安徽理工大学:《GPS定位原理与应用》课程教学资源(PPT课件讲稿)第七章 GNSS数据处理简介

第Ns数处理的合影 主要内容 7.1空间无约束平差及质量评价 7.2空间坐标系统转换 7.3空间平差成果的换算与投影 7.4平面坐标系统转换 7.5GPS网高程系统转换 ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
第七章 GNSS数据处理简介 主要内容 7.1 空间无约束平差及质量评价 7.2 空间坐标系统转换 7.3 空间平差成果的换算与投影 7.4 平面坐标系统转换 7.5 GPS网高程系统转换

第名章GNSS敝据处醒简介 思考题 GPS网的平差平差方法有哪几种?对应的平差基 准是什么?各适用于什么条件? 2、GPS网无约束平差的目的是什么? 3、GPS网空间平差后的质量如何评价?有哪些评价 指标? 4、何为坐标联测?坐标联测的目的是什么?实现 这一目的的数据处理基本思想是什么?对坐标联测 点有何要求? ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
思考题 1、GPS网的平差平差方法有哪几种?对应的平差基 准是什么?各适用于什么条件? 2、GPS网无约束平差的目的是什么? 3、GPS网空间平差后的质量如何评价?有哪些评价 指标? 4、何为坐标联测?坐标联测的目的是什么?实现 这一目的的数据处理基本思想是什么?对坐标联测 点有何要求? 第七章 GNSS数据处理简介

第名章GNSS敝据处醒简介 思考题 5、GPS网平面坐标转换后的质量从哪些方面进行评 价? 6、何为高程联测?高程联测的目的是什么?实现 这一目的的数据处理基本思想是什么?对高程联测 点有何要求? 7、常见的高程系统有几种?进行GPS的高程系统转 换的数学模型有哪些?GPS网高程系统转换后的质 量从哪些方面进行评价? ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
思考题 5、GPS网平面坐标转换后的质量从哪些方面进行评 价? 6、何为高程联测?高程联测的目的是什么?实现 这一目的的数据处理基本思想是什么?对高程联测 点有何要求? 7、常见的高程系统有几种?进行GPS的高程系统转 换的数学模型有哪些?GPS网高程系统转换后的质 量从哪些方面进行评价? 第七章 GNSS数据处理简介

第N处理的合影 7.1空间无约束平差及质量评价 7. 概述 GPS测量工作与常规测量工作相类似,按其性质可分为外业 和内业两部分。与此相适应,对GPS网的质量评价,也分为外业 观测成果的检核和网平差后各种精度指标的计算。利用各种计算 指标,才能对一个GPS网的整体质量有较为全面的认识;对于GPS 监测网而言,才能保证变形分析成果的正确性。 通过对外业观测成果的检验,获得符合要求的基线向量。由 基线向量构成的网称为GPS基线向量网(以下简称GPS网)。GPS 网中将含有许多闭合条件(如三角形、多边形),通过平差,可 消除闭合条件的不符值,并建立网的基准。GPS网的平差,可分 为以下三种: ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
第七章 GNSS数据处理简介 7.1 空间无约束平差及质量评价 GPS测量工作与常规测量工作相类似,按其性质可分为外业 和内业两部分。与此相适应,对GPS网的质量评价,也分为外业 观测成果的检核和网平差后各种精度指标的计算。利用各种计算 指标,才能对一个GPS网的整体质量有较为全面的认识;对于GPS 监测网而言,才能保证变形分析成果的正确性。 7.1.1 概述 通过对外业观测成果的检验,获得符合要求的基线向量。由 基线向量构成的网称为GPS基线向量网(以下简称GPS网)。GPS 网中将含有许多闭合条件(如三角形、多边形),通过平差,可 消除闭合条件的不符值,并建立网的基准。GPS网的平差,可分 为以下三种:

第七章GNSS教据处理简介 1、无约束平差,即只固定网中某一点坐标的平差方法。无约 束平差的目的是多方面的。 ◆其一是建立GPS网的位置基准。确定一个三维网在空间直角 坐标系中的位置,需要三个坐标的定位基准,一个尺度基准和三个 方向基准,即三个绝对定位和四个相对定位共七个基准。GPS观测 值是两点间的基线向量,即三维坐标差,是一种长度、高差和方位 观测量,因而包含了尺度信息和方向信息。这样,网的尺度基准和 方向基准可由网的相关最小二乘估计唯一确定,而与网的平差方法 无关。但网的位置基准与平差中所取网点的近似坐标系统和采用的 平差方法有关。对于城市或矿区等区域性GPS网而言,一般取网中 的一点(多在网的中部)的单点绝对定位结果作为位置基准 ◆第二,是发现基线闭合环路闭合差发现不了的小的基线向量 粗差,在确定没有粗差后,通过验后方差因子的ⅹ2检验发现基线 向量随机模型的误差。 安工大学 Anhui University of Science and Techno1ogy
第七章 GNSS数据处理简介 1、无约束平差,即只固定网中某一点坐标的平差方法。无约 束平差的目的是多方面的。 ◆其一是建立GPS网的位置基准。确定一个三维网在空间直角 坐标系中的位置,需要三个坐标的定位基准,一个尺度基准和三个 方向基准,即三个绝对定位和四个相对定位共七个基准。GPS观测 值是两点间的基线向量,即三维坐标差,是一种长度、高差和方位 观测量,因而包含了尺度信息和方向信息。这样,网的尺度基准和 方向基准可由网的相关最小二乘估计唯一确定,而与网的平差方法 无关。但网的位置基准与平差中所取网点的近似坐标系统和采用的 平差方法有关。对于城市或矿区等区域性GPS网而言,一般取网中 的一点(多在网的中部)的单点绝对定位结果作为位置基准。 ◆第二,是发现基线闭合环路闭合差发现不了的小的基线向量 粗差,在确定没有粗差后,通过验后方差因子的χ2检验发现基线 向量随机模型的误差

第七章GNSS敖据处简介 ◆第三,根据平差结果,客观地评价GPS网本身的内部符合精 度及网的可靠性,如单位权中误差、点位中误差、基线边中误差及 其相对中误差;同时为利用GPS大地高与水准联测点的正常高联合 确定GPS网点的正常高提供平差处理后的大地高程数据。 ◆第四,是以后分析GPS网坐标转换过程中,地面网基准点或 约束条件中有无不相容的误差的基础。 2、以国家大地坐标系或地方坐标系下的某些点的坐标、边长 和方位角为约束条件,考虑GPS网与地面网之间的转换参数进行平 差计算。 3、三是联合平差,即除了GPS基线向量观测值和约束数据外 还有地面常规测量值如边长、方向、高差等,将这些数据一并进行 平差。 ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
第七章 GNSS数据处理简介 ◆第三,根据平差结果,客观地评价GPS网本身的内部符合精 度及网的可靠性,如单位权中误差、点位中误差、基线边中误差及 其相对中误差;同时为利用GPS大地高与水准联测点的正常高联合 确定GPS网点的正常高提供平差处理后的大地高程数据。 ◆第四,是以后分析GPS网坐标转换过程中,地面网基准点或 约束条件中有无不相容的误差的基础。 2、以国家大地坐标系或地方坐标系下的某些点的坐标、边长 和方位角为约束条件,考虑GPS网与地面网之间的转换参数进行平 差计算。 3、三是联合平差,即除了GPS基线向量观测值和约束数据外, 还有地面常规测量值如边长、方向、高差等,将这些数据一并进行 平差

第七章GNSS敖据处简介 GPS网的无约束平差方法,原则上可以采用间接平差法,或条 件平差法,序贯平差法和卡尔曼滤波等。但在实践中,常采用间接 平差法。 根据数据的利用方式不同,GPS网的无约束平差一般又分为两 种:一种是将各观测时段所确定的独立基线向量,作为具有先验精 度信息的相关观测量,进行网的平差,这种方法称为基线法;另 种方法是直接利用各观测时段的原始同步观测量,进行网的平差。 这两种方法,在理论上是等价的。但后一种方法,所处理的数据量 较大,计算也较复杂,所以实用上常采用第一种方法。 GPS网的无约束平差,目前广泛采用的平差方法,主要有经典 自由网平差和非经典自由网平差,即秩亏自由网平差。经典自由网 平差,或简称经典平差,是仅具有必要起始数据的平差方法。对于 GPS网来说,即仅具有一个起始点,其坐标值在平差中保持不变。 这时网的位置基准,由该起始点及其坐标值所规定。 安工大学 Anhui University of Science and Techno1ogy
第七章 GNSS数据处理简介 GPS网的无约束平差方法,原则上可以采用间接平差法,或条 件平差法,序贯平差法和卡尔曼滤波等。但在实践中,常采用间接 平差法。 根据数据的利用方式不同,GPS网的无约束平差一般又分为两 种:一种是将各观测时段所确定的独立基线向量,作为具有先验精 度信息的相关观测量,进行网的平差,这种方法称为基线法;另一 种方法是直接利用各观测时段的原始同步观测量,进行网的平差。 这两种方法,在理论上是等价的。但后一种方法,所处理的数据量 较大,计算也较复杂,所以实用上常采用第一种方法。 GPS网的无约束平差,目前广泛采用的平差方法,主要有经典 自由网平差和非经典自由网平差,即秩亏自由网平差。经典自由网 平差,或简称经典平差,是仅具有必要起始数据的平差方法。对于 GPS网来说,即仅具有一个起始点,其坐标值在平差中保持不变。 这时网的位置基准,由该起始点及其坐标值所规定

第七章GNSS敖据处简介 外业数据采集 基准点基线解算 同步观测边 重复观测边 外业质量检核 步观测环 无约束平差 步观测环 精度评价 可靠性评价 质量评价 置性度评价 坐标投影与换算 空平差成 果及精度 协因数阵投影 数据处理流程 坐标联测点 平面坐标系统转换 转换后GPS网精度 [质量评价 转换坐标 换模型的精 GPs网转换成果 程系统转换[水准 联测 PS水准精度 质量评价 转换模型的精度 点正常高 GPS网转换成果 「正常高精度 安寂工类 成果入库 and Technology
第七章 GNSS数据处理简介 数据处理流程

第七章GNS5据处理简介 7.1.2空间无约束平差模型 设GPS网进行空间无约束平差时,已知点的编号为1,以待定点 坐标改正数 Y,(=2,3,…n)(71) 为平差未知数,以基线向量坐标△X △X △X △Y (,j=1,2,…,n)(7.1.2 为观测值,以基线向量的协因数阵D的逆阵D1为权阵,即 ②安徽理工大学导航定位技术应用研究所tC 余学祥(0554)6633378xxyu9166 @aliyun con NPTA
第七章 GNSS数据处理简介 7.1.2 空间无约束平差模型 设GPS网进行空间无约束平差时,已知点的编号为1,以待定点 坐标改正数 X , (i 2,3, ,n) (7.1.1) Z Y X i i i i = = 为平差未知数,以基线向量坐标△Xij X , (i, j 1,2, , n) (7.1.2) Z Y X i j i j i j i j = = 为观测值,以基线向量的协因数阵Dij的逆阵Dij -1为权阵,即

第七章GNSS敖据处简介 △xn△ P= D △Y:△X △Y △Y△Z ,n)(71.3 △Z:AX △Z:AY 并设固定点坐标和待定点的待定坐标分别为 X 1|,X,=y°,(=2,3,…,n)(714 Z Z 以上各式中,n为GPS网点点数。则对于任一基线向量△X的误差方 程为 00o∝X1「100 SX,IAX+X-X 010 0|-△X+10-y0(71.5) △Z 安寂二大學 Anhui University of Science and Technology
第七章 GNSS数据处理简介 ( , 1,2, , ) (7.1.3) 1 P D i j n i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j i j Z X Z Y Z Y X Y Y Z X X Y X Z i j i j = = = − 并设固定点坐标和待定点的待定坐标分别为 X , X , ( 2,3, , ) (7.1.4) 0 0 0 1 1 1 1 i n Z Y X Z Y X i i i i = = = 以上各式中,n为GPS网点点数。则对于任一基线向量△Xij的误差方 程为 (7.1.5) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 + − + − + − − + = − i j i j i j i j i j i j j j j i i i Z Y X Z Z Z Y Y Y X X X Z Y X Z Y X V V V i j i j i j
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