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      