中海达后处理软件解算方法资料课件.ppt

1、GPS后处理软件（中海达）简介一、软件的安装与运行一、软件的安装与运行二、项目的建立与数据的导入二、项目的建立与数据的导入三、基线的解算三、基线的解算四、四、GPS网的平差网的平差一、软件的安装与运行一、软件的安装与运行 软件的安装软件的安装HDS2003数据处理软件包可从光碟和硬盘中直接数据处理软件包可从光碟和硬盘中直接安装。安装执行程序安装。安装执行程序SETUP.EXE必须在必须在WINDOWS 9X/NT/2000系统下运行，软件的安装系统下运行，软件的安装步骤如下步骤如下:运行安装目录下光盘上的运行安装目录下光盘上的SETUP.EXE文件，文件，开始出现语言选择，如开始出现语言选择，

2、如(图图1-1)。可以选择中文，中文（台湾）和英文，这里选择中可以选择中文，中文（台湾）和英文，这里选择中文，确定后出现安装封面如图文，确定后出现安装封面如图1-2完成后出现图完成后出现图1-3单击单击“下一步下一步”继续，出现（图继续，出现（图1-4）该窗口请用户阅读该窗口请用户阅读最终用户的许可协议最终用户的许可协议，您只，您只有选择有选择“是是”，才可以继续安装过程，选择，才可以继续安装过程，选择“是是”，出现出现(图图1-5)该窗口将让用户选择静态处理软件的安装路径。该窗口将让用户选择静态处理软件的安装路径。可以通过可以通过“浏览浏览”来更改安装路径，单击来更改安装路径，单击“下一下一

3、步步”钮，出现图钮，出现图1-6该窗口显示您希望选择的安装类型，有该窗口显示您希望选择的安装类型，有“典型的典型的”，“简洁的简洁的”，“特特定的定的”三种类型，可根据不同的需要选择安装类型三种类型，可根据不同的需要选择安装类型1.典型的：可安装完全的典型的：可安装完全的GPS后处理软件以及后处理软件以及HDS2003的演示数据。的演示数据。2.简洁的：只安装完全的简洁的：只安装完全的GPS后处理软件，仅仅没有演示数据。后处理软件，仅仅没有演示数据。3.特定的：可以对安装的组件进行选择，包括典型安装的组件和其他类特定的：可以对安装的组件进行选择，包括典型安装的组件和其他类型的演示数据。型的演示

4、数据。一般用户可以选择默认值，即一般用户可以选择默认值，即“典型的典型的”，直接按，直接按“下一步下一步”出现出现选择程序组对话框（图选择程序组对话框（图1-8）所示：）所示：该窗口显示了程序将在该窗口显示了程序将在WINDOWS的的“开始开始”菜单程序中添菜单程序中添加的程序组名称，一般不需改动默认值加的程序组名称，一般不需改动默认值“HDS2003 GPS数数据处理软件包据处理软件包”，单击，单击“下一步下一步”继续，出现安装进度界面继续，出现安装进度界面图（图（1-9）软件的运行软件的运行双击桌面快捷方式双击桌面快捷方式 ，即可，即可。界面如下：界面如下：二、项目的建立与数据的导入二、项

5、目的建立与数据的导入1、新建项目、新建项目 执行执行“开始开始”菜单的菜单的“HDS2003数据处理软件包数据处理软件包”，启动后处理软件启动后处理软件(图图2-1)选择选择“项目项目”“新建项目新建项目”进入任务设置窗口。在进入任务设置窗口。在“项目名项目名称称”中输入项目名称，可以选择项目存放的文件夹，中输入项目名称，可以选择项目存放的文件夹，“项目文项目文件件”中显示的是现有项目文件的路径，按中显示的是现有项目文件的路径，按“确定确定”完成新项目完成新项目的创建工作。的创建工作。系统将弹出项目属性设置对话框，用户可以设置项目的系统将弹出项目属性设置对话框，用户可以设置项目的细节，坐标系统

6、和七参数，如（图细节，坐标系统和七参数，如（图2-3）：）：2、导入数据、导入数据 任务建完后，开始加载任务建完后，开始加载GPS数据观测文件。选择数据观测文件。选择“文件文件”“导入导入”，（图，（图2-4）在弹出的对话框中选择需要加载的数）在弹出的对话框中选择需要加载的数据类型，按据类型，按“确定确定”或者双击选择进入文件选择对话框，如或者双击选择进入文件选择对话框，如图图2-5所示：所示：选择选择*.ZHD文件，如图文件，如图2-6所示，可以按所示，可以按“CTRL”或或“SHIFT”键进行多选，单击键进行多选，单击“打开打开”，将数据文件读入。，将数据文件读入。录入数据后的窗口如（图录

7、入数据后的窗口如（图2-7）三、基线的解算三、基线的解算1 1、设置设置 当数据加载完成后，系统会显示所有的当数据加载完成后，系统会显示所有的GPS基线向量，基线向量，各条基线的有相关信息暂时为空。同时，综合网图会显示整各条基线的有相关信息暂时为空。同时，综合网图会显示整个个GPS网的情况。下一步进行基线处理，单击菜单网的情况。下一步进行基线处理，单击菜单“静态基静态基线线”“处理全部基线处理全部基线”。处理之前做一些必要的设置。处理之前做一些必要的设置。历元间隔历元间隔 所谓历元间隔，就是在基线处理时，软件从原始所谓历元间隔，就是在基线处理时，软件从原始观测数据中抽取数据的间隔。如图所示：观

8、测数据中抽取数据的间隔。如图所示：多大的采样间隔合适呢多大的采样间隔合适呢？通常认为，对于短边，通常认为，对于短边，且观测时间较短时，可适当缩小采样间隔，而对于长且观测时间较短时，可适当缩小采样间隔，而对于长边，可适当增大采样间隔。边，可适当增大采样间隔。比如，对于比如，对于2公里以内的公里以内的静态基线，而观测时间又在静态基线，而观测时间又在20分钟以内时，我们可设分钟以内时，我们可设置采样间隔为置采样间隔为5秒。但基线较长时，通常可增大采样秒。但基线较长时，通常可增大采样间隔，可达到间隔，可达到60秒或秒或120秒。秒。为什么还需要在野外观测时，设置比较小的采为什么还需要在野外观测时，设置

9、比较小的采样间隔呢？样间隔呢？这是因为，当遇到不太好的数据时，由这是因为，当遇到不太好的数据时，由于观测数据具有一定的随机性以及软件本身的功能于观测数据具有一定的随机性以及软件本身的功能所限，通过修改历元间隔后重新处理基线，往往能所限，通过修改历元间隔后重新处理基线，往往能改善处理结果。软件缺省的历元间隔是改善处理结果。软件缺省的历元间隔是60秒。秒。高度截止角高度截止角 高度截止角用来限制高度比较低的卫星数据，使其不参高度截止角用来限制高度比较低的卫星数据，使其不参与基线解算。与基线解算。由于大气层对高度比较低的卫星信号的影响比较复杂，由于大气层对高度比较低的卫星信号的影响比较复杂，难以用模

10、型进行改正，又由于高度比较低的信号容易受到如难以用模型进行改正，又由于高度比较低的信号容易受到如多路径、电磁波等各种因素的影响，因此，它们的信号质量多路径、电磁波等各种因素的影响，因此，它们的信号质量通常也比较低。所以，在数据处理中，通常将它们剔除。当通常也比较低。所以，在数据处理中，通常将它们剔除。当然，高度截止角的设置还要视观测站点周围的环境如何。默然，高度截止角的设置还要视观测站点周围的环境如何。默认的高度截止角为认的高度截止角为20度。度。参考卫星参考卫星 由于双差观测值是单差观测值在卫星之间进行差分形成的，由于双差观测值是单差观测值在卫星之间进行差分形成的，所以在组成双差观测值时，为

11、了方便处理，软件采用选取参考所以在组成双差观测值时，为了方便处理，软件采用选取参考卫星的方法。默认的设置是卫星的方法。默认的设置是自动方式自动方式。这时，。这时，软件会选取观测软件会选取观测数据最多、而且高度角较高的卫星作参考卫星。数据最多、而且高度角较高的卫星作参考卫星。但由于观测条但由于观测条件的影响，这样的选择未必最合理，当参考卫星选取不当时，件的影响，这样的选择未必最合理，当参考卫星选取不当时，会影响基线处理结果。这时，就需要用户根据观测数据状况重会影响基线处理结果。这时，就需要用户根据观测数据状况重设参考卫星。在重设参考卫星时，首先根据卫星预报、野外观设参考卫星。在重设参考卫星时，首

12、先根据卫星预报、野外观测记录、前面基线处理的结果状况综合进行选择。测记录、前面基线处理的结果状况综合进行选择。如任意选择如任意选择一颗根本没有观测到的卫星是没有意义的。一颗根本没有观测到的卫星是没有意义的。粗差容忍系数粗差容忍系数 在数据处理的过程中，常常要将一些不合格的在数据处理的过程中，常常要将一些不合格的数据当作粗差剔除。当观测值偏离模型值超过（粗数据当作粗差剔除。当观测值偏离模型值超过（粗差容忍系数差容忍系数RMS）时，就认为这组观测值为粗差。）时，就认为这组观测值为粗差。可见，这个系数太大或者太小都会影响观测数据剔可见，这个系数太大或者太小都会影响观测数据剔除的标准。通常情况下，不需

13、要修改这个参数。除的标准。通常情况下，不需要修改这个参数。默默认的设置为认的设置为3.5。最小历元数和最大历元数最小历元数和最大历元数 在基线处理过程中，软件会将观测连续历元在基线处理过程中，软件会将观测连续历元数不超过最小历元数的数据段剔除。软件要求最数不超过最小历元数的数据段剔除。软件要求最小历元数大于或等于小历元数大于或等于2。默认值为。默认值为5。最大历元数与软件在基线处理时分配的内存最大历元数与软件在基线处理时分配的内存有关。默认值为有关。默认值为999。对流层、电离层设置对流层、电离层设置 下图所示为对流层、电离层设置对话框。一般情下图所示为对流层、电离层设置对话框。一般情况下，不

14、需要更改其设置。况下，不需要更改其设置。2、基线解算、基线解算 处理过程中，处理过程中，显示整个基线处显示整个基线处理过程的进度，理过程的进度，如图（如图（2-9）所示。）所示。从中也可以看出从中也可以看出每条基线的处理每条基线的处理情况。情况。基线解算的时基线解算的时间由基线的数目、间由基线的数目、基线观测时间的长基线观测时间的长短、基线处理设置短、基线处理设置的情况，以及计算的情况，以及计算机的速度决定。处机的速度决定。处理全部基线向量后，理全部基线向量后，基线列表窗口中会基线列表窗口中会列出所有基线解的列出所有基线解的情况，网图中原来情况，网图中原来未解算的基线也由未解算的基线也由原来的

15、浅色改变为原来的浅色改变为深色，如图所示。深色，如图所示。基线处理结果检验基线处理结果检验 基线解算后，可以通过基线解算后，可以通过RATIO、RDOP、RMS和数据删除率这几个质量指标来衡量基线解算的质和数据删除率这几个质量指标来衡量基线解算的质量。通常认为，若量。通常认为，若RMS 偏大，则说明观测值质量较偏大，则说明观测值质量较差。若差。若RDOP 值较大则说明观测条件较差。需要说值较大则说明观测条件较差。需要说明的是，它们只具有某种相对意义，即它们数值的明的是，它们只具有某种相对意义，即它们数值的高低不能绝对的说明基线质量的高低。高低不能绝对的说明基线质量的高低。1）RMS RMS 即

16、均方根误差（即均方根误差（Root Mean Square），即：），即：fnPVVRMST其中：其中：V为观测值的残差；为观测值的残差；P为观测值的权；为观测值的权；n-f为观为观测值的总数减去未知数个数。测值的总数减去未知数个数。RMS表明了观测值的表明了观测值的质量。质量。RMS越小，观测值质量越好；反之，表明观越小，观测值质量越好；反之，表明观测值质量越差测值质量越差。它不受观测条件（如卫星分布好坏）。它不受观测条件（如卫星分布好坏）的影响。依照数理统计的理论，观测值误差落在的影响。依照数理统计的理论，观测值误差落在1.96 倍倍RMS 的范围内的概率是的范围内的概率是95%。2）RA

17、TIO RATIO即整周模糊度分解后，次最小即整周模糊度分解后，次最小RMS与最小与最小RMS的的比值。即：比值。即：minsecRMSRMSRATIO RATIO 反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性，这反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性，这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件的好坏有关。条件的好坏有关。RATIO是反映基线质量好坏的最关键值，是反映基线质量好坏的最关键值，通常情况下，要求通常情况下，要求RATIO值大于值大于3。3）数据删除率）数据删除率 在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一在基线解算时，如果

18、观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值被删除观测值的数量与观测值的总数的比值就是所谓的数据删除率就是所谓的数据删除率。数据删除率从某一方面反映出了数据删除率从某一方面反映出了GPS 原始观测原始观测值的质量。值的质量。数据删除率越高，说明观测值的质量越数据删除率越高，说明观测值的质量越差差。4）RDOP RDOP 值指的是在基线解算时，待定参数的协因值指的是在基线解算时，待定参数的协因数阵的迹的平方根，即：数阵的迹的平方根，即：)(QtrRDOP RDOP 值的大小与基线位

19、置、卫星在空间中的值的大小与基线位置、卫星在空间中的几何分布及运行轨迹（即观测条件）有关。当基线几何分布及运行轨迹（即观测条件）有关。当基线位置确定后，位置确定后，RDOP 值就只与观测条件有关了。而值就只与观测条件有关了。而观测条件又是时间的函数，因此实际上对与某条基观测条件又是时间的函数，因此实际上对与某条基线向量来讲，其线向量来讲，其RDOP 值的大小与观测时间段有关。值的大小与观测时间段有关。RDOP 表明了表明了GPS 卫星的状态对相对定位的影卫星的状态对相对定位的影响，即取决于观测条件的好坏，它不受观测值质量响，即取决于观测条件的好坏，它不受观测值质量好坏的影响。好坏的影响。1 1

20、、平差前的设置平差前的设置 在基线处理完成后，需要对基线处理成果进行检核。我在基线处理完成后，需要对基线处理成果进行检核。我们假定所有参与解算的基线都合格，通常情况下，如观测条件们假定所有参与解算的基线都合格，通常情况下，如观测条件良好，一般一次就能成功处理所有的基线。良好，一般一次就能成功处理所有的基线。首先在管理区中转换到首先在管理区中转换到“站点站点”，在树形视图右边双击，在树形视图右边双击“观观测站点测站点”中的已知点，再在属性区中选择中的已知点，再在属性区中选择“修改修改”标签，进入测标签，进入测站坐标设置，如果是采用二维平差，则固定方式采用站坐标设置，如果是采用二维平差，则固定方式

21、采用XY或或XYH方式输入，如果是三维平差，则选中方式输入，如果是三维平差，则选中BL或或BLH方式输入。方式输入。如果只做高程拟合，则选择如果只做高程拟合，则选择H，选择好后在对应的格中输入已，选择好后在对应的格中输入已知的坐标值，相应的精度可以填在后面，并将是否固定中选择知的坐标值，相应的精度可以填在后面，并将是否固定中选择是（是（不选择表示固定坐标不能生效，网平差时将不使用不选择表示固定坐标不能生效，网平差时将不使用）。同）。同样方法把所有的已知点坐标都输入完毕。如图样方法把所有的已知点坐标都输入完毕。如图 2-11。四、四、GPSGPS网的平差网的平差选择菜单选择菜单“网平差网平差”“

22、网平差设置网平差设置”，进入，进入“网平差设网平差设置置”窗口，确认选择了窗口，确认选择了“二维平差二维平差”选项，若需要进行选项，若需要进行高程拟合，则需确认选择高程拟合，则需确认选择“水准高程拟合水准高程拟合”，如图，如图2-12所所示，示，需要注意的是：中央子午线的必须设置正确。需要注意的是：中央子午线的必须设置正确。也可也可以在以在“坐标系管理坐标系管理”中设置中央子午线等参数。中设置中央子午线等参数。2、进行网平差、进行网平差 执行菜单执行菜单“网平差网平差”下的下的“进行网平差进行网平差”，软件会按照上一节的设置进行平差或高程拟合。软件会按照上一节的设置进行平差或高程拟合。“观测站

23、点观测站点”窗口下对应的每一个观测站点中，窗口下对应的每一个观测站点中，“自由误差自由误差”为自由网平差结果误差，为自由网平差结果误差，“二维误二维误差差”为二维平差结果误差，为二维平差结果误差，“三维误差三维误差”为三维为三维平差结果误差，平差结果误差，“拟合误差拟合误差”为水准高程拟合结为水准高程拟合结果误差。见下图（图果误差。见下图（图2-13）3、成果输出、成果输出 假定这样的网平差结果是满足用户要求的，因此我们将假定这样的网平差结果是满足用户要求的，因此我们将它打印输出，并作为成果提交。执行它打印输出，并作为成果提交。执行“处理报告处理报告”菜单下的菜单下的“网平差网平差”，如（图，

24、如（图 2-14）平差结果中的全部内容输出成一个平差结果中的全部内容输出成一个HTML报告形式，如图报告形式，如图（2-15）五、五、GPSGPS星历预报星历预报 卫星预报就是根据卫星预报就是根据GPS卫星接收机接收的卫星历卫星接收机接收的卫星历书数据，向用户报告未来特定位置、特定时段的卫书数据，向用户报告未来特定位置、特定时段的卫星分布情况。从而有计划选择适合测量的时段进行星分布情况。从而有计划选择适合测量的时段进行GPS外业数据采集，提高野外作业和数据利用的效外业数据采集，提高野外作业和数据利用的效率。率。1、历书数据的录入、历书数据的录入 进行卫星预报需要软件装载近期的历书数据，进行卫星

25、预报需要软件装载近期的历书数据，程序将利用历书数据中记录的卫星轨道等信息进行程序将利用历书数据中记录的卫星轨道等信息进行卫星位置的计算，卫星位置的计算，HitPlan可以使用的历书数据有两可以使用的历书数据有两种格式，需分别录入：种格式，需分别录入：1）HDS2003 Plan 格式数据录入格式数据录入 HDS2003数据格式（数据格式（*.ALM）是我公司自己开）是我公司自己开发的格式，当软件中已包含了星历数据，在存盘时可发的格式，当软件中已包含了星历数据，在存盘时可以自动存成这种格式，以备下次使用。以自动存成这种格式，以备下次使用。从从“HDS2003 GPS数据处理软件数据处理软件”程序

26、组中运程序组中运行行“卫星预报卫星预报”，在菜单，在菜单“文件文件”“导入历书文导入历书文件件”，在弹出的对话框中选择，在弹出的对话框中选择“HDS2003 Plan格格式式”，就可以调用（，就可以调用（*.ALM）文件，把文件中记录的）文件，把文件中记录的星历数据，增加到当前程序中，在安装星历数据，增加到当前程序中，在安装GPS数据处理数据处理软件后，用户可以在安装目录下的软件后，用户可以在安装目录下的BIN目录中发现这目录中发现这个文件。（图个文件。（图10-29）2）YUMA格式数据录入格式数据录入 YUMA格式为美国有关部门在互联网上公开的一种表格式为美国有关部门在互联网上公开的一种表

27、示历书数据的一种格式，全球示历书数据的一种格式，全球GPS用户都可到指定的官方用户都可到指定的官方网站下载最新的历书数据，网址为：网站下载最新的历书数据，网址为：http:/www.navcen.uscg.gov/ftp/GPS/almanacs/yuma在浏览器中输入以上网址，从列出的画面中，用户可以选在浏览器中输入以上网址，从列出的画面中，用户可以选择最近的历书数据（为择最近的历书数据（为*.TXT纯文本格式），将它下载到纯文本格式），将它下载到硬盘中。如图（硬盘中。如图（10-30）在图在图10-28中菜单中菜单“文件文件”“导入历书文件导入历书文件”，在弹，在弹出的对话框中选择出的对话

28、框中选择“YUMA历书文件文本格式历书文件文本格式”，就可以调，就可以调用下载的（用下载的（*.TXT）文件（图）文件（图10-31），软件会自动读取信息，），软件会自动读取信息，完成星历数据的添加后会出现信息提示（图完成星历数据的添加后会出现信息提示（图10-32），表示添），表示添加完成。加完成。当需要的星历数据完全添加后，可从当需要的星历数据完全添加后，可从“历书列表历书列表”中中查看录入的星历数据（图查看录入的星历数据（图10-33），从中可浏览全部卫星），从中可浏览全部卫星的状态和运行情况。的状态和运行情况。2、预报卫星状况、预报卫星状况 1）卫星跟踪图）卫星跟踪图2）几何精度）几何

29、精度因子因子 几何精度几何精度因子，即因子，即PDOP，表示了卫星分表示了卫星分布对定位精度布对定位精度的影响，有些的影响，有些时候，并不是时候，并不是可见卫星越多，可见卫星越多，定位精度越好。定位精度越好。一般当一般当PDOP的的值小于值小于4时，认时，认为观测结果才为观测结果才是可靠的。是可靠的。3）卫星星座图）卫星星座图 卫星分布图给出了给定位置在给定时段的卫星卫星分布图给出了给定位置在给定时段的卫星分布及其运动的方向。由于分布及其运动的方向。由于GPS卫星时刻处于运动卫星时刻处于运动之中，因此，我们用可视卫星图来表示观测时刻天之中，因此，我们用可视卫星图来表示观测时刻天空中的可见卫星数

30、。可见卫星数与卫星高度角密切空中的可见卫星数。可见卫星数与卫星高度角密切相关。如图相关。如图10-36所示，所示，26号卫星由北向南运动，而号卫星由北向南运动，而10号卫星则会在观测过程中在东南方向的天空中升号卫星则会在观测过程中在东南方向的天空中升起。在该视图中，同时列出了观测点的经纬度及时起。在该视图中，同时列出了观测点的经纬度及时间段。间段。视图显示的方向与地图的方向相同，为人们习视图显示的方向与地图的方向相同，为人们习惯的上北下南，左西右东方向，其中最外圈的圆表惯的上北下南，左西右东方向，其中最外圈的圆表示地平面，靠近的红色的圆表示高度截止角，两个示地平面，靠近的红色的圆表示高度截止角，两个虚圆表示截止角为虚圆表示截止角为60度和度和30度，圆的中心表示天顶。度，圆的中心表示天顶。卫星分布图卫星分布图卫星轨道图卫星轨道图文本形文本形式卫星式卫星分布状分布状况表况表