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TGO静态解算操作流程

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2020年4月19日
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4.2 TGO静态解算操作流程
1、 新建项目
在左侧项目栏中, 点击新建项目快捷方式。在显示的对话框中输入项目名, 并选择模板。确认后将自动弹出项目属性对话框, 可对项目属性进行编辑。
2、 导入数据
从项目栏选择导入, 显示的对话框列出了可导入的文件格式和仪器类别。此次操作中导入GPS数据文件( *.dat) 。
输入点信息: 在数据导入检查对话框中, 选定使用复选框, 名称中输入测站的名称, 如果需要高程则要在天线高中输入天线高度, 天线类型选Micro-centered L1/L2, 测量要选槽口底部。确认后, 如果没有选定坐标系统, 软件自动弹出缺省投影定义对话框点击确认即可。若选择了坐标系统, 将不出现该对话框。
点标记: 完成数据的导入后, 系统将观测情况用图形方式显示出来。在视图中的点标记中选择名称, 可在图中显示点的名称。
3、 基线解算
选择基线: 点击选择中的全部, 或用鼠标器将全部基线画框选中, 即选中所有的基线进行基线解算。
处理形式设定: 如果需要, 在测量中选定GPS处理形式可设定进行GPS基线处理时的一些控制参数。主要是设置卫星高度角限制、 星历类型、 解算类型。点击高级的按钮, 编辑质量验收标准、 对流层天顶延迟等。
处理基线: 在测量中选择处理GPS基线。处理完毕能够看到基线长度, 解算类型( 固定才可, 否则要重新处理星历) , 比率, 参考变量, 均方根等因子。”使用”复选框选定, 说明根据验收标准基线处理结果为”经过”或”标记”; 若复选框为空, 则处理结果为”失败”。按下保存, 仅将选定了”使用”的解保存到项目中。
查看报告: 在报告中点击GPS基线处理报告, 查看基线处理报告。经过基线报告分析, 记录有关残差较大的卫星和时段, 点击视图中的timeline, 可对卫星和时段进行取舍。从报告工具条下查看GPS环闭合差报告, 能够获得有关闭合环的闭合差信息。同时在设置里能够设置要显示的项目。
4、 无约束平差
基准选择: 在平差菜单下选基准/ WGS-84坐标系。
平差形式选择: 在平差菜单下可选平差形式进行平差形式的设定,一般选择95%的置信界限。
执行平差: 点击平差。
查看报告: 在报告中看网平差报告, 如果经过则继续进行约束平差, 失败则要进行加权平差。
加权平差: 在平差中选加权策略设定观测值的加权策略。将纯量类型改为”交替的”。再次进行平差, 查看报告, 直到经过为止。
保存校正坐标: 选择平差菜单下的校正坐标, 保存, 可将点在WGS-84基准下的坐标储存下来。在没有其它测量数据的情况下, 这些坐标只用于决定点的位置, 保存它们仅是为了校正。
5、 GPS点校正
完成GPS网的无约束平差后, 如果各项质量指标达到要求, 即可开始进行GPS网的约束平差。龙泉山GPS控制网采用地方独立坐标系, 已知点资料所属坐标系的椭球参数以及投影中央子午线未知, 因此采用点校正的方法。
点校正: 选择测量菜单下的GPS点校正。出现GPS点校正对话框, 选择校正组成。三参数转换法是计算从WGS-84椭球的中心到地方投影椭球的中心沿X、 Y、 Z轴的平移量, 一般用于小范围的基准转换( 80km x 80km) 。在此默认三参数。本次只进行二维处理, 因此不进行”垂直平差”, 选择”更新缺省投影起点”和”水平平差”。不选”设置比例尺为”, 一般不将比例因子设为1, 以检查计算的比例因子是否接近于1。
点列表: 点击点列表。在弹出的点列表对话框中, 用鼠标选择GPS点, 输入点名, 网格点中输入当地坐标。确认后回到界面。点击计算, 计算GPS校正参数。点击点另存为, 取名称。此时就能够得到WGS84和地方独立坐标系统的参数关系。单击报告, 浏览校正计算的详细报告。此报告显示计算的所有参数及当前计算的控制点坐标与其已知位置和各残差值的比较。最后点击确认退出。
查看报告: 选择报告菜单下的附加报告, 选择”点”然后确认。就能够看到计算后的各点坐标。
 第五章  数据处理 
5.1 GPS测量的外业实施
5.1.1 GPS点位选埋
1、 选点
GPS外业测量选点时, 测站点之间不要求一定通视, 图形结构也比较灵活, 因此, 点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性, 并顾及后续测量, 选点时应着重考虑:
(1)每点最好与某一点通视, 以便后续测量工作的使用。
(2)点周围高度角15°以上不要有障碍物, 以免信号被遮挡或吸收。测站上应便于安置GPS接收机和天线, 可方便地进行观测。
(3)点位要远离大功率无线电发射源、 高压电线等, 以免电磁场对信号的干扰。
(4)点位应选在视野开阔、 交通方便、 有利扩展、 易于保存的地方, 以便观测和日后使用。
2、 标志埋设
GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石, 以精确标志点位, 点的标石和标志必须稳定、 坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区, 也可直接在基岩上嵌入金属标志。资料有:
①  点之记;
②  GPS网的选点网图;
③  土地占用批准文件与测量标志委托保管书;
④  选点与埋石工作技术总结。
5.1.2 外业观测
当前接收机的自动化程度较高, 操作人员只需作好以下工作即可:
(1)各测站的观测员应按计划规定的时间作业, 确保同步观测。
(2)确保接收机存储器有足够存储空间。
(3)开始观测后, 正确输入高度角, 天线高及天线高量取方式。
(4)观测过程中应注意查看测站信息、 接收到的卫星数量、 卫星号、 各通道信噪比、 相位测量残差、 实时定位的结果及其变化和存储介质记录等情况。
 (5)同一观测时段中, 接收机不得关闭或重启; 将每测段信息如实记录在GPS测量手簿上。
(6)进行长距离高等级GPS测量时, 要将气象元素, 空气湿度等如实记录, 每隔一小时或两小时记录一次。
5.2 GPS基线处理
5.2.1 GPS基线处理分析
TGO进行基线处理后, 龙泉山控制网的网形图如下:
图5-1  龙泉山GPS控制网
点击每条基线, 能够查看基线解算报告, 主要查看内容: (1) 基线解算质量的三个恒量标准, 即基线的比率、 参考方差、 RMS等是否超过设置标准。(2)卫星的连续动态跟踪: 良好的观测情况应该是连续跟踪和观测, 而不应经常中断。(3)残差图: 残差绝对值大小应该在载波相位波长的1/10之内。
如果系统发现处理结果中存在异常, 将显示提示信息。出现的重新计算报告, 信息仅供参考, 不能作为判断基线是否合格的依据。GPS基线处理报告见表5-1:
表5-1  基线处理报告
从上表能够看出, 各基线比率均大于标记值3, 达到”经过”状态; 各基线参考变量小于标记值10, 达到”经过”状态。各基线RMS均小于标记值0.03, 达到”经过”状态。
查看各基线的卫星相位跟踪总结和残差图, 没有残差过大的卫星和时段。因此各项指标均符合要求。

5.2.2 GPS环闭合差报告
GPS环闭合差报告见表5-2:
表5-2  GPS环闭合差报告
从报告的这一部分能够看出, 各项均符合有关规定。
5.3 无约束平差
查看网平差报告, 在平差报告的”平差后的观测值”部分, 给出了基线向量观测值的残差和精度, 根据这些数值, 能够判断基线向量观测值质量的优劣。
查看平差报告中有关基线向量精度的部分, 确定未超出规范的相应要求。
在平差报告的”协方差项”这一部分, 给出了基线向量观测值的精度, 其中的距离中误差和相对距离中误差是判定网是否达到规范中对相应等级网的要求的指标。
表5-3  无约束平差协方差项

根据上表, 能够看出各项指标均符合规范要求。其中最弱边的相对中误差是1:29837。
5.4  GPS点校正
5.4.1 固定不同两点对精度的影响
为了研究固定不同的两个点对精度的影响, 下面按其分布分为三类,代表性的选其中两个点进行分析。
(1)    固定点均匀分布的数据处理结果
固定I26、 I28两点, 经过GPS校正后的点坐标和已知坐标间的残差差异 :

表5-4  检核点平差值与已知值比较表
点名
平差坐标
已知坐标
差值
北坐标
东坐标
北坐标
东坐标
北坐标
东坐标 
I04
I39
I17
I36
I16
I21
I24
I32
1111.675
1017.117
1109.173
1140.305
916.468
1033.458
996.889
845.556
836.190
890.391
753.619
887.667
903.002
827.142
987.719
859.742
1111.675
1017.150
1109.198
1140.305
916.376
1033.477
996.861
845.468
836.124
890.283
753.583
887.601
902.963
827.063
987.609
859.748
.000
-.033
-.025
.000
.092
-.019
.028
.088
.066
.108
.036
.066
.039
.079
.110
-.006
按中误差的计算公式计算得到:
      m=

(2)    固定点分布于一侧的数据处理结果
固定I26、 I32两点, 经过GPS校正后的点坐标和已知坐标间的残差差异:
表5-5  检核点平差值与已知值比较表
按中误差的计算公式计算得到:

(3)    固定点分布于中间的数据处理结果
固定I36、 I32两点, 经过GPS校正后的点坐标和已知坐标间的残差差异:
表5-6 检核点平差值与已知值比较表
按中误差的计算公式计算得到:

由以上三种固定不同分布的两点得出的中误差大小, 能够看出, 固定均匀分布的两点I26、 I28后得出的中误差最小, 精度最高; 固定一侧分布的两点I26、 I32后得出的中误差最大, 精度最低。由此可得出如下结论: 进行约束平差时, 控制点均匀分布所得到的成果精度最高。

5.4.2 固定点的个数对精度的影响( 均匀分布) 。
    由于龙泉山控制网较小, 测点数量有限, 在研究固定点的个数对精度的影响时, 只代表性的选择分别固定2个点、 3个点、 4个点时对网精度的影响。由上面结论得知固定均匀分布的两点进行GPS网约束平差的精度最高, 因此所选点均为均匀分布, 以减少分布差异造成的误差。
(1) 固定两个点进行约束平差的数据处理结果
   在5.3.1中已经分析并得出固定均匀分布的两点I26、 I28的中误差, 在此直接应用其结果, 不再计算。

(2) 固定三个点进行约束平差的数据处理结果
固定I26、 I36、 I28三点, 经过GPS校正后的点坐标和已知坐标间的残差差异:
表5-7 检核点平差值与已知值比较表
按中误差的计算公式计算得到:

在固定三个点的约束平差中, 由于这三个点的坐标有一定的误差, 会出现固定点坐标平差前后发生变化, 但相差不大, 对整个网的精度影响不大, 能够忽略。

(3) 固定四个点进行约束平差的数据处理结果
固定I26、 I36、 I28、 I32四点, 经过GPS校正后的点坐标和已知坐标间的残差差异:
表5-8  检核点平差值与已知值比较表
按中误差的计算公式计算得到:

在固定四个点的约束平差中, 由于这四个点的坐标有一定的误差, 会出现固定点坐标平差前后发生变化, 但相差不大, 对整个网的精度影响不大, 能够忽略。
由以上三种固定不同分布的两点得出的中误差大小, 能够看出, 固定三个点I26、 I36、 I28后得出的中误差最小, 精度最高; 固定两个点I26、 I28后得出的中误差最大, 精度最低。从而得出结论, 固定均匀分布的三个点时龙泉山GPS控制网的精度较高。
 第六章 结 论 
1、 TGO软件功能强大、 使用方便、 自动化程度高、 结果可靠。可是在数据检核部分只按水平分量和垂直分量(W 与W  合在一起)进行环闭合差的检验, 平差计算后输出网的信息与现行规范要求也不一致, 这使大多用户很难掌握其精度指标。
2、 对龙泉山GPS网进行二维约束平差, 分别研究固定不同分布的两点和固定点的个数对精度的影响, 得出结论: 固定相同个数的点时, 选择均匀分布的点时GPS网精度较高; 相同的分布状况下, 固定均匀分布的三个点时GPS网的精度较高。
3、 在研究固定点个数对GPS网精度的影响时, 固定三个点和固定四个点时的中误差非常相近, 可能是由于本次龙泉山GPS控制网测点数量有限, 从而在一定程度上影响了固定点个数对网精度影响的分析结果。
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