打开GPSGPS数据数据处处理理软软件，件，GPSGPS数据数据处处理理软软件界面如下件界面如下图图4141所示。所示。图41南方GPS数据处理界面 如果如果该处该处
2、理理软软件件为为演示版，演示版，则则必必须须要求注册，注册要求注册，注册方法方法为单击为单击“帮助帮助”“注册注册”打开如下打开如下图图4242所示界面。所示界面。图图4242南方南方GPSGPS数据数据处处理理软软件注册界面件注册界面 在使用单位中任意输入使用单位名称，在使用单位中任意输入使用单位名称，Email中输入电子邮箱，电中输入电子邮箱，电子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入16位长的数字或英语字母。位长的数字或英语字母。如果注册功能栏出现如果注册功能栏出现“Sth 解算解算”字样后，单击字样后，单击“退出退出”按钮即可完成按钮即可完成注册。注
3、册。新建新建项项目，在菜目，在菜单栏单击单栏单击“文件文件”“新建新建”或在工具或在工具栏单击栏单击按按钮钮打开如下打开如下图图4343所示界面：所示界面：在上述界面中依次填入或在上述界面中依次填入或选选上上项项目属性描述，目属性描述，单击单击确确定即可。定即可。图43项目建立对话框然后会弹出如下图然后会弹出如下图44所示的界面：所示的界面：图图44建立建立项项目后的目后的软软件界面件界面 添加外添加外业业GPS数据文件在菜数据文件在菜单栏单击单栏单击“数据数据输输入入”“增加增加观测观测数据文件数据文件”或在工具或在工具 栏单击栏单击图标，打下如下图图标，打下如下图45所示的界面。所示的界面
4、。图图45加入外加入外业观测业观测数据文件数据文件对话对话框框选择选择路径中路径中选选中存放中存放GPS外外业业数据文件的文件数据文件的文件夹夹，然后在文件列表，然后在文件列表中中选选中所需要的数据文件，然后中所需要的数据文件，然后单击单击确定。确定。弹出数据录入进度条如图46 所示：图46处理进度然后稍等片刻，调入完毕后，网图如下图 3-5 所示：5、数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对高度数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对高度截至角和历元间隔进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的方差比。截至角和历元间隔进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的方差
5、比。历元间隔中的左边第一个数字历元项为解算历元，第二项为数据采集历元。历元间隔中的左边第一个数字历元项为解算历元，第二项为数据采集历元。当解算历元小于采集历元时，软件解算采用采集历元，反之则远用设置的当解算历元小于采集历元时，软件解算采用采集历元，反之则远用设置的解算历元。解算历元。“编辑编辑”中的数字表示误差放大系数，参考卫星可进行选择，中的数字表示误差放大系数，参考卫星可进行选择，一般默认为自动选择接收信号效果最好的卫星，最小历元和最大历元数为一般默认为自动选择接收信号效果最好的卫星，最小历元和最大历元数为限制解算的数据，一般可设为默认值即可。限制解算的数据，一般可设为默认值即可。“合格解
6、选择合格解选择”为设置基线解的方法。分别有为设置基线解的方法。分别有“双差固定解双差固定解”、“双双差浮点解差浮点解”、“三差解三差解”三种，默认设置为双差固定解，为最好的解算精三种，默认设置为双差固定解，为最好的解算精度。度。解算基解算基线详线详解解 选择选择解算全部基解算全部基线线，有自，有自动计动计算算进进度条度条显显示如下示如下图图47所示所示这一解算过程可能等待时间较长，处理过程若想中断，请点击停止。基线处理完全结束后，网图如下图，颜色已由原来的绿色变成红色或灰色。基线双差固定解方差比大于 3 的基线变红(软件默认值 3)，小于 3 的基线颜色变灰色。灰色基线方差比过低，可以进行重解
7、。例如对于基线“G5041801G5011801”，用鼠标直接在网图上双击该基线，选中基线由实线变成虚线后弹出基线解算对话框如图48，在对话框的显示项目中可以对基线解算进行必要的设置。图图 47 处理进度处理进度（二）、闭合环和重复基线检查（二）、闭合环和重复基线检查 待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与平差），在平差），在“闭合环闭合环”窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差
8、要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜索闭合差要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜索所有的同步、异步闭合环。所有的同步、异步闭合环。有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示“外业成果质量检核标准外业成果质量检核标准”（页），或者参照有关国家规范。（页），或者参照有关国家规范。搜索搜索闭闭合合环环点左点左边边状状态栏态栏中中闭闭合合环环，有下，有下图显图显示示闭闭合差：合差：从上从上图图中看出，此网所有的同步中看出，此网所有的同步闭闭合合环环均小于均小于 10ppm，小于四等网（小于四等网（10ppm）的要求。）的
9、要求。图 51 闭合环 闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的原则方法请查看使用提示）。点击原则方法请查看使用提示）。点击“基线简表基线简表”状态栏重状态栏重新算。根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些新算。根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些基线进行重新解算，具有多次观测基线的情况下可以不使基线进行重新解算，具有多次观测基线的情况下可以不使用或者删除该基线。当出现孤点（即该点仅有一条合格基用或者删除该基线。当出现孤点（即该点仅有一条合格基线相连）的情况下，必须野外重测该基线或者闭合环。线相连）的情况下，必须野外重测该基线
10、或者闭合环。（三）网平差计算（三）网平差计算数据数据录录入：入：输输入已知点坐入已知点坐标标，给给定定约约束条件。束条件。本例控制网中本例控制网中 MJSMJS为为已知已知约约束点在点束点在点击击“数据数据输输入入”菜菜单单中的中的“坐坐标标数据数据 录录入入”弹弹出出对话对话框如框如图图5353，在，在“请选择请选择”中中选选中中“MJS”MJS”，单击单击“MJS”MJS”对对应应的的“北北 向向 X”X”的空白框后，空白框就被激活，此的空白框后，空白框就被激活，此时时可可录录入坐入坐标标。通。通过过以上操作以上操作最最终终完成已知数完成已知数 据的据的录录入。入。平差平差处处理：理：进进
11、行整网无行整网无约约束平差和已知点束平差和已知点联联合平差。根据以下步合平差。根据以下步骤骤依依次次处处理。理。（1 1）自）自动处动处理：基理：基线处线处理完后点此菜理完后点此菜单单，软软件将会自件将会自动选择动选择合格基合格基线线组组网，网，进进行行环闭环闭合差。合差。（2 2）三）三维维平差：平差：进进行行 WGS-84 WGS-84 坐坐标标系下的自由网平差。系下的自由网平差。（3 3）二）二维维平差：把已知点坐平差：把已知点坐标带标带入网中入网中进进行整网行整网约约束二束二维维平差。但要平差。但要注意的是，当已知点注意的是，当已知点 的点位的点位误误差太大差太大时时，软软件会提示如件
12、会提示如图图 54 54 所示。在所示。在此此时时点点击击“二二维维平差平差”是不能是不能进进行行计计 算的。用算的。用户户需要需要对对已知数据已知数据进进行行检检合。合。图图 54 54 错误错误提示窗口提示窗口 注：如果在注：如果在“平差参数平差参数设设置置”中取消中取消“进进行已知点与坐行已知点与坐标标系系检查检查”项项目，目，则则不不弹弹出如出如图图5454所示的所示的错误错误提示，提示，该项该项的的设设置在置在“设设置置”“”“平差参数平差参数设设置置”下，其下，其对话对话框如框如图图5555所示。如果有确定的坐所示。如果有确定的坐标标系系统统参数，参数，为为了避免出了避免出现现错误
13、错误，建，建议选议选中些中些项项。图图5555平差参数平差参数设设置置（4）高程拟合：根据）高程拟合：根据“平差参数设置平差参数设置”中的高程中的高程拟合方案对观测点进行高程计算拟合方案对观测点进行高程计算 注：注：“网平差计算网平差计算”的功能可以一次实现以上几个的功能可以一次实现以上几个步骤步骤。平差后的成果平差后的成果平差后的成果如平差后的成果如图图5656所示所示图图5656平差后成果平差后成果预览预览（四）成果输出（四）成果输出 如果用如果用户户想将平差成果想将平差成果输输出，出，则则可以在可以在“成果成果”菜菜单单下点下点击击“平差平差报报告（文本告（文本文档）文档）”如如图图59
14、59所示，将平差所示，将平差报报告告输输出，点出，点击击“网平差成果网平差成果”可可输输出控制点坐出控制点坐标标成果和控制网成果和控制网图图等，具体操作如等，具体操作如图图6060所示。所示。图60网平差成果输出对话框 谢谢！常见问题分析1.关于GPS精度控制据全球定位系统（GPS）测量规范的要求，从三大部分去的评估与分析测量成果即：基线质量检核，外业成果质量检核和平差成果分析三大部分。1.基线质量检核在基线质量检核前应该先明确外业控制测量所要求达到的等级。根据规范规定各等级网相邻点间基线长度精度用以下公式表示：a2（bD）21/2 其中，标准差，mm a固定误差，mm b比例误误差系数 D-
15、相邻点的距离，KM 规范中规定在进行C级以下各级GPS网解算中，15KM内的基线，须采用双差固定解。15KM以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。一般GPS商用软件在进行基线处理前要对基线处理进行设置。GPS处理软件默认的双差固定解合格基线方差比（ratio）大于，一般说来在基线10公里以内，基线方差比满足此条件，可以认为是符合规范中等级网的测量要求的。随着基线长度的增加，其中误差也相对会有所增加。如果仅作为加密控制，或者要求较低的情况下也可以相对方宽条件，例如方差比为2.0，这都是符合规范规定的。2.外业成果质量检核 外业质量检核是确保预期平差精度要求的重要环节：（1）重负基
16、线边检核。在C级以下各级GPS网基线处理，复测基线的长度较差ds应小于相应级别规定精度的22倍。而其中任一时段的结果与各时段平均值之差不能超过相应级别的规定精度。（2）同步环闭合差检核。规范中对同步闭合环的要求为 Wx3/5 Wy3/5 Wz3/5 各级同步环闭合差规定表如下：等级限差类型 二等 三等 四等 一级 二级 坐标分量相对闭合差 2.0 3.0 6.0 9.0 9.0 环线全长相对闭合差 3.0 5.0 10.0 15.0 15.0 例如，静态处理软件中采用环线全长相对闭合差作为同步环的检核指标，当要求的控制网为四等控制网时，同步环的的限差应该在10ppm以内。（3）异步环闭合差检核
17、 Wx3n Wy3n Wz3n Ws=(Wx2+Wy2+Wz2)式中：n-闭合环边数 3.平差成果分析 规范中各级网的基线边相对中误差要求如下：等级 平均距离（km）A(MM)B(1X106)最弱边相对中误差 二等 9 10 2 1/120000 三等 5 10 5 1/80000 四等 2 10 10 1/45000 专业的3S站 一级 1 10 10 1/20000 二级 1 10 20 1/10000 注：（1）A为基线边的固定误差，B为比例误差系数（1X106）（2）相邻点最小平均距离为平均距离的1/2-1/3；最大距离应为平均距离的23倍。（3）当边长小于200M时，边长中误差应小于
18、20mm。对于静态处理软件的平差成果分析为:（1）在检核完同步环的基础上作自由网平差后，根据自由网平差的点位中误差、相对中误差、误差椭圆等指标参照设计要求和规范评估自由网精度。例如，若自由网的最弱边相对中误差为1/58756，参照上表可知，此控制网的相对精度至少能够符合城市四等控制网规范。（2）检验自由网的基线观测量是否含有粗差；采用T分布在置信水平接近99.7%时进行检验，要求自由网平差各基线向量的改正数不应超过该等级基线距离中误差的3倍。（3）把已知点带入平差后检验平差已知点的精度及其引起的GPS网变形。已知点带入平差的检核方法和自由网检核基本一至。注：若自由网精度很高而二位约束平差的精度却很不理想，在这种情况下一般是已知点的兼容性不好或者是测量过程中三角架有挪动，也有可能控制点精度不高等原因引起的。二位约束平差是采用强制性的约束，对于起算数据要求有很高的内符合精度，即自身是兼容性的，否则将引起整个GPS网的扭曲和变形，从而损害GPS网的精度。已知点兼容性不好可能有几个原因造成的：（1）已知点精度不够（2）已知点不是一个整体网 注：通常控制网不是通一个时期，采用同样的观测方法、同样的起算数据进行处理的控制网的精度也很有可能不一致，甚至不在同一系统。在实际工作中，尤其采用城市独立坐标系、工程独立坐标系时常会有这样的情形。（3）点位资料不正确（4）点位位置不正确