GPS控制测量内业工作指南

GPS控制测量的内业工作就是指GPS的数据处理，即从原始观测值出发得到最终的测量定位成果。其数据处理过程大致可划分为数据传输、格式转换（可选）、基线解算和GPS网平差四个阶段。这里结合GNSS数据处理软件介绍GPS数据处理的流程。图3-7-5所示为GPS测量数据处理流程。

1.数据传输

GPS测量数据处理的对象是接收机在野外所采集的观测数据。由于在观测过程中，这些数据是存储在接收机的内部存储器或移动存储介质上的。因此，在完成观测后，如果要对它们进行处理分析，就必须先将其下载到计算机，这一数据下载过程即数据传输。在进行数据传输之前，应先设置通信参数。图3-7-6所示为数据传输程序。

2.格式转换

一般来说，不同GPS接收机厂商所定义的专有格式各不相同，有时甚至同一厂商不同型号仪器的专有格式也不相同。专有格式具有存储效率高、各类信息齐全的特点，但在某些情况下，如在一个项目中采用了不同接收机进行观测时，却不方便进行数据处理分析，因为数据处理分析软件能够识别的格式是有限的。

图3-7-5　GPS测量数据处理流程

图3-7-6　数据传输程序

Rinex是一种在GPS测量中普遍采用的标准数据格式，该格式采用文本文件的形式存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。Rinex格式已经成为GPS测量应用中的标准数据格式，几乎所有测量型GPS接收机厂商都能提供将其专有格式文件转换为Rinex格式文件的工具，而且几乎所有的数据分析处理软件都能直接读取Rinex格式的数据。这意味着在实际观测作业中可以采用不同厂商、不同型号的接收机进行混合编队，而数据处理则可以采用某一特定软件进行。图3-7-7所示为格式转换程序。

图3-7-7　格式转换程序

3.基线解算

每一个厂商所生产的接收机都会配备相应的数据处理软件，它们在使用方法上都会有各自不同的特点，但是无论是何种软件，它们在使用步骤上是大体相同的。GPS基线解算的过程如下：

（1）新建项目。在“文件”菜单下拉列表单击“新建”按钮，弹出如图3-7-8所示的对话框。根据要求完成各个项目填写，并单击“确定”按钮。

图3-7-8　“建立项目”对话框

（2）增加观测数据。在“数据输入”菜单下拉列表单击“增加观测数据文件”按钮，弹出如图3-7-9所示的对话框，将采集数据调入软件，单击“全选”按钮后，单击“确定”按钮。

图3-7-9　“选择加入数据文件”对话框

调入完毕后，显示演示网形如图3-7-10所示。

图3-7-10　演示网形

（3）解算基线。导入数据以后，在解算基线向量中，由于实际作业中对采用的作业模式、测量精度等要求都可能有所不同，因此有必要在解算时指定具体的解算条件，在“基线解算”菜单下单击“静态基线处理设置”选项，弹出如图3-7-11所示的对话框，设置采用基线的类型，基线合格的条件及具体指定基线解算的历元间隔、卫星高度角等。

图3-7-11　“基线解算设置”对话框

在“基线解算设置”对话框“设置作用选择”选项组下勾选“全部基线”复选框进行解算，这一解算过程可能等待时间较长，若希望中断处理过程，请单击停止。基线初步解算完成后的网形如图3-7-12所示，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的基线变灰，对灰色基线需要重新解算。

单击“基线简表”按钮可以查看基线解算的情况。在图3-7-13中列出了每条基线的基本信息，每条基线的观测值、同步时间、方差比、中误差、X增量、Y增量、Z增量、距离和相对误差。单击每条基线前面的“＋”号，可以展开每条基线的解算信息。

野外采集的GPS数据在内业处理软件中基线并不一定能一次性解算合格，对质量差的观测数据进行重新解算，单击鼠标右键选择不合格基线，弹出如图3-7-14所示的对话框，一般采取以下三种措施：

1）确定合适的历元间隔。

①对于基线同步观测时间较短时，可缩小历元间隔，让更多的数据参与解算。同步观测时间较长时，要增加历元间隔，让更少的数据参与解算。(www.xing528.com)

图3-7-12　基线解算后网形

图3-7-13　基线解算后基线简表

②数据周跳较多时，要增加历元间隔，这样可跳过中断的数据继续解算。

2）确定合适的高度截止角。

①当基线详解中查看到卫星数目足够多时，可适当增加高度截止角，尽量让高空卫星数据进入解算。

②当基线详解中查看到卫星数目比较少时（最低解算要求四颗以上卫星），应适当降低高度截止角，尽量让多一些卫星数据进入解算。

3）剔除无效历元。双击左侧状态栏观测数据文件中的数据弹出数据编辑框，如图3-7-15所示，红线代表接收机对卫星L1载波信号的跟踪情况，每一条红线对应一颗卫星，卫星序号为图左端所示。红线中断处表示当时卫星信号失锁，为无效历元。

图3-7-14　基线情况

图3-7-15　卫星数据图

无效历元剔除后将变灰，退出数据编辑框，重新解算剔除无效历元后的基线。所述三种基线解算条件只是一个大致的原则，用户可以根据基本原则相互配合合理地进行设置，以使基线解算达到要求。

（4）检查闭合环和重复基线。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“闭合环”查看闭合环的情况，如图3-7-16所示。首先，对同步时段任意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。闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线，或者重解不合格的基线。根据基线解算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。如果闭合环很多，并且不合格的闭合环不影响解算结果，那么可以直接进行平差计算。

图3-7-16　闭合环

4.GPS网平差

基线经质量检核合格后进行GPS网平差。

（1）数据录入。单击“数据输入”菜单中的“坐标数据录入”选项，弹出如图3-7-17所示的对话框，在“请选择”中选中空白框后，空白框就被激活，此时可录入坐标。通过以上操作最终完成已知数据的录入。

图3-7-17　录入已知数据

（2）平差处理。进行整网无约束平差和已知点联合平差，根据以下步骤依次处理，如图3-7-18所示：

1）自动处理：基线处理完成后单击此菜单，软件将会自动选择合格基线组网，进行环闭合差处理（平差时必须单击“自动处理”后才能继续进行解算）。

2）三维平差：进行WGS-84坐标系下的自由网平差。单击“三维平差”后出现三维自由网平差结果，其中包括控制网三维平差中误差、每条基线的三维平差结果和测点的三维平差结果。

3）二维平差：将已知点坐标带入网中进行整网约束二维平差。单击“二维平差”显示结果，结果中包括控制网二维平差中误差、基线的二维平差结果和控制点二维平差结果（控制点的最终结果）。

4）高程拟合：根据“平差参数设置”中的高程拟合方案对观测点进行高程计算。

图3-7-18　GPS网平差结果

网平差完成后可以查看成果报告，至此，一个完整的基线解算成果，以及平差后的各点坐标成果都已经获得，静态解算完成。