2.中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：控制测量技术是工程施工前期的关键环节。作为控制测量中的GPS控制测量具有不限地形地貌影响，不限通视和距离影响，在现在及未来控制测量中具有越来越重要的影响。本文着重阐述GPS控制测量后期数据处理。
关键词：控制测量；GPS；静态；数据处理
1 概述
因为在工程施工范围内结构物、自然地形地貌较复杂无序，通视条件差，阻碍交桩点复核、控制网加密和施工测量。全站仪边角控制网存在着自然环境影响的缺陷，进而GPS在控制测量中越来越受到人们的重视。GPS系统的建立为测绘工作提供了一个崭新的定位测量手段。由于GPS定位技术具有精度高、速度快、成本低的显著优点，因而在城市与工程控制网的建立、更新与改造中得到了日益广泛的应用。应用GPS建立控制网，通常是采用载波相位的相对定位方法得到GPS基线向量，GPS控制网就是由GPS基线向量构成的测量控制网。与常规地面控制网相比，GPS控制网的数据处理有其自身的特点，其数据处理主要包括基线解算、网平差两部分，对于GPS工程控制网，还应考虑将坐标成果转换到工程实用的坐标系中。
2 GPS静态数据处理
静态相对测量数据处理基本步骤：粗加工、预处理、基线解算、GPS网与地面网的联合网平差处理、坐标转换和高程转换。
2.1 粗加工
●原始数据的下载。
在进行基线解算之前，首先需要从接收机上下载原始的观测数据：至少有：观测值文件：星历文件：星历参数文件。有些接收机还另外列出了测站信息文件、电离层参数和UTC参数文件。
●外业输入数据的检查与修改。
在读入了GPS观测值数据后，就需要对观测数据进行必要的检查，检查项目包括：测站名、点号、测站坐标、天线高等。
2.2 预处理
对于两台及两台以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差）的平差计算叫观测数据预处理。
预处理的主要目的是对原始数据进行编辑、加工整理、分流并产生各种专用信息文件，为进一步平差计算做准备。它的基本内容是：
（1）数据传输：将GPS接收机记录的观测数据传输到磁盘或其他介质上。
（2）数据分流：从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等。
（3）统一数据文件格式，将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样间隔，统一为标准化的丈件格式，以便统一处理。
（4）卫星轨道的标准化，采用多项式拟合法，平滑GPS卫星每小时发送的轨道参数，使观测时段的卫星轨道标准化。
（5）探测周跳、修复载波相位观测值。
（6）对观测值迸行必要改正，在GPS观测值中加入对流层改正，单频接收的观测值中加入电离层改正。
2.3 基线解算的类型
基线解算是指：利用多个测站的GPS同步观测数据，确定这些测站之间坐标差的过程。得到的结果是：基线向量、精度（中误差）及误差相关性信息（协因数阵）
基线解算根据数学模型可分为：
1、单基线解
（1）定义：当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中最多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间误差相关性，对每条基线单独进行解算。
（2）特点：单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。
2、多基线解
（1）定义：与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（2）特点：多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。
3、多站整体解（绝对坐标）
数学模型按整网建立，包括整网中相互独立基线，模型最为严密，顾及同一时段基线间的误差相关特性，基线之间相互约束，结构强。
2.4 影响基线解算结果质量的几个主要因素及应对方法
1、影响因素
（1）基线解算时所设定的起点坐标不准确（设定较准确的起点坐标，采用同一点或同一点的衍生点起算）
（2）少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定（剔除观测时间太短的卫星）
（3）在整个观测时段里，有个别时间段或个别卫星周跳太多，致使周跳无法完全修复（剔除周跳多的卫星，截去周跳多的时间段）
（4）在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大（剔除受多路径影响严重的观测值）
（5）对流层折射或电离层折射影响太大
（6）（模型改正、采用Iono-Free观测值）
2、判别及应对方法：
（1）判别：通过卫星的可见性图和残差图来判别。
（2）应对方法：提供较准确的起点坐标、删卫星和截取时间段。
2.5 网平差的类型及作用
GPS网平差分为无约束平差、约束平差和联合平差外，还可以根据平差时采用的坐标系，分为三维平差和二维平差。在GPS网的二维平差中，所采用的GPS基线向量观测值和所确定的点的位置都是在一个二维坐标系下。
1、无约束平差
定义：GPS网的无约束平差指的是在平差时不引入会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的GPS网的无约束平差，一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。
作用: 评定GPS网的内部符合精度，发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差；得到GPS网中各个点在WGS-84系下经过了平差处理的三维空间直角坐标；为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高数据。 无约束平差流程图见图2.5
2、约束平差
定义：GPS网的约束平差指的是平差时所采用的观测值完全是GPS观测值（即GPS基线向量），而且，在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。
作用 :确定所需坐标系下的坐标。
3、联合平差
定义：GPS网的联合平差指的是平差时所采用的观测值除了GPS观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。
作用：确定所需坐标系下的坐标。
2.7 平差结果的质量评定
1.无约束平差
单位权中误差（参考因子）：应取值在1左右
基线向量改正数与标准误差比值的绝对值应满足：
倍的 中误差， 倍的 中误差， 倍的 中误差。
2、基线改正数的检验
3、已知坐标的检验坐标系下的坐标。
3 结论
本文描述了在工程施工前期，GPS控制测量后期静态数据处理的流程和规范要求，为GPS控制测量静态数据处理提供了可以借鉴的依据。
参考文献
[1]杨力.大气对GPS测量影响的理论与研究[J].测绘与空间地理信息，2008，（03）：13-16.
[2]许其凤.GPS卫星导航与精密定位[M].北京：解放军出版社，2009.
[3]欧吉坤.GPS控制测量技术的数据处理技术的研究[J].测绘学报，2010，（03）：23-30.
论文作者:杨云云1,赵书兴2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/16
标签：基线论文; 误差论文; 测量论文; 坐标论文; 数据处理论文; 向量论文; 数据论文; 《基层建设》2017年第24期论文;