GPS測量數據處理流程及報告整理

張增場，孫 倩

(中煤航測遙感集團有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

全球定位系統(Global Positioning System-GPS)是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年于1994年才全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。

隨著技術的發展，GPS接收機更新換代速度越來越快，儀器操作也越來越簡單。對于普通外業人員來說，GPS外業測量已經沒有什么難度。但GPS的數據處理及平差計算，仍僅有少部分作業人員掌握；成果整理方面，更只有個別人熟悉，這一點不利于作業人員的成長及公司的長期發展。

本文以中海達數據處理軟件包HGO為例，簡要敘述了GPS測量外業觀測后室內數據處理及平差計算、報告整理的內容，可供廣大測繪工作者參考。

1 GPS測量數據處理

外業測量結束后，室內數據處理一般需經過“數據傳輸-基線解算-WGS84坐標系下的無約束平差-目標坐標系下的約束平差”等步驟。

1.1 新建項目

打開中海達HGO軟件，點擊“新建項目”，出現新建工程對話框，在對話框內輸入項目名稱如“YC2016”及工作目錄。

點擊“項目屬性”，在“基本信息”欄內輸入項目單位、施工單位、負責人作業時間等。點擊“限差”，輸入“測量規范”、“控制等級”、“儀器精度”、“等級參數列表”等信息，后點擊“確定”，如圖1所示。

圖1 新建項目(軟件界面，以下同)

1.2 建立坐標系

點擊“坐標系統”，選擇“橢球”，輸入“源橢球”及“當地橢球”，源橢球應選擇WGS-84橢球，當地橢球指項目最終所用坐標系對應橢球；然后選擇“投影”，輸入項目的中央子午線、坐標加常數、投影面等，如圖2所示。

圖2 建立坐標系

1.3 導入觀測數據文件

點擊“導入”后點擊“導入文件”，彈出“導入文件”對話框，選擇好導入的數據文件類型，后點擊“導入文件”，將觀測數據導入項目。

1.4 基線解算

基線解算設置：點擊“處理選項”，彈出“基線解算設置”對話框，選“常規”，主要設置高度角、采樣間隔、觀測量(初始設置一般高度截止角設為15°，采樣間隔設為15″，觀測量設為自動)，如圖3所示。

圖3 基線解算設置

基線解算：初始設置完成后，點擊“處理全部”，自動進行基線解算。計算完成后，檢查狀態，對不合格的基線修改參數重新處理。最好RMS在0.02 m以內，如圖4所示。

圖4 基線解算結果檢查

對于仍然不合格的基線可打開“基線殘差序列”，通過刪除星況不好的時間段、修改該基線的解算參數等，對單條基線進行處理，直至基線合格。對于個別不合格的可以禁用該基線，但總禁用基線數不能超過項目總基線數的10%，如圖5所示。

圖5 不合格基線處理

搜索閉合環及重復基線：基線解算完成后，檢查重復基線、同步環、異步環的質量是否合格，如不合格則針對個別基線重新單獨解算，直至所有重復基線、同步環、異步環合格，如圖6所示。

圖6 檢查重復基線及基線閉合環

無約束平差：點擊“網平差”-“平差設置”初次平差松弛因子設為10，然后根據平差提示修改松弛因子再次平差，直至平差通過。若卡方檢驗通不過，則可能存在誤差較大的基線，可通過重新解求個別精度較差的基線或禁用個別基線(禁用總數不能超過總基線數的10%)，重新平差，直至平差通過，如圖7所示。

圖7 無約束平差

約束平差：輸入已知點；將控制點的目標坐標輸入到每個已知點中，右鍵轉為控制點。約束平差時，若卡方檢驗通不過，則有可能已知點相互不匹配，可通過取消固定某已知點來檢查已知點的匹配性，直至平差通過，如圖8所示。

圖8 約束平差

計算七參數需4個以上平面控制點；高程擬合若采用二次曲面擬合，則需6個以上高程控制點，如圖9、圖10所示。

圖9 計算七參數

圖10 高程擬合

2 報告的整理

2.1 計算說明

計算說明除了簡單介紹項目概況外，應重點強調：①控制網等級；②控制點選點、埋石、編號、點之記的制作等概況；③控制網拓展方式，是否能夠滿足規范規定的要求(如重復設站數是否滿足要求等)；④觀測采用的儀器型號、臺數、標稱精度、是否在檢定有效期內使用等；⑤簡述外業觀測的作業方法、執行指標等；⑥基線處理及平差計算采用的軟件，平差后最終達到的精度等。包括重復基線較差最大較差值及限差(對應基線)，同步環、異步環閉合差最大值及限差(對應閉合環)，約束平差后最弱邊相對精度及對應邊、最弱點中誤差及對應點等。

2.2 基線解算部分

使用基線：各使用的基線解算后的各項精度及基線長。

重復基線及環閉合部分：各重復基線較差及精度；各三邊形同步環(包含部分四邊形、五邊形等，以所有基線都包含在閉合環內為原則)閉合差及精度；各異步環閉合差及精度。

2.3 平差部分

無約束平差部分：包括項目名稱、坐標系統等屬性；平差后各基線邊長、改正數及相對精度；平差后各點的大地坐標及中誤差；最弱邊相對誤差及最弱點中誤差等。

約束平差部分：包括轉換參數；平差后各基線邊長、改正數及相對精度；平差后點的平面直角坐標及中誤差；最弱邊相對誤差及最弱點中誤差等。

3 結語

GPS已經在測繪行業中普及，只有作業人員掌握了GPS數據處理及平差計算方法，清楚了計算報告需包含的內容，才算真正熟悉了GPS作業，才能真正提高自身的業務水平。