【测量技术】浅谈对GPS不合格基线处理的几种方法

测绘联盟2021-03-26 11:13:37


导读

高度截止角; GPS           

      随着 GPS 的快速发展, 全球定位系统在测量中作用日渐明显, 应用越来越广泛。而我们在运用静态 GPS 数据处理基线时, 往往碰到很多不合格的基线, 它们会影响的整个 GPS 的质量。 本文介绍了产生不合格基线的几种原因, 以及对不合格基线处理的几种方法。

关键词 基线; 高度截止角; GPS


1 引言


基线是任意两台接受机同步观测解算而得的两点间的位置矢量, GPS 的平差实质就是对基线的平差,为确保基线的质量,要对它们进行同步环的检测和异步环的检测,此外还要对基线进行改正数的统计。 总之, 基线的质量就是 GPS 的质量。 要提高 GPS的质量, 就必须确保基线的质量。


2 不合格基线产生的主要原因


不合格基线的产生主要是 GPS 在接受信号的过程中产生, 其主要有以下几方面:

(1 ) 观测时间过短

观测的时间长短取决于基线的长短。当基线长度在 1 公里以内时, 观测时间可以缩短至 35 分钟左右。一般要求观测时间为 1 小时, 当距离过长时, 要求适当延长观测时间。

(2 ) 观测环境有遮挡

GPS 点附近有高楼、 树林、 高山等高物遮挡, 会影响接收机接受天上卫星信号。

(3 ) 观测位置有信号干扰

GPS 点附近有大功率无线电发射源, 高压线, 无线电信号等。

(4 ) 多路径效应产生的影响GPS 观测时, 大气、 电离层折射线、 周围地物、 河面多次反射卫星信号, 等不可避免的因素。


3 处理不合格基线的方法


(1 ) 选择合理的卫星高度截止角

卫星高度截止角的选择对 GPS 的观测和基线的处理都非常重要。卫星高度角直接影响着卫星的观测范围, 随着高度角的增大, 卫星的观测范围显著减小。由于 GPS 卫星受到影响的条件很多, 卫星高度角过低, 仰角小的卫星受到大气的影响较大。 卫星信号强度太弱,信噪比低,同时容易产生多路径效应。 使数据中低质量的数据比重过大, 进而影响的数据的整体质量。卫星高度角过高, 使观测范围变小,观测卫星数显著减小。卫星合理的高度截止角为15~25 度。我们通过选择合理的高度截止角之后再对基线进行处理, 有的不合格基线就能达到要求。

(2 ) 选择合理的历元间隔

历元间隔选择的范围为 1~60 秒, 一般历元间隔解算是 30 秒, 当基线的观测时间很长, 如 1 小时以上时, 我们可以加大历元间隔, 选择 40~60 秒, 当两点观测时间小于 1 小时且基线又不是很长时,我们可以选择历元间隔在 5~30 秒之间来进行解算。 通过不同的历元间隔, 可以将基线调的更精确。


(3 ) 删除不合理的卫星信号数据


不合理卫星数据主要是卫星周跳现象,由于卫星信号失锁而发生的周跳现象。从卫星信号失锁到信号重新锁定,对载波相位非整周的小数部分并无影响, 仍和失锁前保持一致, 但整周数却发生中断而不再连续。 所以周跳对观测的影响相当大。 但我们可以从两个地方观察数据发现这种情况:


(a) 从观测数据文件发现跳现周跳现象。如图(1 )

(b)从观测数据结算结果中的残差中发现。如图(2 )



从图 (1 ) 中我们可以看到 7, 10, 13, 8 号卫星都发生这种现象,

   图 (2 ) 卫星 6 的残差图中偏大, 我们可对对应的卫星数据删除该时间段的数据,然后再进行基线处理。往往修改图 (2 ) 对应的卫星比图 (1 )

中的效果更明显。但当选择不同的卫星高度截止角时, 其残差图也不一样, 修改对应的卫星数据效果也不一样,这就需要多次尝试不同的卫星高度截止角可能基线会更好。

当两个 GPS 点观测不同步时, 我们尽量将不同步时段的的卫星信号删除, 再对其进行基线处理, 效果会更好。

处理不合格基线总体就以上三种方法,往往需要以上方法的两种, 甚至三种同时结合, 才能将基线处理的合理。

4 结论

一般基线只要观测时间足够,选择合理卫星高度截止角, 合理的历元间隔, 删除周跳卫星数据, 基线都能合格。 这样可极大的提高工作效率, 降低劳动强度, 提高生产力。

文章来源:网络


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