现代测量技术系列讲座 3 GPS数据处理-GPS网平差计算

null2. GPS网平差2. GPS网平差GPS数据处理 > GPS网平差nullGPS数据处理2.1 概述2.1 概述GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述GPS基线向量的基准缺失GPS基线向量的基准缺失GPS基线向量中所含基准信息 方位（水平方位、垂直方位）基准和长度基准 均为相对基准 GPS基线向量的基准缺失 缺少位置基准（绝对基准） GPS基线向量为一相对量ABGPS基线向量GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述 > GPS基线向量的基准缺失GPS网平差的内涵GPS网平差的内涵观测值 基线向量及其精度和误差相关信息（参见基线向量解） 结果 待定点的坐标 其它待定参数：尺度、旋转、运动速度 各类精度指标：基线向量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差，参数的精度及误差相关性，点位误差（椭圆）（绝对），基线误差（椭圆）（相对） 作用 发现剔除粗差 确定待定点坐标及其它参数（在指定基准下） 精度评定GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述 > GPS网平差的内涵GPS网平差的类型①GPS网平差的类型①根据进行平差的空间 三维平差 在三维空间中进行 数学模型是严密的 适用于任何网，特别是大规模的网 二维平差 在二维平面上进行 将平面坐标分量与高程分量分离，忽略了两者之间的相关性，数学模型进行了一定的近似 适用于小规模的网GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述 > GPS网平差的类型①GPS网平差的类型②GPS网平差的类型②根据观测值和已知条件的情况 无约束平差 观测值全为GPS观测值 已知条件不使网产生由非观测量所引其的变形 约束平差 观测值全为GPS观测值 已知条件使网产生由非观测量所引其的变形 联合平差 观测观测值除了GPS观测值已外，还包括其它常规几何观测值GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述 > GPS网平差的类型②构网基线的选取构网基线的选取基本原则 独立基线构网 基线选取方法 选取独立基线 选取基线应构成闭合图形 选取合格基线 尽量选取短基线GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述 > 构网基线的选取2.2 GPS网平差的基本数学模型*2.2 GPS网平差的基本数学模型*GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型GPS网平差的观测值①GPS网平差的观测值①单基线解 单条基线 组网基线各基线向量间不存在误差相关性GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型 > 观测值①GPS网平差的观测值②GPS网平差的观测值②多基线解 单时段基线组单时段基线组单时段基线组中的基线单时段基线组中基线间的误差相关信息单时段基线组的方差阵单时段基线组中的基线是误差相关的GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型 > 观测值②GPS网平差的观测值③GPS网平差的观测值③多基线解（续） 组网基线不同时段的基线是误差不相关的GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型 > 观测值③GPS网平差的基本观测方程GPS网平差的基本观测方程观测方程（一条基线）基线向量观测值基线向量观测值的改正数基线向量终点的坐标基线向量起点的坐标GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型 > 基本观测方程GPS网平差的误差方程GPS网平差的误差方程误差方程（一条基线）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的基本数学模型 > 误差方程2.3 GPS网的三维无约束平差2.3 GPS网的三维无约束平差GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差三维无约束平差的内涵三维无约束平差的内涵定义 平差在地心系下进行，平差时不引入使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部约束条件。 作用： 评定GPS网的内部符合精度，发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差 得到GPS网中各个点在地心系（WGS-84/ITRF）系下经过了平差处理的三维空间坐标 为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高（差）数据 调整基线向量观测值的权GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差 > 内涵三维无约束平差的基准问题① *三维无约束平差的基准问题① *自由网平差（最小约束，指定一个起算点） GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差 > 基准问题①三维无约束平差的基准问题② *三维无约束平差的基准问题② *秩亏自由网（例：取重心基准）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差 > 基准问题②三维无约束平差的质量控制① 三维无约束平差的质量控制① 统计假设检验 t检验 方法 目的：确定基线向量中是否存在粗差 2检验 方法 目的 观测值质量 模型质量 约束条件的相容性（在后续处理中使用）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差 > 质量控制①三维无约束平差的质量控制② 三维无约束平差的质量控制② 质量控制 质量评估 残差 距离中误差 质量改进 删除含粗差基线 方差调整GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维无约束平差 > 质量控制②2.4 GPS网的三维约束平差2.4 GPS网的三维约束平差GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差GPS网三维约束平差的目的方法概述GPS网三维约束平差的目的方法概述目的 获取GPS网点在指定坐标系（参心系）下的坐标 评定GPS网的外符合精度 方法 方法一：利用已知参心坐标计算参心系到地心系的转换关系，将已知的参心坐标转换到地心坐标系下，在地心系下进行平差，然后将平差结果转换到参心坐标系 方法二：建立统一模型，直接在参心系下进行平差GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 目的方法概述空间坐标系间的转换关系①*空间坐标系间的转换关系①*布尔沙模型 － 七参数法GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 空间坐标系间的转换关系①空间坐标系间的转换关系②*空间坐标系间的转换关系②*布尔沙模型 － 七参数法（续）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 空间坐标系间的转换关系②空间坐标系间的转换关系③*空间坐标系间的转换关系③*转换参数的确定 原理 通过公共点 – 具有两个不同坐标系坐标的点 至少需要3个公共点 将公共点的坐标差作为伪观测值，确定转换参数 数学模型GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 空间坐标系间的转换关系③空间坐标系间的转换关系④*空间坐标系间的转换关系④*转换参数的确定（续） 数学模型（续）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 空间坐标系间的转换关系④三维约束平差的函数模型①*三维约束平差的函数模型①*观测方程A坐标系为地心系B坐标系为参心系GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 函数模型①三维约束平差的函数模型②*三维约束平差的函数模型②*观测方程（续）GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 函数模型②三维约束平差的函数模型③三维约束平差的函数模型③误差方程及约束条件GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 函数模型③2.5 GPS网的三维联合平差*2.5 GPS网的三维联合平差*GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > GPS网的三维联合平差空间直角坐标与大地坐标的关系①空间直角坐标与大地坐标的关系①由大地坐标转空间直角坐标GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维联合平差 > 直角坐标与大地坐标间关系①空间直角坐标与大地坐标的关系②空间直角坐标与大地坐标的关系②由空间直角坐标转大地坐标GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 直角坐标与大地坐标的关系②空间直角坐标与大地坐标的关系③空间直角坐标与大地坐标的关系③大地坐标与空间直角坐标间的微分关系GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 直角坐标与大地坐标的关系③大地坐标系下的误差方程大地坐标系下的误差方程GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 大地坐标系下的误差方程与地面观测数据的融合①与地面观测数据的融合①空间距离观测值 观测值与坐标的关系 观测值与坐标的微分关系 误差方程GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 与地面观测数据的融合①与地面观测数据的融合②与地面观测数据的融合②大地方位角 观测值与坐标的关系GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 与地面观测数据的融合②与地面观测数据的融合③与地面观测数据的融合③大地方位角 观测值与坐标的微分关系GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 与地面观测数据的融合③与地面观测数据的融合④与地面观测数据的融合④大地方位角 误差方程GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 与地面观测数据的融合④与地面观测数据的融合⑤与地面观测数据的融合⑤椭球面上的方向观测值 观测值与大地方位角的关系 误差方程ijNijGPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 与地面观测数据的融合⑤联合平差的难点联合平差的难点GPS观测值与地面常规观测值间的精度关系GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网的三维约束平差 > 联合平差的难点2.6 利用GPS建立独立坐标系*2.6 利用GPS建立独立坐标系*GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系独立坐标系的特点独立坐标系的特点中央子午线通常为通过当地中央地带的经线 投影面通常为平均高程面 坐标轴的指向根据需要确定 可能还存在一定的尺度变化GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系 > 独立坐标系的特点参心坐标系到独立坐标系的转换①参心坐标系到独立坐标系的转换①步骤 将参心坐标按要求投影到指定的投影面上 在平面上采用相似变换、拓扑变换等方法将坐标转换到独立坐标系上GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系 > 参心系到独立系的转换①参心坐标系到独立坐标系的转换②参心坐标系到独立坐标系的转换②指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法 椭球膨胀法 在不改变扁率（偏心率）的前提下，改变椭球的长半轴，使改变后的椭球面与平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。椭球膨胀法dN=h +GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系 > 参心系到独立系的转换②参心坐标系到独立坐标系的转换③参心坐标系到独立坐标系的转换③指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法 椭球平移法 不改变椭球形状，将椭球沿局部中心所在法线进行平移，使椭球面与平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。椭球平移法椭球平移法GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系 > 参心系到独立系的转换③参心坐标系到独立坐标系的转换④参心坐标系到独立坐标系的转换④指定参考椭球和投影高程面的平面坐标计算方法 平面上的坐标变换方法 相似变换 拓扑变换GPS数据处理 > GPS网平差 > 利用GPS建立独立坐标系 > 参心系到独立系的转换④2.7 GPS网平差的质量控制2.7 GPS网平差的质量控制GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的质量控制观测值（基线向量）质量的检验①观测值（基线向量）质量的检验①方法 残差检验 处理方法 删除劣质基线基线 对劣质基线降权GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的质量控制 > 观测值质量的检验①观测值（基线向量）质量的检验②观测值（基线向量）质量的检验②规范要求GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的质量控制 > 观测值质量的检验②相邻点距离中误差的检验相邻点距离中误差的检验规范要求GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的质量控制 > 相邻点距离中误差的检验起算点质量的检验起算点质量的检验方法 方差因子检验（  2检验） 检验约束平差的验后方差因子与无约束平差的验后方差因子是否一致。 检查点法 符合路线法GPS数据处理 > GPS网平差 > GPS网平差的质量控制 > 相邻点距离中误差的检验