现代测量技术系列讲座3GPS数据处理-GPS网平差计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,2. GPS,网平差,GPS数据处理 > GPS网平差,1,,GPS数据处理,2,,2.1,,概述,GPS数据处理 > GPS网平差 > 概述,3,,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,A,B,GPS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,4,,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,5,,GPS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①,6,,GPS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②,7,,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,8,,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,9,,GPS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①,10,,GPS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②,11,,GPS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③,12,,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,13,,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,14,,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,15,,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,16,,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①,17,,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②,18,,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①,19,,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②,20,,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,21,,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,22,,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①,23,,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②,24,,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③,25,,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④,26,,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①,27,,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②,28,,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③,29,,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,30,,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①,31,,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②,32,,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③,33,,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,34,,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①,35,,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②,36,,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③,37,,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④,38,,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,i,j,N,,,ij,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,⑤,39,,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,40,,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,41,,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,42,,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①,43,,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,d,N=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②,44,,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③,45,,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④,46,,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,47,,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①,48,,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②,49,,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,50,,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,51,,。