第八章GPS数据处理习题 (习题1) 试述GPS数据预处理包括哪些内容？ (习题2〉 试述GPS数据预处理基本内容与硬、软件环 境。 (习题3) 对基线处理结果进行检核的目的是什么？检核的内容有哪 些？ (习题4) GPS基线向量网平差有哪些类 型？ (习题5) GPS基线向量网三维无约束平差与二维无约束平差区别是什么？并说明各自意 义？ (习题6) 试述GPS基线向量解算和网平差程序。说明数据处理基本硬、软件环境是什么？ (习题7) 试述GPS坐标系统，并详细说明GPS坐标转换内容与基本方法。 (习题8) 试述GPS高程系统，并详细说明GPS高程转换内容与基本方法
第八章 GPS 数据处理习题 〈习题 1〉 试述 GPS 数据预处理包括哪些内容? 〈习题 2〉 试述 GPS 数据预处理基本内容与硬、软件环 境。 〈习题 3〉 对基线处理结果进行检核的目的是什么?检核的内容有哪 些? 〈习题 4〉 GPS 基线向量网平差有哪些类 型? 〈习题 5〉 GPS 基线向量网三维无约束平差与二维无约束平差区别是什么?并说明各自意 义? 〈习题 6〉 试述 GPS 基线向量解算和网平差程序。说明数据处理基本硬、软件环境是什么? 〈习题 7〉 试述 GPS 坐标系统，并详细说明 GPS 坐标转换内容与基本方法。 〈习题 8〉 试述 GPS 高程系统，并详细说明 GPS 高程转换内容与基本方法
第八章GPS数据处理答案 习题一参考答案： 1)粗加工 1.任务--信号传输、分流、解泽和净化： 2.信号传输：数据记录载体至计算机。 3.信号分流，信息分类。 a.测值文件 b.星历文件 c.电离层模型参数 d.测站信息 4.信号解译：二进制码解译为易读码 2)预处理 数据平滑滤波 数据文件格式标准化-记录类型、项目、单位、密度和格式 卫星轨道方程标准化 探测修复周跳 观测值模型改正 3)基线解算 获取观测数据、测站信息编辑、选择解算方法和参数、解算、解算结果查询 4)坐标转换 习题二参考答案： 1)粗加工 1.任务--信号传输、分流、解泽和净化： 2.信号传输：数据记录载体至计算机。 3.信号分流，信息分类。 a.测值文件 b.星历文件 c.电离层模型参数 d.测站信息 4.信号解译：二进制码解译为易读码
第八章 GPS 数据处理答案 习题一参考答案: 1)粗加工 1. 任务----信号传输、分流、解泽和净化； 2. 信号传输：数据记录载体至计算机。 3. 信号分流，信息分类。 a.测值文件 b.星历文件 c.电离层模型参数 d.测站信息 4. 信号解译:二进制码解译为易读码 2)预处理 数据平滑滤波 数据文件格式标准化-记录类型、项目、单位、密度和格式 卫星轨道方程标准化 探测修复周跳 观测值模型改正 3)基线解算 获取观测数据、测站信息编辑、选择解算方法和参数、解算、解算结果查询 4)坐标转换 习题二参考答案: 1)粗加工 1. 任务----信号传输、分流、解泽和净化； 2. 信号传输：数据记录载体至计算机。 3. 信号分流，信息分类。 a.测值文件 b.星历文件 c.电离层模型参数 d.测站信息 4. 信号解译:二进制码解译为易读码
2)预处理 数据平滑滤波 数据文件格式标准化-记录类型、项目、单位、密度和格式 卫星轨道方程标准化 探测修复周跳 观测值模型改正 3)基线解算 获取观测数据、测站信息编辑、选择解算方法和参数、解算、解算结果查询 4)坐标转换 硬件 1GPS接收机 2GPS天线 3GPS控制器 4计算机 5(无线电台) 6终端 软件 1数据采集软件 2基线处理软件（随机处理软件） 3网平差软件（后处理软件） 4设备参数设置与断诊软件 习题三参考答案： 目的： 因为基线向量的解算是一个复杂的平差计算过程，解算时要顾及观测时段中信号间断引 起的数据剔除、观测数据粗差的发现及剔除、星座变化引起的整周未知数的变化等问题。基 线解算后，要通过检核来确保数据的精度，即为检核的目的。 检核内容： 1.观测值残差分析 2基线长度的精度 3.基线向量闭合差的计算及检核
2)预处理 数据平滑滤波 数据文件格式标准化-记录类型、项目、单位、密度和格式 卫星轨道方程标准化 探测修复周跳 观测值模型改正 3)基线解算 获取观测数据、测站信息编辑、选择解算方法和参数、解算、解算结果查询 4)坐标转换 硬件 1GPS 接收机 2GPS 天线 3GPS 控制器 4 计算机 5(无线电台) 6 终端 软件 1 数据采集软件 2 基线处理软件（随机处理软件） 3 网平差软件（后处理软件） 4 设备参数设置与断诊软件 习题三参考答案: 目的： 因为基线向量的解算是一个复杂的平差计算过程，解算时要顾及观测时段中信号间断引 起的数据剔除、观测数据粗差的发现及剔除、星座变化引起的整周未知数的变化等问题。基 线解算后，要通过检核来确保数据的精度，即为检核的目的。 检核内容： 1.观测值残差分析 2.基线长度的精度 3．基线向量闭合差的计算及检核
习题四参考答案： 类型：1.自由网平差（无约束平差） 检验网内符合精度、系统误差、粗差： 提供平差后GPS高程数据，实现高程转换： 工程与形变监测网 2.非自由网平差（约束平差） -一以国家大地坐标系坐标、边长、方位角为约束条件，顾及坐标转换参数的平差 3.网与地面网联合平差 -GPS基线向量+常规观测数据 GPS基线向量网无约束平差 1.位置基准高级GPS网点 网中任一点单点伪距定位坐标 亏秩自由网基准 2.平差步骤 STEP1--获取基线数据 -建立基线目录，统一基线结果文件格式： 一选择一个基线结果文件调入。 STEP2--计算闭合差 -选择基线各种不同解以及编辑删除基线： -计算基线闭合差： -查询计算结果文件 STEP3--参数选择 -1坐标系选择： -2.输入中央子午线和确定投影方式 -3选择坐标转换类型 求平移参数(shift), 求尺度比参数(scale) 求旋转参数(rot) -4选择海拔高拟合方式 简单平移(C):
习题四参考答案: 类型：1.自由网平差（无约束平差） 检验网内符合精度、系统误差、粗差； 提供平差后 GPS 高程数据，实现高程转换； 工程与形变监测网 2.非自由网平差 （约束平差） ---以国家大地坐标系坐标、边长、方位角为约束条件，顾及坐标转换参数的平差 3. 网与地面网联合平差 ---GPS 基线向量+常规观测数据 GPS 基线向量网无约束平差 1.位置基准高级 GPS 网点 网中任一点单点伪距定位坐标 亏秩自由网基准 2.平差步骤 STEP1----获取基线数据 -建立基线目录，统一基线结果文件格式； -选择一个基线结果文件调入。 STEP2----计算闭合差 -选择基线各种不同解以及编辑删除基线; -计算基线闭合差; -查询计算结果文件 STEP3----参数选择 -1 坐标系选择; -2.输入中央子午线和确定投影方式 -3 选择坐标转换类型 求平移参数 (shift), 求尺度比参数 (scale), 求旋转参数(rot) -4 选择海拔高拟合方式 简单平移(C)；
平面拟和(C+X+Y): XY二次曲面拟和(C+X+Y+XY): 二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY) STEP4--平差计算 STEP5-平差成果查询 习题五参考答案： 区别：GPS基线向量网二维平差应在某一参考椭球面上，或是在某一投影平面坐标系上 进行的。因此，平差前，必须将GPS三维基线向量观测值及其协方差阵转换投影至二维平差 计算面，也就是从三维基线向量中提取二维信息，在平差计算面上构成一个二维GS基线向 量网。所以二维无约束平差也需先从三维基线向量中提取二维信息，而GPS基线向量网三维 无约束平差则不需要此步骤。 意义：所谓三维无约束平差，就是GPS控制网中有一个已知点坐标。三维无约束平差的 主要目的是考察GPS基线向量网本身的内符合精度以及考察基线向量之间有无明显的系统 误差和粗差，其平差应不引入外部基准，或者引入外部基线，但并不会由其误差使控制网产 生变形和改正。由于GPS基线向量本身提供了尺度基准和定向基准，故在GPS网平差时，只 需提供一个位置基准。因此，网不会因为该基准误差而产生变形，所以是一种无约束平差。 二维平差通常是在平面上进行的，由于大多数工程及生产实用坐标系均采用平面坐标系 和正常高程坐标系，所以非常有必要进行二维平差。那进行二维无约束平差也也是有必要的。 习题六参考答案： 基线向量解算程序： 1.获取观测数据： a.选择相应接收机类型后进入文件对话框，找到任意一个GPS数据文件 b.对GPS数据文件取名 2.信息编辑：输入天线高，测站名和测站坐标。 3.解算方法及参数选择： a.Ll、L2单频解算：双频宽项(Widelane)解算 b.控制参数（起始历元、总共历元、采样频率、截止角、卫星删除） 4.解算 5.解算成果查询 网平差程序：
平面拟和(C+X+Y)； XY 二次曲面拟和(C+X+Y+XY)； 二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY) STEP4----平差计算 STEP5----平差成果查询 习题五参考答案: 区别：GPS 基线向量网二维平差应在某一参考椭球面上，或是在某一投影平面坐标系上 进行的。因此，平差前，必须将 GPS 三维基线向量观测值及其协方差阵转换投影至二维平差 计算面，也就是从三维基线向量中提取二维信息，在平差计算面上构成一个二维 GPS 基线向 量网。所以二维无约束平差也需先从三维基线向量中提取二维信息，而 GPS 基线向量网三维 无约束平差则不需要此步骤。 意义：所谓三维无约束平差，就是 GPS 控制网中有一个已知点坐标。三维无约束平差的 主要目的是考察 GPS 基线向量网本身的内符合精度以及考察基线向量之间有无明显的系统 误差和粗差，其平差应不引入外部基准，或者引入外部基线，但并不会由其误差使控制网产 生变形和改正。由于 GPS 基线向量本身提供了尺度基准和定向基准，故在 GPS 网平差时，只 需提供一个位置基准。因此，网不会因为该基准误差而产生变形，所以是一种无约束平差。 二维平差通常是在平面上进行的，由于大多数工程及生产实用坐标系均采用平面坐标系 和正常高程坐标系，所以非常有必要进行二维平差。那进行二维无约束平差也也是有必要的。 习题六参考答案: 基线向量解算程序： 1.获取观测数据： a.选择相应接收机类型后进入文件对话框，找到任意一个 GPS 数据文件 b.对 GPS 数据文件取名 2.信息编辑：输入天线高，测站名和测站坐标。 3.解算方法及参数选择： a.L1、L2 单频解算；双频宽项(Widelane)解算 b.控制参数(起始历元、总共历元、采样频率、截止角、卫星删除 ) 4.解算 5.解算成果查询 网平差程序：
1.获取基线数据：建立基线目录，统一基线结果文件格式：选择一个基线结果文件调入。 2.计算闭合差：选择基线各种不同解以及编辑删除基线：计算基线闭合差：查询计算结果 文件 3.参数选择： ①坐标系选择； ②输入中央子午线和确定投影方式 ③选择坐标转换类型。求平移参数(shift),求尺度比参数(scale),求旋转参数(rot) ④选择海拔高拟合方式。简单平移(C):平面拟和(C+X+Y):XY二次曲面拟和(C+X+Y+XY): 二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY) 4.平差计算 5.平差成果查询 基本软件环境：包括各种后处理软件包，其主要作用是对观测数据进行精加工，以便获 得精度定位结果。 基本硬件环境：一般包括主机、天线和电源，主要功能只接收GS卫星发射的信号，以 获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。 习题七参考答案： GPS坐标系统WGS一84大地坐标系统 (1)WGS一84大地坐标系统 WGS一84大地坐标系统（即世界大地坐标系一84），它是一个地心地固坐标系统，WGS 一84系统由美国国防部制图局建立协议地球坐标系CTS,WGS一84坐标系是目前GPS所采用 的坐标系统，GPS所发布的是星历参数就是基于此坐标系统的，WGS一84坐标系的原点位于 地球的质心：Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的起始子 午面与赤道的交点，X轴、Y轴和Z轴构成右手系。 WGS一84椭球参数一一LAC和+LVGG联合会17界推荐值： 长半轴：a=6378137m±2m 地球引力常数：GM=3986005×108±0.6×108(m3?g-2) 正常化皆带谐常数：C2.0=-484.16645 地球自转角速度：W=7292115×10-11±0.1500×10-11(rad？S-1) (2〉坐标系统的转换方法：
1.获取基线数据：建立基线目录，统一基线结果文件格式；选择一个基线结果文件调入。 2.计算闭合差：选择基线各种不同解以及编辑删除基线;计算基线闭合差;查询计算结果 文件 3.参数选择： ①坐标系选择; ②输入中央子午线和确定投影方式 ③选择坐标转换类型。求平移参数(shift),求尺度比参数(scale),求旋转参数(rot) ④选择海拔高拟合方式。简单平移(C)；平面拟和(C+X+Y)；XY 二次曲面拟和(C+X+Y+XY)； 二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY) 4.平差计算 5.平差成果查询 基本软件环境：包括各种后处理软件包，其主要作用是对观测数据进行精加工，以便获 得精度定位结果。 基本硬件环境：一般包括主机、天线和电源，主要功能只接收 GPS 卫星发射的信号，以 获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。 习题七参考答案: GPS 坐标系统 WGS—84 大地坐标系统 〈1〉WGS—84 大地坐标系统 WGS—84 大地坐标系统（即世界大地坐标系—84），它是一个地心地固坐标系统，WGS —84 系统由美国国防部制图局建立协议地球坐标系 CTS，WGS—84 坐标系是目前 GPS 所采用 的坐标系统，GPS 所发布的是星历参数就是基于此坐标系统的，WGS—84 坐标系的原点位于 地球的质心；Z 轴指向 BIH 1984.0 定义的协议地球极方向，X 轴指向 BIH 1984.0 的起始子 午面与赤道的交点，X 轴、Y 轴和 Z 轴构成右手系。 WGS—84 椭球参数——LAC 和+LVGG 联合会 17 界推荐值： 长半轴：a=6378137m±2m 地球引力常数：GM=3986005×108±0.6×108（m3? g -2） 正常化皆带谐常数：C2.0 =–484.16645 地球自转角速度：W=7292115×10 –11 ± 0.1500×10 –11 (rad ? S-1) 〈2〉坐标系统的转换方法：
不同的坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其 中最为常用的有布贝沙模型 t参数转换法是：设两空间直角坐标系间有t个转换参数一3个平移参数，3个旋转参 数和1个尺度参数。 GPS坐标转换 一、坐标系的转换方法 1.空间直角坐标系与空间大地坐标系之间的转换 在相同的基准下，空间大地坐标系向空间直角坐标系的转换方法为： 在相同的基准下，空间直角坐标系向空间大地坐标系的转换方法为： 在采用上式进行转换时，需要采用迭代的方法，先将B求出，最后再确定H。 2.坐标系统的转换方法 不同坐标系统的转换本质上上不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其中， 最常用的是布尔沙模型。 七参数转换法是：设两空间直角坐标系间有七个转换参数一3个平移参数3个旋转参数 和一个尺度参数。 二、WGS-84坐标系的转换 1.目的：WGS-84转换为BJ一234或GB一280 2.方法： (1)直接法：坐标正算 (2)间接法：GPS网约束平差 高精度转换参数转换 习题八参考答案： GPS高程系统有GPS水准高程和GPS重力高程以及GPS三角高程 GPS高程转换 1.GPS水准高程：设有n个GPS点，用几何水准联测m个GPS点的正常高：求解出m个 高程异常。 1)绘等值线法 2)解析内插法： A.多项式曲线拟合 B.三次样条
不同的坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其 中最为常用的有布贝沙模型 t 参数转换法是：设两空间直角坐标系间有 t 个转换参数－3 个平移参数，3 个旋转参 数和 1 个尺度参数。 GPS 坐标转换 一、坐标系的转换方法 1．空间直角坐标系与空间大地坐标系之间的转换 在相同的基准下，空间大地坐标系向空间直角坐标系的转换方法为： 在相同的基准下，空间直角坐标系向空间大地坐标系的转换方法为： 在采用上式进行转换时，需要采用迭代的方法，先将 B 求出，最后再确定 H。 2．坐标系统的转换方法 不同坐标系统的转换本质上上不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其中， 最常用的是布尔沙模型。 七参数转换法是：设两空间直角坐标系间有七个转换参数—3 个平移参数 3 个旋转参数 和一个尺度参数。 二、WGS-84 坐标系的转换 1．目的：WGS-84 转换为 BJ—234 或 GB—280 2．方法： （1）直接法：坐标正算 （2）间接法：GPS 网约束平差 高精度转换参数转换 习题八参考答案: GPS 高程系统有 GPS 水准高程和 GPS 重力高程以及 GPS 三角高程 GPS 高程转换 1.GPS 水准高程：设有 n 个 GPS 点，用几何水准联测 m 个 GPS 点的正常高；求解出 m 个 高程异常。 1)绘等值线法 2)解析内插法： A.多项式曲线拟合 B.三次样条
C.曲面拟合：多项式曲面拟合法：多面函数法：曲面样条拟合法：移动曲面法。 2.GPS重力高程 3.GPS三角高程
C.曲面拟合：多项式曲面拟合法；多面函数法；曲面样条拟合法；移动曲面法。 2.GPS 重力高程 3.GPS 三角高程