GPS数据处理若干技术问题

GPS数据处理的若干技术问题

摘要 gps数据的处理工作非常复杂，对于不同类型的gps接收机一般都有相应的数据处理软件包，不管是何种处理软件，其数据处理的过程和最终目标都是一样的。gpsurvey是美国trimble navigation推出的gps数据处理软件包，它将数据录入、基线解算和网平差等数据处理过程有机地结合在一起，是一个“黑箱”型的软件包，它具有操作方便、功能齐全、处理效率高、界面精美等特点。本方就gps数据处理中的一些问题进行分析探讨，说明gpsurvey软件存在的问题，以及实际解决的方法。 关键词 gps数据处理 基线解算 平差 1引言

gps数据处理与常规测量的数据处理有很大区别，常规测量数据为地面两点间的相对关系量，如边长、角度和高差等。而gps接收机所采集的是接收要天线至卫星的距离（伪距）、卫星的星历、l1/l2载波相位等数据,因而gps数据处理具有计算量大、处理过程复杂，处理方法多样化等特点。

gps数据处理主要分为录入、基线向量解算和gps基线向量与地面网的联合平差三部分。每一部分都要进行大量的数据组织、检验和分析，其间有任何差错都会直接影响gps最终成果的质量。任何计算机软件都很难做到十全十美，目前较为高级的gpsurey软件也同样有一些不足之处，它给数据处理带来许多不便，处理不当将会影响结果精度，甚至造成数据处理返工。所以，如何使用gps处理

软件gpsurvey对gps接收要采集的数据进行合理的组织、加工处理，得到正确的结果是至关重要的。系统要求在windows3.1环境下运行，主要包括gps项目管理、作业计划、数据录入、基线处理、gps网平差、网图功能和实用工具7个组成部分。本文就gps数据处理所遇到的问题和gpsurvey软件本身所存在的问题进行必要的探讨，给出处理的方法。

2gps外业数据输入错误后的内业处理

在外业用gps接收机采集数据时，每一对测时段都要输入测站的天线高和文件名，文件名的前四位即为该点的点名，后四位为观测时段号。在外业进行大量的作业中经常出现将文件名、点名或天线高输入错误的情况，若在观测过程中发现，可在接收机上立即修改，但当本时段观测结束后，就无法在接收机上修改，只能在内业数据处理时解决。有两种处理方法：

第一种方法：利用gpsurvey的数据录入程序，把数据录入方式设置为逐项提示方式，然后根据提示输入正确值。但逐项提示方式录入数据操作比较麻烦，每一步都要求键盘响应后，才往下执行，所以处理效率较低。

第二种方法：利用pctools修改点名，首先利用pctools的rename（改名）功能，修改文件名，然后再利用pctools的word（字处理）把数据文件中第一行的文件名改为正确的文件名即可，然后便可采用全自动或批处理方式录入数据。 3gps网中固定点的选择及其对基线解算结果的影响

在进行gps基线向量解算时，首先在网中确定一个点的wgs-84坐标，作为基线解算的固定点，该固定点在wgs-84系中的精度，将直接影响基线解算结果的精度；美国执行sa以后，在95%的时间城能提供100m以内的导航精度，在99.99%的时间里设定gps的精度在300m以内（wechsler，1990），一般认为执行sa后，单点定位精度为40-120m，而固定点每10m的误差，可产生1ppm的基线相对误差（1），所以提高固定点的点位精度是非常重要的。从下表中可以看出固定点的点位误差对基线结果的影响。表1为同一条基线由于固定点的近似坐标互差30m对基线结果的影响情况。表2为由于基线两端点的近似坐标误差较大引起的基线多值性问题。 从以上两表可以看出，固定点的近似坐标对基结的结果影响较大，所以在解算基线以前，需要有较准确的固定点的坐标。 我们国家没有精确的wgs-84系下的点位坐标，通过基准转换所得到的wgs-84系下的坐标误差又很大，所以，一般都是选待观测gps网中手某一个点做3小时以上的长时间单定位观测或者设站3次以上，每次至小观测2小时，最后把单点定位结果作为该gps网基线解算的固定点，并向网中的其它点传递。作者建议用下述方法来确定固定点在wgs-84系下的点位坐标，通过唐山地区的几个gps网的实践证明，切实可行，不必单独进行固定点的单点定位观测，其具体步骤如下：

a：选择两个同步环（simultaneousloop)的连接点之一作为该gps网的基线解算固定点，如图，选5号点；

b：分别以1、2、3、4、6号点为固定点解算基线1-5、2-5、3-5、4-5、6-5和两同步环内的其他基线；

c：对由两个同步环组成的小网，做无约束平差，取5号点的平差结果，作为该gps网基线解算的固定点。 4用gpsurvey软件解算大面积gps控制网的方法

用gpsurvey软件进行数据处理时，首先需对该gps网建立一个新项目（project），即打开一个新项目，但每个项目最多只能容纳120条基线的解算结果，所以，处理大面积gps控制网的观测数据时，若基线的数目接近120，就应分为几个项目分别进行数据处理，然后把处理好的基线结果文件（.ssf）存放到最后一个项目的trimvec子目录中，进行平差计算。具体方法如下：

a.当解算的基线数目接近120条进，将该项目的数据库文件全部备份起来，以便数据库遭到破坏后，恢复数据库时使用，然后关闭此项目；

b.在desktop下，重新建立一个新项目，然后将前一个项目中的基线结果文件拷贝到当前项目的相应子目录中；

c.把没有解算的gps原始数据文件再录入新建的项目中，继续进行解算，若该项目中的基线数又接近120条，则按上述方法再建新项目，依比类推；

d.所有基线都解算完毕，并且每个项目中的基线的同步环（sim-loop）、异步环（uns-loop）闭合差检查合格后，分别在各项目中，进行基线的选择；

e.把各项目中所选的基线拷贝到最后一个项目或新建的项目中，进行统一平差计算。

在各项目进行gps数据处理时，为保证基线网连接处的精度，项目之间应有几个公共点，便于检查同步环和异步环的闭合差精度。

5gps网中基线的选取

用gpsusrvey软件进行基线解算时，可自动选取基线进行解算。但是用软件自动选取的基线构成的gps基线网，正解的方法是：首先，解算出全部基线，待同步环、异步环闭合差检验合格后，再利用网图（view）功能，手工选取基线，这样便可以得到满意的基线向量网。

同样的一个基线网，选取不嶁的基线，将会影响gps网的平差结果，所以选取基线时，应特别注意，一般要遵循如下基本原则：

a.只选同步图形中的基线，同步图形中的全部基线p按下式计算：

p=n*(n-1)/2式中：n为接收机数；其中基线只有n-1条，所以只能选n-1条；

b.所选的基线其所在的同步环和异步环的闭合差都检验合格； c.尽量选择解算质量好的基线，基线网中不能出现自由基线； d.尽量选择短边，每个点的基线连接边数要基本相同。 注：文章内的图表及公式请以pdf格式查看