一种基于GPS的数据采集处理系统的研究设计 测试测量电子工程世界网

高甫

[摘 要]随着经济的飞速发展以及科学技术水平的提高，我国的GPS技术也得到长远的发展，被广泛应用于生产、生活等各个领域。同时，GPS技术因其高效率、多功能以及可以全天候工作的优点成为现代工程测量的主要手段，基本取代传统测量方式。

[关键词]GPS工程测量 数据处理 优化办法

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0098-01

GPS虽然优点众多，但其测量精度人有一定的误差，对于观测和数据处理的基本原则的掌握是使GPS测量成果满足高精度要求的前提。在GPS的整个数据定位处理的过程中，运用时间最长、工作量最大、次数最多的就是GPS基线运算。基线运算的误差的大小对GPS 的定位精度有着直接的影响，降低GPS的工作效率。因此，对于基线运算的科学优化处理显得十分重要，本文将以基线运算方法的优化方法为重点对GPS工程测量网数据处理和质量分析。并以Gpsadj对GPS的基线处理为例。

1 对基线运算方法进行评价的有关要素

1、重复基线长度检核

通过对同一条基线边的多个时段进行观测得到的多个基线边即为重复基线。其中会存在一定的粗差，而重复基线程度检核是评价其是否存在于某条基线的重要标准。

2、方差比值

方差比值是对整个周未知数的可靠性程度的反应，比值的大小与可靠性程度呈正比例增长，即比值越小，可靠性越差，比值越大，可靠性越好。

3、同步环、异步环闭合差

GPS网内符合精度的重要指标之一就是同步环、异步环闭合差，同时可以对粗差是否存在于组成环路的所有基线内部进行判断。

4、基线解的类型

基线解包括双差固定解、双差浮点解以及三差解。基线解的质量与整周未知数的确定有着紧密联系。在软件进行数据处理的过程中，整周未知数扮演的角色是平差计算中的待定参数，对其进行估计和确定。短基线测量过程中因为测站相互之间收到的误差相关性程度较高一般采用双差法，获得固定解。双差浮点解的精度相对高一点，如果对鱼塘或者山地进行测量，可以使用双差浮点解，精度勉强可以达到10米以内。三差解是两种方法之外的比较好用的办法，当其他两种方法不符合要求时，可以运用三差解。

二、关于基线运算的质量评价

1、依据重复基线长度检核评价

运用Gpsadj软件，可以看到控制网内部的全部重复基线。基线边的互差差值小于相应级别所对应精度规定时，对含有粗差的基线要进行优化处理。其中不同时段的基线边的互差是由GPS测量技术规程规定的。

2、根据方差比值评价

基线解算质量高低的重要评价标准之一就是方差比值。比值越低，证明整周未知数的可靠性差，相反，比值越高，整周未知指数的可靠性比较高。

3、根据同步环、异步环闭合差进行评价

对于Gpsadj软件，相对误差、三个方向闭合差和边长闭合差存在于每个同步环和异步环中。对于同步环坐标分量不符合规范要求的要对基线进行优化处理。除此之外，对于环线全长相对闭合差不满足GPS测量技术规程的同样需要优化处理基线。

4、运用解类型评价

根据测量技术规范的规定，对于双差固定解、三差解以及双差浮点解的使用情况都有规定，当无法达到这些规定的要求时，要对基线优化处理。对于8公里以内的基线，需要使用双差固定解；基线范围在30公里以内的，可以选择固定解和浮点解二者中的精确度最高的结果；对与基线范围大于30公里的，基线结算最终结果可以运用三差解。通过对不同情况的具体规定，使工程测量的数据精度达到最高。

三、优化基线运算的处理方法

在进行真正的基线结算之前，需要提前设定好此项目有关的属性参数，例如控制网等级、项目采用的坐标系等。首先运用软件中已经有的缺省参数自动处理基线以及有关内容，之后展开基线的解算结果，对基线结算的结果进行查看，并对基线结果的质量高低进行分析评价。如果基线解算的结果不符合要求或者不理想，可以通过以下的办法对其进行优化处理。办法如下：

1、确定合适的卫星高度截止角

按照Gpsadj已有的条件高度截止角的步长值是5？，选择范围是5？到35？之间。如果基线解算过程中失败了，首先要对连续观测的时间长短、图形强度因子以及观测卫星的数量进行核实。如果进行同步观测的卫星数在6颗以上，同步观测的时间超过了45分钟，那么高度截止角可以适度的进行增加，将低空历元数据中容易受到干扰的部分进行剔除，运用不容易受到干扰的高空历元来进行解算。

2、选择合适的模糊度分解方法

在对整周模糊度进行解算时，通常会运用的整数最小二乘法原理。通常，合适的模糊度分解方法包括整型模糊度求解办法、模糊函数法、最小二乘原理指导下的去耦调节法、快速模糊求解办法等。其中，最小二乘原理指导下的去耦调节法是最高效快速的办法。通常情况下，如果基线比较短，而且需要观测的数据量比较小的时候，运用这一办法会取得不错的效果。

3、选择合适的历元间隔

需要解算的数据量的多少是由历元间隔的大小来决定的。不同的情况下有着不同的历元间隔原则，如果是同步观测的时间比较长，同时需要采集的数据量比较大时，就要适当的增加历元的间隔，避免出现因外界干扰出现区域失锁的现象。在同步观测的时间比较短，采集数据量少时，可以对历元的间隔进行适当的缩小，这样可以使更多的历元数据参与到基线解算的过程当中。

4、剔除无效历元

对于无效卫星信号的剔除，首先，点击左侧边框内位于“观测数据前面”的+符号，这时所有的观测数据文件都会展开，对其中一个观测数据文件进行双击，点击鼠标左键将历元终断的地方托圈拉住，这样就可对无效的历元进行剔除。之后重新对剔除无效历元之后的基线进行解算。

总结：

基线解算在GPS定位数据处理工作中占据着主导地位，高精度的基线处理十分重要，对基线解算进行评价时要综合各种因素全方面进行考虑。虽然通过优化处理基线解算可以提高基线的精度，但是通过对残差以及同步环、异步环的闭合差的分析才能够决定基线的最终解是否符合要求。同时有足够数量的数据才能保证基线解算的精度，因此要保证观测时间和质量。提高基线解算的精度，GPS工程测量网数据的质量才能得到保证。

参考文献：

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