1、 GPS数据内业处理数据内业处理(实训实训)一、目的一、目的 熟悉南方GPS数据处理软件的使用；掌握GPS数据处理的方法步骤。二、方法步骤二、方法步骤（一）基线向量解算（一）基线向量解算在桌面上双击在桌面上双击“南方测绘南方测绘 GPSGPS数据处理数据处理”图标或单击图标或单击“开开始始”“程序程序”“南方测绘南方测绘 GPS 4.4000 GPS 4.4000 数据处理数据处理”“GPS“GPS数据处理数据处理”打开打开GPSGPS数据处理软件，数据处理软件，GPSGPS数据处理软数据处理软件界面如下图件界面如下图4141所示。所示。图41南方GPS数据处理界面 如果该处理软件为演示版，则
2、必须要求注册，注册如果该处理软件为演示版，则必须要求注册，注册方法为单击方法为单击“帮助帮助”“注册注册”打开如下图打开如下图4242所示界所示界面。面。图图4242南方南方GPSGPS数据处理软件注册界面数据处理软件注册界面 在使用单位中任意输入使用单位名称，在使用单位中任意输入使用单位名称，Email中输入电子邮箱，电中输入电子邮箱，电子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入子邮箱格式必须正确，在注册码中任意输入16位长的数字或英语字母。位长的数字或英语字母。如果注册功能栏出现如果注册功能栏出现“Sth 解算解算”字样后，单击字样后，单击“退出退出”按钮即可完按钮即可完成注册。成注册。新建项
3、目，在菜单栏单击新建项目，在菜单栏单击“文件文件”“新建新建”或在工具栏单击或在工具栏单击按钮打开如下图按钮打开如下图4343所示界面：所示界面：在上述界面中依次填入或选上项目属性描述，单击确在上述界面中依次填入或选上项目属性描述，单击确定即可。定即可。图43项目建立对话框然后会弹出如下图然后会弹出如下图44所示的界面：所示的界面：图图44建立项目后的软件界面建立项目后的软件界面 添加外业添加外业GPS数据文件在菜单栏单击数据文件在菜单栏单击“数据输数据输入入”“增加观测数据文件增加观测数据文件”或在工具或在工具 栏单击栏单击图标，打下如下图图标，打下如下图45所示的界面。所示的界面。图图45
4、加入外业观测数据文件对话框加入外业观测数据文件对话框选择路径中选中存放选择路径中选中存放GPS外业数据文件的文件夹，然后在文件列表外业数据文件的文件夹，然后在文件列表中选中所需要的数据文件，然后单击确定。中选中所需要的数据文件，然后单击确定。弹出数据录入进度条如图46 所示：图46处理进度然后稍等片刻，调入完毕后，网图如下图 3-5 所示：5、数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对高度数据选择系列中的条件是对基线进行重解的重要条件。可以对高度截至角和历元间隔进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的方差截至角和历元间隔进行组合设置完成基线的重新解算以提高基线的方差比。历元间隔中
5、的左边第一个数字历元项为解算历元，第二项为数据采比。历元间隔中的左边第一个数字历元项为解算历元，第二项为数据采集历元。当解算历元小于采集历元时，软件解算采用采集历元，反之则集历元。当解算历元小于采集历元时，软件解算采用采集历元，反之则远用设置的解算历元。远用设置的解算历元。“编辑编辑”中的数字表示误差放大系数，参考卫星中的数字表示误差放大系数，参考卫星可进行选择，一般默认为自动选择接收信号效果最好的卫星，最小历元可进行选择，一般默认为自动选择接收信号效果最好的卫星，最小历元和最大历元数为限制解算的数据，一般可设为默认值即可。和最大历元数为限制解算的数据，一般可设为默认值即可。“合格解选择合格解
6、选择”为设置基线解的方法。分别有为设置基线解的方法。分别有“双差固定解双差固定解”、“双差浮点解双差浮点解”、“三差解三差解”三种，默认设置为双差固定解，为最好的三种，默认设置为双差固定解，为最好的解算精度。解算精度。解算基线详解解算基线详解 选择解算全部基线，有自动计算进度条显示如下图选择解算全部基线，有自动计算进度条显示如下图47所示所示这一解算过程可能等待时间较长，处理过程若想中断，请点击停止。基线处理完全结束后，网图如下图，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 的基线颜色变灰色。灰色基线方差比过低，可以进行重解。例如对于
7、基线“G5041801G5011801”，用鼠标直接在网图上双击该基线，选中基线由实线变成虚线后弹出基线解算对话框如图48，在对话框的显示项目中可以对基线解算进行必要的设置。图图 47 处理进度处理进度（二）、闭合环和重复基线检查（二）、闭合环和重复基线检查 待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与待基线解算合格后（少数几条解算基线不合格可让其不参与平差），在平差），在“闭合环闭合环”窗口中进行闭合差计算。首先，对同步窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立时段任一三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
8、环检核，然后计算异步环。程序将自动搜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。索所有的同步、异步闭合环。有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示有关同步、异步闭合环、重复基线的要求请查看使用提示“外业成果质量检核标准外业成果质量检核标准”（页），或者参照有关国家规范。（页），或者参照有关国家规范。搜索闭合环点左边状态栏中闭合环，有下图显示闭合差：搜索闭合环点左边状态栏中闭合环，有下图显示闭合差：从上图中看出，此网所有的同步闭合环均小于从上图中看出，此网所有的同步闭合环均小于 10ppm，小于四等网（小于四等网（10ppm）的要求。）的要求。图
9、51 闭合环 闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的闭合差如果超限，那么必须剔除粗差基线（基线选择的原则方法请查看使用提示）。点击原则方法请查看使用提示）。点击“基线简表基线简表”状态栏重状态栏重新算。根据基线解算以及闭合差计算的具体情况，对一些新算。根据基线解算以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。线相连）的情况下，必须野外重测该基线或者闭合环
10、。（三）网平差计算（三）网平差计算数据录入：输入已知点坐标，给定约束条件。数据录入：输入已知点坐标，给定约束条件。本例控制网中本例控制网中 MJSMJS为已知约束点在点击为已知约束点在点击“数据输入数据输入”菜单中的菜单中的“坐标坐标数据数据 录入录入”弹出对话框如图弹出对话框如图5353，在，在“请选择请选择”中选中中选中“MJS”MJS”，单击，单击“MJS”MJS”对应的对应的“北北 向向 X”X”的空白框后，空白框就被激活，此时可录入坐标。通过以上操作的空白框后，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最终完成已知数 据的录入。据的录入。平差处理：进行整网无约束平差和
11、已知点联合平差。根据以下步骤依平差处理：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。次处理。（1 1）自动处理：基线处理完后点此菜单，软件将会自动选择合格基）自动处理：基线处理完后点此菜单，软件将会自动选择合格基线组网，进行环闭合差。线组网，进行环闭合差。（2 2）三维平差：进行）三维平差：进行 WGS-84 WGS-84 坐标系下的自由网平差。坐标系下的自由网平差。（3 3）二维平差：把已知点坐标带入网中进行整网约束二维平差。但）二维平差：把已知点坐标带入网中进行整网约束二维平差。但要注意的是，当已知点要注意的是，当已知点 的点位误差太大时，软件会提示如图的点位误差太大时，软件
12、会提示如图 54 54 所示所示。在此时点击。在此时点击“二维平差二维平差”是不能进行计是不能进行计 算的。用户需要对已知数据进行检合。算的。用户需要对已知数据进行检合。图图 54 54 错误提示窗口错误提示窗口 注：如果在注：如果在“平差参数设置平差参数设置”中取消中取消“进行已知点与坐标系检查进行已知点与坐标系检查”项项目，则不弹出如图目，则不弹出如图5454所示的错误提示，该项的设置在所示的错误提示，该项的设置在“设置设置”“平差平差参数设置参数设置”下，其对话框如图下，其对话框如图5555所示。如果有确定的坐标系统参数，为所示。如果有确定的坐标系统参数，为了避免出现错误，建议选中些项。
13、了避免出现错误，建议选中些项。图图5555平差参数设置平差参数设置（4）高程拟合：根据）高程拟合：根据“平差参数设置平差参数设置”中的高程中的高程拟合方案对观测点进行高程计算拟合方案对观测点进行高程计算 注：注：“网平差计算网平差计算”的功能可以一次实现以上几个的功能可以一次实现以上几个步骤步骤。平差后的成果平差后的成果平差后的成果如图平差后的成果如图5656所示所示图图5656平差后成果预览平差后成果预览（四）成果输出（四）成果输出 如果用户想将平差成果输出，则可以在如果用户想将平差成果输出，则可以在“成果成果”菜单下点击菜单下点击“平差报告平差报告（文本文档）（文本文档）”如图如图5959
14、所示，将平差报告输出，点击所示，将平差报告输出，点击“网平差成果网平差成果”可输出可输出控制点坐标成果和控制网图等，具体操作如图控制点坐标成果和控制网图等，具体操作如图6060所示。所示。图60网平差成果输出对话框 谢谢！常见问题分析关于GPS精度控制 据全球定位系统（GPS）测量规范的要求，从三大部分去的评估与分析测量成果即：基线质量检核，外业成果质量检核和平差成果分析三大部分。1.基线质量检核在基线质量检核前应该先明确外业控制测量所要求达到的等级。根据规范规定各等级网相邻点间基线长度精度用以下公式表示：a2（bD）21/2 其中，标准差，mm a固定误差，mm b比例误误差系数 D-相邻点
15、的距离，KM 规范中规定在进行C级以下各级GPS网解算中，15KM内的基线，须采用双差固定解。15KM以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。一般GPS商用软件在进行基线处理前要对基线处理进行设置。GPS处理软件默认的双差固定解合格基线方差比（ratio）大于3.0，一般说来在基线10公里以内，基线方差比满足此条件，可以认为是符合规范中等级网的测量要求的。随着基线长度的增加，其中误差也相对会有所增加。如果仅作为加密控制，或者要求较低的情况下也可以相对方宽条件，例如方差比为2.0，这都是符合规范规定的。2.外业成果质量检核 外业质量检核是确保预期平差精度要求的重要环节：（1）重负基
16、线边检核。在C级以下各级GPS网基线处理，复测基线的长度较差ds应小于相应级别规定精度的22倍。而其中任一时段的结果与各时段平均值之差不能超过相应级别的规定精度。（2）同步环闭合差检核。规范中对同步闭合环的要求为 Wx3/5 Wy3/5 Wz3/5 各级同步环闭合差规定表如下：等级限差类型 二等 三等 四等 一级 二级 坐标分量相对闭合差 2.0 3.0 6.0 9.0 9.0 环线全长相对闭合差 3.0 5.0 10.0 15.0 15.0 例如，静态处理软件3.0中采用环线全长相对闭合差作为同步环的检核指标，当要求的控制网为四等控制网时，同步环的的限差应该在10ppm以内。（3）异步环闭合
17、差检核 Wx3n Wy3n Wz3n Ws=(Wx2+Wy2+Wz2)式中：n-闭合环边数 3.平差成果分析 规范中各级网的基线边相对中误差要求如下：等级 平均距离（km）A(MM)B(1X106)最弱边相对中误差 二等 9 10 2 1/120000 三等 5 10 5 1/80000 四等 2 10 10 1/45000 专业的3S站 一级 1 10 10 1/20000 二级 1 10 20 1/10000 注：（1）A为基线边的固定误差，B为比例误差系数（1X106）（2）相邻点最小平均距离为平均距离的1/2-1/3；最大距离应为平均距离的23倍。（3）当边长小于200M时，边长中误差
18、应小于20mm。对于静态处理软件的平差成果分析为:（1）在检核完同步环的基础上作自由网平差后，根据自由网平差的点位中误差、相对中误差、误差椭圆等指标参照设计要求和规范评估自由网精度。例如，若自由网的最弱边相对中误差为1/58756，参照上表可知，此控制网的相对精度至少能够符合城市四等控制网规范。（2）检验自由网的基线观测量是否含有粗差；采用T分布在置信水平接近99.7%时进行检验，要求自由网平差各基线向量的改正数不应超过该等级基线距离中误差的3倍。（3）把已知点带入平差后检验平差已知点的精度及其引起的GPS网变形。已知点带入平差的检核方法和自由网检核基本一至。注：若自由网精度很高而二位约束平差的精度却很不理想，在这种情况下一般是已知点的兼容性不好或者是测量过程中三角架有挪动，也有可能控制点精度不高等原因引起的。二位约束平差是采用强制性的约束，对于起算数据要求有很高的内符合精度，即自身是兼容性的，否则将引起整个GPS网的扭曲和变形，从而损害GPS网的精度。已知点兼容性不好可能有几个原因造成的：（1）已知点精度不够（2）已知点不是一个整体网 注：通常控制网不是通一个时期，采用同样的观测方法、同样的起算数据进行处理的控制网的精度也很有可能不一致，甚至不在同一系统。在实际工作中，尤其采用城市独立坐标系、工程独立坐标系时常会有这样的情形。（3）点位资料不正确（4）点位位置不正确
