張?jiān)鰣?，孫 倩

(中煤航測遙感集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

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

隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS接收機(jī)更新?lián)Q代速度越來越快，儀器操作也越來越簡單。對于普通外業(yè)人員來說，GPS外業(yè)測量已經(jīng)沒有什么難度。但GPS的數(shù)據(jù)處理及平差計(jì)算，仍僅有少部分作業(yè)人員掌握；成果整理方面，更只有個(gè)別人熟悉，這一點(diǎn)不利于作業(yè)人員的成長及公司的長期發(fā)展。

本文以中海達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件包HGO為例，簡要敘述了GPS測量外業(yè)觀測后室內(nèi)數(shù)據(jù)處理及平差計(jì)算、報(bào)告整理的內(nèi)容，可供廣大測繪工作者參考。

1 GPS測量數(shù)據(jù)處理

外業(yè)測量結(jié)束后，室內(nèi)數(shù)據(jù)處理一般需經(jīng)過“數(shù)據(jù)傳輸-基線解算-WGS84坐標(biāo)系下的無約束平差-目標(biāo)坐標(biāo)系下的約束平差”等步驟。

1.1 新建項(xiàng)目

打開中海達(dá)HGO軟件，點(diǎn)擊“新建項(xiàng)目”，出現(xiàn)新建工程對話框，在對話框內(nèi)輸入項(xiàng)目名稱如“YC2016”及工作目錄。

點(diǎn)擊“項(xiàng)目屬性”，在“基本信息”欄內(nèi)輸入項(xiàng)目單位、施工單位、負(fù)責(zé)人作業(yè)時(shí)間等。點(diǎn)擊“限差”，輸入“測量規(guī)范”、“控制等級”、“儀器精度”、“等級參數(shù)列表”等信息，后點(diǎn)擊“確定”，如圖1所示。

圖1 新建項(xiàng)目(軟件界面，以下同)

1.2 建立坐標(biāo)系

點(diǎn)擊“坐標(biāo)系統(tǒng)”，選擇“橢球”，輸入“源橢球”及“當(dāng)?shù)貦E球”，源橢球應(yīng)選擇WGS-84橢球，當(dāng)?shù)貦E球指項(xiàng)目最終所用坐標(biāo)系對應(yīng)橢球；然后選擇“投影”，輸入項(xiàng)目的中央子午線、坐標(biāo)加常數(shù)、投影面等，如圖2所示。

圖2 建立坐標(biāo)系

1.3 導(dǎo)入觀測數(shù)據(jù)文件

點(diǎn)擊“導(dǎo)入”后點(diǎn)擊“導(dǎo)入文件”，彈出“導(dǎo)入文件”對話框，選擇好導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件類型，后點(diǎn)擊“導(dǎo)入文件”，將觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入項(xiàng)目。

1.4 基線解算

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

圖3 基線解算設(shè)置

基線解算：初始設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“處理全部”，自動進(jìn)行基線解算。計(jì)算完成后，檢查狀態(tài)，對不合格的基線修改參數(shù)重新處理。最好RMS在0.02 m以內(nèi)，如圖4所示。

圖4 基線解算結(jié)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(shí)間段、修改該基線的解算參數(shù)等，對單條基線進(jìn)行處理，直至基線合格。對于個(gè)別不合格的可以禁用該基線，但總禁用基線數(shù)不能超過項(xiàng)目總基線數(shù)的10%，如圖5所示。

圖5 不合格基線處理

搜索閉合環(huán)及重復(fù)基線：基線解算完成后，檢查重復(fù)基線、同步環(huán)、異步環(huán)的質(zhì)量是否合格，如不合格則針對個(gè)別基線重新單獨(dú)解算，直至所有重復(fù)基線、同步環(huán)、異步環(huán)合格，如圖6所示。

圖6 檢查重復(fù)基線及基線閉合環(huán)

無約束平差：點(diǎn)擊“網(wǎng)平差”-“平差設(shè)置”初次平差松弛因子設(shè)為10，然后根據(jù)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(yàn)通不過，則可能存在誤差較大的基線，可通過重新解求個(gè)別精度較差的基線或禁用個(gè)別基線(禁用總數(shù)不能超過總基線數(shù)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(diǎn)；將控制點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)輸入到每個(gè)已知點(diǎn)中，右鍵轉(zhuǎn)為控制點(diǎn)。約束平差時(shí)，若卡方檢驗(yàn)通不過，則有可能已知點(diǎn)相互不匹配，可通過取消固定某已知點(diǎn)來檢查已知點(diǎn)的匹配性，直至平差通過，如圖8所示。

圖8 約束平差

計(jì)算七參數(shù)需4個(gè)以上平面控制點(diǎn)；高程擬合若采用二次曲面擬合，則需6個(gè)以上高程控制點(diǎn)，如圖9、圖10所示。

圖9 計(jì)算七參數(shù)

圖10 高程擬合

2 報(bào)告的整理

2.1 計(jì)算說明

計(jì)算說明除了簡單介紹項(xiàng)目概況外，應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：①控制網(wǎng)等級；②控制點(diǎn)選點(diǎn)、埋石、編號、點(diǎn)之記的制作等概況；③控制網(wǎng)拓展方式，是否能夠滿足規(guī)范規(guī)定的要求(如重復(fù)設(shè)站數(shù)是否滿足要求等)；④觀測采用的儀器型號、臺數(shù)、標(biāo)稱精度、是否在檢定有效期內(nèi)使用等；⑤簡述外業(yè)觀測的作業(yè)方法、執(zhí)行指標(biāo)等；⑥基線處理及平差計(jì)算采用的軟件，平差后最終達(dá)到的精度等。包括重復(fù)基線較差最大較差值及限差(對應(yīng)基線)，同步環(huán)、異步環(huán)閉合差最大值及限差(對應(yīng)閉合環(huán))，約束平差后最弱邊相對精度及對應(yīng)邊、最弱點(diǎn)中誤差及對應(yīng)點(diǎn)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(xiàng)精度及基線長。

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

2.3 平差部分

無約束平差部分：包括項(xiàng)目名稱、坐標(biāo)系統(tǒng)等屬性；平差后各基線邊長、改正數(shù)及相對精度；平差后各點(diǎn)的大地坐標(biāo)及中誤差；最弱邊相對誤差及最弱點(diǎn)中誤差等。

約束平差部分：包括轉(zhuǎn)換參數(shù)；平差后各基線邊長、改正數(shù)及相對精度；平差后點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)及中誤差；最弱邊相對誤差及最弱點(diǎn)中誤差等。

3 結(jié)語

GPS已經(jīng)在測繪行業(yè)中普及，只有作業(yè)人員掌握了GPS數(shù)據(jù)處理及平差計(jì)算方法，清楚了計(jì)算報(bào)告需包含的內(nèi)容，才算真正熟悉了GPS作業(yè)，才能真正提高自身的業(yè)務(wù)水平。