静态GNSS测量介绍

目录•一、静态GPS工作原理•二、静态GPS工程运用•三、GPS与常规控制测量的优势•四、静态GPS操作流程•五、注意事项将静态机的GPS接收天线长时间静止不动架设在待测点位上,按一定的采样间隔采集由卫星发射过来的观测文件和星历文件。之后，用静态后处理软件对观测文件和星历文件进行基线解算、网平差等后续工作。静态定位是确定在WGS84坐标系下的经纬度，然后在内业中平差。1静态GPS工作原理1、绝对定位（单点定位）2、静态相对定位3、快速静态相对测量2静态机工程运用绝对定位又称单点定位，是在ＷＧＳ－８４坐标系中，利用伪距测量确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。其实质就是空间距离的后方交会。其优点是只需一台接收机即可独立确定待求点的绝对坐标，精度一般15~30米。可用于旅游，汽车、飞机、轮船等导航。伪距：卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得到的量测距离。绝对定位2静态机工程运用静态相对定位是在ＷＧＳ－８４坐标系中，利用载波相位确定观测站与某一地面参考点之间的相对位置，或两测站之间的相对位置。也就是我们通常所说的静态测量。测量时必须使用两台或两台以上的接收机分别摆在不同的测站上，两两测站之间至少要有4颗共同卫星，同步做一定时间的静止观测。其精度经静态后处理软件处理后可达：平面±（5mm+1ppm)高程±（10mm+1ppm)其主要用于建各种控制网、长距离导线测量和变形监测。静态相对定位2静态机工程运用两两测站之间至少4颗共同卫星2静态机工程运用采用快速逼近模糊度技术，观测时间可以缩短为静态相对测量的1/3~1/2。一般适用于等级较低、精度不高的控制网和导线点。操作方法与静态相对测量一样。精度为：平面±（10mm+1ppm)高程±（15mm+1ppm)快速静态相对测量2静态机工程运用3静态GPS与常规控制测量的优势1、定位精度高2、测站之间无需通视3、全天候作业4、效率高、观测时间短5、节省大量人力、物力6、操作简单•1、选点和埋石、制定观测计划•2、野外观测•3、数据的下载•4、静态GPS数据处理4静态GPS操作流程1.选点和埋石、制定观测计划•选点：观测站位置的选择。在GPS测量中并不要求观测站之间相互通视，网的图形选择也比较灵活，因此选点比经典控制测量简便得多。•埋石：在GPS测量中，网点一般应设置具有中心标志的标石，以精确标志点位。具体标石类型及其适用级别可参照《全球定位系统（GPS）测量规范》。•制定观测计划在施测前，建议用户根据网的布设方案、规模的大小、精度要求、GPS卫星星座、参与作业的GPS数量以及后勤保障条件（交通、通信）等，制定观测计划：1、确定工作量、2是否采用分区观测、3、选择观测时段4、确定观测进程及调度4静态GPS操作流程GPS基线向量网的设计原则•为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。•为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。•为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。•为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。•测站应选择在易于保存的地方。1.选点的原则选点注意事项15°15°15°高度角以上不能有成片的障碍物1．为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在15°高度角以上不能有成片的障碍物。4静态GPS操作流程2．为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰，如电视塔、微波站、高压输电线。选点注意事项4静态GPS操作流程3．为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。选点注意事项4静态GPS操作流程多路径效应在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使测量值偏离真值，产生所谓的多路径误差。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。4静态GPS操作流程4．为便于观测作业和今后的使用，测站应选在交通便利、上点方便且易于保存的地方。条件不好如何测量？对于控制网中的一些特殊点,如已知点、某些待测点根本无法满足1~3条的选点要求而又必须测量的情况下，我们可以适当的延长观测时间及事先通过星历预报软件预测当地条件下的卫星运行情况，选择无遮挡方向卫星多的时候进行静态观测。选点注意事项4静态GPS操作流程1、摆站：对中、整平2、量取仪器高(斜高或垂直高,异步环、不同厂家、不同型号仪器混合测量)3、按电源灯开机（锁星一分钟后开始记录）4、手工记录测站信息（测站名、仪器编号、仪器高、开始及结束时间）2.野外观测4静态GPS操作流程3.野外观测静态数据记录信息•仪器号码:机身编号(如:0838268)•开机时间:GPS时间+8小时=北京时间•测站点名:(字母+数字)四个字符(如:GP03)•仪器高:单位米,精确到0.1毫米(如:1.6586)注意:这四个信息是最基本的信息,一定要记录;当天数据当天编辑下载到电脑保存.4静态GPS操作流程2.提高可靠性的原则•增加观测时段（增加独立基线数）。•保证一定的重复设站次数。•保证每点与三条以上的独立基线相连。•最小异步环边数不大于6。GPS基线向量网的设计原则3.提高精度的原则•网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。•建立框架网。•最小异步环边数不大于6。•适当引入高精度测距边。•若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，且要将拟合区域包围起来。•适当延长观测时间，增加观测时段。•选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。GPS基线向量网的设计原则4.数据下载用串口下载数据：用中海达接收机管理软件；可以通过串口连接方式下载和删除文件，格式化主机。用USB下载数据：使用USB进行U盘拖拽式下载方式，不需传输软件；但USB方式不能编辑或删除主机里文件。4静态GPS操作流程数据下载：串口数据线USB数据线4静态GPS操作流程1.新建项目,并设置坐标系统；2.导入数据,并编辑文件天线高信息；3.基线解算,并根据残差信息进行调整，直到基线质量合格；4.网平差,输入控制点信息后，完成自由网平差-84约束平差-当地三维约束平差或二维约束平差；5.导出各种解算报告。HGO数据处理软件操作流程5静态GPS操作流程新建项目•执行主程序，启动后处理软件：选择『文件』菜单的【新建项目】进入任务设置窗口。在“项目名称”中输入项目名称，同时可以选择项目存放的文件夹，“工作目录”中显示的是现有项目文件的路径，按【确定】完成新项目的创建工作。HGO数据处理项目属性设置•选择『文件』菜单的【项目属性】，系统将弹出项目属性设置对话框，用户可以设置项目的细节，这里主要是对限差项进行设置：HGO数据处理•注意：可以通过导航条直接打开项目属性，导航条包含了HGO后处理的一般过程。打开项目HGO数据处理•任务建完后，开始加载观测数据文件。选择『文件』－【导入】，在弹出的对话框中选择需要加载的数据类型，按【导入文件】或者【导入目录】，进入文件选择对话框：导入数据HGO数据处理•也可以通过导航条导入文件。导入数据HGO数据处理•导入数据后，软件自动形成基线，同步环，异步环，重复基线等信息。显示窗口如下导入数据HGO数据处理•当数据加载完成后，系统会显示所有的文件，点击中间的树形目录的【观测文件】，并将右边工作区选项卡切换为【文件】，即可查看详细的文件列表。双击某一行，即可弹出编辑界面，这里主要是为了确定天线高，接收机类型，天线类型。按照相同方法完成所有文件天线信息的录入或编辑。处理基线HGO数据处理•基线解算的时间由基线的数目、基线观测时间的长短、基线处理设置的情况，以及计算机的速度决定。处理全部基线向量后，基线列表窗口中会列出所有基线解的情况，网图中原来未解算的基线也由原来的浅色改变为深绿色：处理基线HGO数据处理•在基线处理完成后，需要对基线处理成果进行检核。由于本章为快速入门，所以我们假定所有参与解算的基线都合格，通常情况下，如观测条件良好，一般一次就能成功处理所有的基线。基线解算合格后，还需要根据基线的同步观测情况剔除部分基线，在这里我们也不作介绍。平差前的设置HGO数据处理•现在我们直接进入网平差的准备。首先确定哪些站点是控制点。•在树形视图区中却换到【点】，在右边工作区点击【站点】，对选中的站点右键菜单，选择【转为控制点】，这些点会自动添加到【控制点】列表中。平差前的设置HGO数据处理•切换到【控制点】列表，双击某个站点名进行编辑同样方法把所有的已知点坐标都输入完毕。平差前的设置HGO数据处理•选择菜单『网平差』－【平差设置】，•进入【平差设置】窗口：平差前的设置HGO数据处理•执行菜单『网平差』下的【平差】，软件会弹出平差工具。见下图：进行网平差点击【全自动平差】，软件将自动根据起算条件，完成自由网平差，84下的约束平差，以及当地三维约束平差和二维约束平差。并形成平差结果列表。可以选择要查看的结果，点击【生成报告】，即可查看报告。HGO数据处理•在『网平差』，选中【平差报告设置】，可以对输出内容及格式进行指定和选择。然后在『网平差』-【平差】工具中点击【生成报告】，即可导出相应的平差报告了。成果输出HGO数据处理•在『网平差』，选中【平差报告设置】，可以对输出内容及格式进行指定和选择。成果输出然后在『网平差』-【平差】工具中点击【生成报告】，即可导出相应的平差报告了。HGO数据处理•以生成HTML格式报告为例，平差结果中的全部内容输出成一个HTML报告形式。至此，一个完整的基线解算成果，以及平差后的各站点坐标成果都已经获得，静态解算完成。成果输出HGO数据处理影响基线解算质量的主要因素及应对方法•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）•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）•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）•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）•对流层折射或电离层折射影响太大（模型改正、采用Iono-Free观测值，提高截止高度角）HGO数据处理静态数据处理注意事项1、基线合格的两个指标：RATIO值和整数解中误差2、重复基线、同步环闭合差、异步环闭合差的检核3、自由网平差是否超限4、约束平差已知点的选择。(长边控制短边的原则)长边控制短边示意图HGO数据处理充电时应使用本仪器配用的专用充电器在一定温度范围内充电，并要求达到一定的充电时间。具体使用方法和要求：充电时应使用本仪器配用的专用充电器在10℃～40℃温度范围内充电。第一次使用时一般电池里都还有一定电量，应先将里面的电用完再充，前三次需充电12小时，以后充电4~6小时，一般指示灯由红色变为绿色再充1小时或到灯灭（8200X）即可。如果电池不经常使用，必须一个月充电一次。充电注意事项6注意事项•必须仪器入箱运输和存储•经常保持清洁仪器•长时间不用仪器，要取下电池进行保管仪器运输存储注意事项6注意事项谢谢！