应用GAMIT/GLOBK软件进行高精度GPS数据处理

GAMIT/GLOBK 是高精度定位和定轨软件,在处理长基线和连续时段的静态定位 GPS 数据方面有很多优点。本文阐述了 GAMIT 软件的主要模块、数据处理基本步骤、数据处理流程以及 GAMIT 数据处理质量的评价体系。介绍了 GLOBK 的主要应用、数据处理步骤以及需要注意的有关问题。最后结合 SCAR(国际南极研究科学委员会)国际联测数据,说明其数据处理过程。     

用GPS技术监测南极半岛地区形变的结果初步分析

“全南极 GPS国际联测”已经进行了 6期观测。我们选取了位于西南极乔治王岛地区的 7个 GPS站 ,并加入 2个 IGS站 ,分别对 1 995、1 996、1 998年的同期 (GPS年积日 0 2 0 - 0 4 0 )观测数据进行了基线处理 ,相对精度可达 1 0 - 8- 1 0 - 9。并对 GAMIT软件解算得到的松弛解和强约束解分别进行了网平差处理 ,结果证明该地区比较稳定 ,总体上有 1 0 mm/a左右向西南方向的运动趋势。     

GPS数据处理与平差软件对比分析

在实际生产过程中,很多生产单位选购了不同品牌的GPS接收机,在不同品牌接收机联合作业时,如何选择平差软件困扰着技术人员。为帮助工程人员应对日常GPS测量数据平差处理和选择相应处理软件,本文作者通过介绍GPS测量数据处理的一般流程,然后利用具体工程案例,对比分析了4种GPS平差软件(包括两款国内软件和两款国外软件)在软件性能、数学模型、基线处理和网平差结果方面的优劣。经对比,国产GPS平差软件更能符合我国相应测量规范的格式要求。应对不同等级控制网,在短基线处理时,各种GPS平差软件处理结果均能达到相应精度要求;在中长基线处理时,Pinnacle和HDS2003的误差模型和改正模型较多,解算精度较高,而Solution的自动化程度相对较低,但在基线处理中有一定优势。     

北极考察与GPS定位研究初探

本文叙述了作者 1 996年参加“北极追踪”科学考察队进行首次北极测绘科学考察期间 ,使用 GPS全球定位观测系统 ,沿雷索柳特 ( Resolute)—夸那 ( Qaanaaq)—卡波郁科 ( Kap Yok)—尤里科 ( Eureke)—北极点 ( North Pole)—尤里科—雷索柳特的考察路线 ,进行了冰海考察路线导航、寻找北极点、夸那及雷索柳特定点观测。事后采用高精度 GPS数据处理科研软件 GAMIT对采集得到的数据进行了处理、分析 ,得到了观测点的地心及大地坐标和各点到北京的空间基线长。结果表明 ,利用 GPS定位系统在北极地区进行大规模范围内、高精度监测地壳运动和环境动态变化是完全可行的。     

北斗与GPS 集成的高精度定位及桥梁监测分析

GNSS 可提供全天候的实时高精度定位结果,是形变监测的主要方法之一,但卫星信号极易受到周围环境如建筑物、人群等遮挡的影响,而相当数量的基础设施修建于山谷、城市建筑群、车流密集等区域。文章研究在遮挡环境下卫星定位应用于形变监测领域的可行性问题。因中国北斗系统在星座布设上与GPS 不同,采用GEO、IGSO 及MEO 三种不同轨道类型形成高轨卫星与中轨卫星的结合,不同的轨道类型有不同的特点,对定位精度的影响也不尽相同。以广州大桥为例,通过对北斗/GPS 集成高精度定位的研究,并针对北斗卫星的不同轨道类型,利用GEO、IGSO 及MEO 之间的不同组合进行定位,分析其在形变监测的可行性。研究表明：北斗/GPS 集成高精度定位精度可达毫米级,能够满足形变监测的需求;同时,北斗/GPS 集成定位可增加可视卫星数,改善卫星的几何分布,而北斗系统的高轨卫星高度角较高,特别是GEO 和IGSO 两种高轨卫星的组合仍能达到1 cm 的定位精度,大大提高了山谷、高边坡、城市峡谷等遮挡较为严重区域中卫星高精度定位的可行性,有利于形成全天候自动化实时高精度的形变监测与灾害监测安全预警系统。     

应用GPS资料反演南极大气可降水量的试验分析

本文研究的主要内容是从对流层天顶延迟来反演大气中的可降水量。利用我国长城和中山两站 1 998、1 999、2 0 0 0年参加全南极GPS国际联测所取得的南极地区的GPS数据 ,组成各期GPS网 ;采用高精度的GAMIT/GLOBK软件进行基线解算和网平差处理 ,使用多种数据处理方案 ,得到各时段两站对流层的天顶总延迟值 ,采用了Saastamonien和Hopfield两种模型分别进行天顶静力学延迟的解算来分离天顶静力学延迟。从两站的历史气象资料出发 ,通过回归计算得到适合两站 1、2月份的转换系数K ;然后进行天顶湿延迟至可降水量的转换 ,结合现场的气象资料进行对比分析。各期数据均取得了较为满意的结果。     

大地水准面精化成果在航外控制测量的应用

本文通过在1∶1万航测外业基础测绘中应用已建区域精化似大地水准面模型测量像控点工作,从控制点使用数量、分布和达到的预期精度方面进行了试验。认为,一个大型的GPS网中使用3个点位可靠的B级点来约束GPS网平差,并配合精化似大地水准面插值模型取得的控制点坐标和高程,完全能够满足1∶10000甚至更大比例尺地形测量精度要求。为确保GPS网点拟合高程的可靠性,可适当用GPS联测国家水准点以检查GPS网点的高程拟合外符合精度。原有的国家三角点成果,由于测量年代悠久、历史原因和受当时的技术设备条件限制,其可靠程度和精度已不能用来检测和衡量GPS网点的平面和高程外符合精度。使用B级点来约束GPS网平差,并配合精化似大地水准面插值模型取得控制点坐标和高程,可以缩短工作周期,减少人员设备投入,降低成本消耗。     

基于GPS的北极冰川表面地形测量与制图

自2005年以来,我国科考队员利用双频GPS在北极黄河站附近的Austre Lovénbreen 和 Pedersenbreen两条冰川上每年一次开展高精度的冰川运动观测,获取了冰川表面监测标杆的精确位置和运动速度。2009年4月,我国考察队员在这两条冰川上开展了密集的GPS点位数据采集,藉此开展北极两条冰川的冰面地形测量。在分析单频GPS动态单点定位数据用于冰面地形测量的可行性基础上,经过平差计算获得了两条冰川的冰面地形数据,进而生成冰面DEM和等高线,制作冰面地形图。经与高精度控制点比较,冰面DEM高程的误差为0.78m,在冰川季节性高程波动和年消融的变化范围之内。由于SMART-V1型GPS设备是当前冰川研究工作中应用较多的pulseEKKO型探地雷达配套的一个重要部件,本文的结论对于同类仪器开展冰川测量工作具有参考价值,对基于高密度的GPS动态单点定位测量方法用于冰面地形测量的数据处理具有指导意义。     

手持GPS在高山区快速移动中的相对误差分析

基于两台MAP60CSx手持式GPS,在快速移动中同步采集同一地点的地理空间信息,采用空间关联和数理统计方法,对高山区(318国道拉萨—林芝段)获取的1 395对点位数据进行系统分析.研究揭示:Map60CSx GPS能在快速移动中提供高精度的导航和动态定位信息,总体精度在10 m以内;启用外置天线能明显增强GPS信号强度和稳定性,提高其在山区的定位精度.在高山区GPS信号漂移现象不可避免,获取的定位信息常存在异常值,需正确使用以提高研究精度.     

GPS网观测环水平和垂直分量闭合差限差的确定

在GPS外业观测数据的质量检核中,我国现行GPS测量规范采用观测环三维坐标分量闭合差作为衡量指标,而国外一些商用GPS后处理软件则采用观测环水平和垂直分量闭合差作为观测数据质量评定的标准。为此,本文根据现行GPS规范中观测环各坐标分量闭合差的限差规定,确定出与其具有相同检验效果的水平和垂直分量闭合差的限差公式。通过多个闭合环的计算分析表明,该限差公式用于GPS网同步环和异步环的质量检验是有效可行的。     

竹林环境中GPS信号质量及其定位性能分析

竹林定位有助于大规模林业的智能管理,然而竹林环境的GPS定位性能一直没有被测试和评估。该文采用多接收机多测试点思路测试竹林中GPS信号质量及其定位性能,并采用全站仪提供测试点参考真值。测试结果表明:与开阔天空相比,竹林环境GPS信号载噪比平均衰减5dB-Hz,多路径误差增加一倍;典型竹林环境下GPS静态相对定位的水平定位误差小于2.5cm,且卫星几何分布对GPS定位精度影响明显。因此,这种厘米级GPS静态定位可以在竹林资源管理中发挥作用。     

基于GPS数据的MODIS近红外水汽线性回归模型

针对地基GPS反演水汽空间不连续以及MODIS近红外水汽产品精度不足的问题,利用2010年香港地区地基GPS水汽数据和MODIS近红外水汽数据,提出了一种基于地基GPS订正MODIS水汽产品继而得到高精度空间连续分布可降水汽的方法。通过比较3种干延迟模型,选取最适合香港地区的Hopfield模型并利用高精度软件GAMIT解算GPS水汽,建立GPS水汽与MODIS水汽之间的线性模型,以实现对MODIS近红外水汽产品的逐月订正。结果表明,经过订正的MODIS水汽产品在各月的MRE、RMSE、PBIAS均有所改善,该方法能够有效融合地基GPS和MODIS的优点,可以得到连续区域的高精度水汽数据,这对天气预报、气候监测等有重要意义。     

黄河GPS站噪声模型初探及稳定性分析

北极黄河科学考察站的GPS站位于挪威斯瓦尔巴群岛,该站对于我国在北极测绘领域的研究具有重要作用。由于极区条件的限制,该站建立在冻土之上,因此需要对其稳定性进行深入研究。本文在利用GAMIT/GLOBK软件处理黄河站及周边IGS站观测数据的基础上,估计了不同噪声模型下的噪声量级、站坐标序列参数和不确定度,分析了黄河GPS观测站与IGS站运动趋势之间的关联性。结果表明,黄河站及周边GPS时间序列不仅存在白噪声,还存在较大量级的闪烁噪声,个别站的一些分量还存在随机游走噪声,仅考虑白噪声会低估总噪声和参数不确定度;黄河GPS站与邻近的NYAL站相比,两者的水平和垂直运动趋势完全一致,仅在垂直方向上有2.15 mm·a~(–1)的差异。     

关于GPS网平面基准点的兼容性检验

GPS控制网在起算点包含粗差或错误的情况下,会导致GPS相对网形产生严重的扭曲和变形。因此,在约束平差前,必须对已知点的可靠性、兼容性进行检验分析,认为确实没有粗差或错误,方可用于约束平差。本文提出根据同一投影面上基准点间的相似变换关系,来检验GPS网平面基准点的可靠性、兼容性的方法。此法对于GPS网中只有2个基准点的情况也可判断其兼容性。     

GPS精密单点定位部分误差模型影响分析

本文主要介绍GPS单点定位原理、GPS精密单点定位中误差模型的改正,重点研究了对流层、电离层延迟改正。利用VC++程序实现了霍普费尔德(Hopfield)、萨斯塔莫宁(Sasstamoinen)对流层误差改正模型程序、无电离层延迟组合改正模型程序,为开发一个可以利用广播星历文件或者精密星历文件与观测文件进行单点定位的软件提供了参考。利用霍普费尔德(Hopfield)改正模型加上Davis映射函数以及萨斯塔莫宁(Sasstamoinen)改正模型加上大部分区域的NMF映射函数两者之间的精度对比,得出在大部分连续历元中萨斯塔莫宁(Sasstamoinen)改正模型要优于霍普费尔德(Hopfield)改正模型,运用克罗布歇模型(Klobuchar)和无电离层延迟组合两种方法,通过实测数据进行比较,得出无电离层延迟的改正要优于克罗布歇模型(Klobuchar)的改正。     

北斗系统在远洋及南极地区的定位性能分析

利用北斗/GPS双系统四频率接收机,于2011年10月至2012年4月采集了中国第28次南极考察沿线的北斗和GPS实测数据,跨度北至中国天津,南至南极内陆昆仑站。从C/A码伪距的信噪比和多路径、可见卫星数、PDOP值、标准定位的精度等方面对比分析了北斗和GPS系统在航线上不同区域,尤其是在远洋及南极地区不同运动状态下的定位效果。结果表明现阶段的北斗系统信号质量总体上与GPS相当;在45°以内的中低纬度地区,动态定位精度与GPS相当,水平和高程方向分别可达10 m和20 m左右,而静态定位水平方向精度为米级,与GPS相当,高程方向10 m左右,较GPS略差;在中高纬地区,由于可见卫星数较少、卫星分布较差,定位精度较差或无法定位。     

GNSS广播电离层模型在极区的改正效果分析

电离层时延为GPS测量中最棘手、最严重的误差源,而极区结构复杂波动较大,电离层延迟极大影响了GPS测量精度,故在极区选取一个简单有效的电离层模型极为重要。将GPS及BDS采用的不同Klobuchar模型以及Ne Quick模型计算的极区总电子含量,以欧洲定轨中心提供的GIM模型电离层产品作为参考标准,研究三种广播电离层模型在北极地区的均方根和模型改正率。选取了2009—2013年共计5年的时间数据进行分析。结果表明,纬度在57.5°以上地区电离层改正GPS系统采用的Klobuchar模型基本不适用,但改正效果依然优于BDS,而Ne Quick模型改正效果弱于中低纬度,改正率整体在40%左右。     

GPS与GIS集成初论

GPS的高精度定位特性使其成为GIS系统中重要的数据来源,在现实生活和科研中有广泛的应用。本文介绍用VB,VC等通用编程工具,利用DLL,DDE,OCX等计算机技术,通过串口编程,在GIS软件中实现GPS功能的几种不同实现手段。     

基于WiFi与GPS组合定位算法的无缝定位方法研究

无线局域网络(WLAN)是一种全新的无线信号传输平台,该文在总结目前无缝定位与导航技术的研究现状、分析存在的问题和发展趋势的基础上,提出了联合GPS和无线局域网络的组合定位方法,以实现室内外的无缝定位与导航.同时,在深入研究卫星导航定位和无线传感器网络定位原理与算法基础上,针对定位环境的不同,提出了无缝定位的解决方案、转换机制和切换策略,并以WiFi网与GPS组合定位算法为例,进行了详细分析和深入讨论,所用算法可以实现无GPS、少于4颗可用卫星以及GDOP值不满足定位情况下的定位,与单独WiFi网络定位算法相比,该算法可以提高定位精度.     

基于GPS技术的活动断裂监测——以鲜水河、龙门山断裂为例

GPS作为重要的技术手段,在地壳运动研究中得到广泛应用。以青藏高原东缘的鲜水河、龙门山两条重要活动断裂为例,根据GPS监测获得的欧亚框架的运动速度场,用刚性地块假设下的最小二乘法拟合方法,对其现今断裂活动性进行了研究。研究表明鲜水河断裂、龙门山断裂的整体运动速率分别为8.67±2.65mm/a、1.67±2.07mm/a;鲜水河断裂的甘孜-乾宁段、乾宁-康定段运动速率为8.88±2.74mm/a、9.73±2.30mm/a;龙门山断裂北段、中段、南段运动速率则分别为1.91±2.47mm/a、1.70±0.96mm/a、1.57±1.21mm/a。由此表明鲜水河断裂现今活动性大,而龙门山断裂的活动性相对不大。同时,断裂性质研究表明鲜水河断裂为左旋走滑挤压断裂;龙门山断裂性质为右旋挤压走滑断裂。