Trimble Business Center (天宝TBC)

GNSS基线解算到网平差&科傻GPS网平差的操作教程

陈韵同

(中铁八局集团第七工程有限公司)

前言

基线解算是指在GNSS静态测量卫星定位中,利用载波相位观测值或差分观测值,求解两个同步观测的测站之间的基线向量坐标差过程,需进行数据预处理、剔除粗差,以获得良好的基线向量成果。

简介

常见的几款基线解算软件有:徕卡LGO、Infinity,天宝TGO、TTC、TBC,南方测绘GPSAdj,中海达HGO,华测CGO以及美国麻省理工学院和斯克里普斯海洋研究所联合研制的GAMIT/GLOBK等,本文主要围绕天宝TBC软件的基线解算&网平差以及运用第三方软件科傻GPS网平差软件的使用方法进行介绍。

徕卡LGO:是徕卡官方出品的一款综合性免费工程测量数据处理软件,能够查看、编辑和处理徕卡全站仪、水准仪、GNSS基线解算等数据。对新一代Trimble GNSS接收机转换的RINEX格式数据处理支持不友好。北斗三代发布后,LGO软件没有及时地升级更新,已经不能对北斗三代进行静态数据处理。

徕卡Infinity:是徕卡官方出品,作为行业标杆软件LGO的升级换代产品,功能全面,运算能力强大,界面友好。商业授权,高效基线处理和网平差。基线解算支持GPS/GLONASS/北斗/伽利略/QZSS 五个星座的解算。属于LGO软件替代品。

天宝TGO:是Trimble公司原GPS后处理软件,是基于 Microsoft Windows 的多任务操作系统。可以进行GPS数据后处理以及RTK 测量数据处理。(2011年美国GPS卫星系统升级调整,TGO软件没有及时地升级更新,已经不能进行静态数据处理。)

天宝TTC:是Trimble集空间信息的采集、存储、处理、分析、显示和数据检索于一身的测量软件,它的全称为Trimble Total Control。属于TGO软件替代品。

天宝TBC:是Trimble公司出品的新一代功能强大的办公软件,为用户提供了测量、GIS、CAD、制图、表面、点云、施工数据、摄影测量、隧道、移动测绘、工地土方搬运等多种功能。基线处理算法为全新的几何关系滤波器、独立电离层滤波器……组合运算。商业授权,高效基线处理和网平差。基线解算支持GPS/GLONASS/北斗/伽利略/QZSS 五个星座的解算。

南方测绘GPSAdj:是南方测绘公司GNSS数据处理软件,具有图形操作界面和图形服务功能,可进行包括基线网图、误差椭圆等各种图形的输出、打印。自动化程度更高、操作更方便的基线向量解算、闭合环搜索、网平差处理等功能。

中海达HGO:是中海达推出的一款专业的基线处理软件,是基于HSD2003数据处理软件包开发的新一代软件,可以对采集的GPS数据进行处理,包括静态GPS数据处理和动态GPS处理,支持基线计算和网平差。

华测CGO:是华测公司发布的一款GPS数据处理软件,这款软件可以对静态或动态采集的GNSS原始数据进行后处理,以得到较好的基线解算和网平差结果。

GAMIT/GLOBK:由比较著名的有美国麻省理工学院(MIT)和斯克里普斯海洋研究所(SIO)开发的GAMIT/GLOBK软件,GAMIT为双差网解,利用双差直接消除卫星及测站的时间误差。支持Linux系统适用于科研单位处理大于20km的长基线。

正文

Trimble Business Center(TBC)是一个全面综合并可扩展的工具套件,能够用于各种地理空间业务,为工程定位设计的一款绘图数据管理软件, Trimble Business Center拥有强大的数据处理、通道模块、表面模型、建模工具、数据可视化等功能和高效且用途广泛。全面支持GNSS基线处理和RTK数据处理。

TBC操作界面

TBC软件中主要模块包括:外业数据质量检查,GNSS处理、平差与几何计算,CAD与绘图,表面和体积,通道,项目数据转换与准备,设施建模,影像测量与航测,扫描和点云,隧道,GIS,移动测绘。

常见的几款GNSS网平差软件有:武汉大学科傻GPS、中铁一院铁路工程精密控制测量数据处理系统、中铁二院EYGPS、铁三院、中铁四院SYGPS、同济大学TGPPS等。

科傻GPS(GPS工程测量网通用平差软件包)是基于全球卫星定位系统(GPS)的现代测量理论和技术研制的CosaGPS软件系统,是武汉大学测绘学院老师研制的,通过了原国家测绘局组织的科学技术成果鉴定。

科傻GPS

科傻GPS启动界面

科傻GPS软件具有在世界空间直角坐标系(WGS-84)进行三维向量网平差(无约束平差和约束平差)、在椭球面上进行卫星网与地面网三维平差、在高斯平面坐标系进行二维联合平差、针对工程独立网的固定一点一方向的平差、高程拟合等功能,并带有常用的工程测量计算工具,可以实现各种坐标转换。

可以自动读取天宝TGO/TTC、徕卡LGO、拓扑康Pinnacle、泰雷兹Solution、Gamit、中海达GPS、南方测绘GPS、华测GPS等软件输出的基线向量文件,按同步观测时段进行文件管理和格式转换,自动计算同步环和异步环闭合差,进行重复基线比较。

全部软件集成在统一的环境下,编辑器、文档、图形、数据处理模块均自主编写;采用多文档,可同时处理多项任务;采用工程管理模式,可方便进行各类数据的操作。同步环闭合差、异步环闭合差结果文件兼容Excel的CSV格式,可以直接用Excel打开,方便用户进行闭合差的统计分析。换带计算与高程面变换可以同时进行,满足各种工程坐标变换的要求。

本文操作教程共分为五个步骤:输入数据——建立坐标系统——基线解算——TBC网平差——科傻GPS网平差。

一、输入数据

输入数据是将GNSS接收机(本文演示使用的接收机型号是Trimble GNSS R10-2接收机)所观测的原始数据(或第三方GNSS接收机转换的RINEX标准格式)输入到TBC软件中进行预处理。

新建工程:启动TBC(Trimble Business Center)软件——点击“新建工程”——选择模板(默认选项为空模板)——确定。

TBC软件工作界面

TBC软件工作界面

输入数据:工具栏——选择“本地”——点击“输入”——选择导入文件夹——按住Shift+鼠标左键,选择所有(或按需选择)GNSS观测数据文件——点击“输入”。

等待导入文件完毕……

导入文件完毕后,点击“天线”,依次输入点ID(控制点名,应特别注意点名必须与基线向量中的点名完全一致)、选择天线“方法”(根据接收机型号选择,第三方GNSS接收机应选择“天线相位中心”)、输入天线“高度”(默认斜高,第三方GNSS接收机填写换算到天线相位中心的垂高)——点击“确定”。

投影定义:东坐标:默认0.000m、北坐标:默认0.000m(一般默认,也可以填写真实坐标)——点击“确定”。

TBC软件中显示的控制网网图

TBC软件中显示的控制网网图

二、坐标系统

坐标系统,按坐标的维度一般分为一维坐标和二维坐标、三维坐标(大地坐标、空间直角坐标)。是描述物质存在的空间位置(坐标)的参照系,通过定义特定基准及其参数形式来实现。为了确定位置,必须建立坐标系统。

注:本文坐标系统设置仅适用于TBC网平差,若使用科傻GPS网平差或第三方软件网平差可以跳过第二步坐标系统设置。

工具栏:点击顶部“工程设置”。

选择“坐标系统”——点击“更改……”。

选择“坐标系和区域”——点击“新建坐标系……”。

在“坐标系”上面点击鼠标右键——选择“添加”(新建目录)。

在坐标系组属性中,输入:名称/导出名称(名称建议使用英文字符)——点击“确定”。

在新建的目录“YANSHI_CGCS2000”上面点击鼠标右键——选择“添加”。

坐标系属性设置:

区域参数设置:与预先输入的名称相同(YANSHI_CGCS2000)——基准面名称选择“CGCS2000(China)”——基准面方法选择“莫洛登斯基”。

注:如果是地方工程独立坐标系,需预先定义基准面和椭球。

投影设置:

投影:横轴墨卡托投影

地心纬度:0°0’0”

地心经度:106°45’00”(根据设计提供的坐标椭球参数填写)

假东坐标:0

假北坐标:500000

比例因子:1

南方位角:否

正向:北/东

以上填写完毕——点击“确定”。

移位网格设置:默认即可(一般情况下无需移位网格)。

大地水准面模型设置:

方法:大地水准面网格模型

模型:EGM96(Global)

注:EGM为全球大地水准面,可以选择EGM96或EGM2008(经他人研究对比EGM2008优于EGM96),如果选择部分区域,可以在大地水准面子网格中创建大地水准面网格文件。

文件:ww15mgh.ggf(默认)。

以上设置完毕——点击“确定”。

工具栏:点击“文件”——选择“保存”。

更改坐标系:选择“坐标系和区域”——选择新建的“YANSHI_CGCS2000”——点击“下一步”。

更改坐标系:

预先定义的大地水准面模型:EGM96(Global)

大地水准面模型质量:测量质量

以上设置完毕——点击“完成”。

坐标系统设置完毕,摘要区域处会显示新建的坐标系统名称——点击“确定”。

三、基线解算

基线向量解算是指在卫星定位中,利用载波相位观测值或其差分观测值,求解两个同步观测的测站之间的基线向量坐标差的过程。基线的质量主要通过统计同步环闭合差、异步环闭合差、重复基线长度差值比较及三维基线向量合格情况进行检验。

TBC软件工程设置:

工程设置是对软件预先定义一种属性格式,如:坐标系统、单位、基线处理参数、网平差参数等。

工具栏:点击“工程设置”——点击“基线处理”——点击“总体”。

注:星历表类型:默认为自动,长基线>20km选择精确(需下载),短基线<20km选择广播,其他选项一般默认。

精密星历下载ftp地址:

ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/products/%GGGG%/igs%GGGGT%.sp3.Z

精密星历下载:由于默认设置精密星历下载链接拒绝中国IP访问,所以需要重设FTP服务器。

工具栏——点击“测量”——点击“Internet下载”——点击右侧“Internet下载配置”(在Internet下载(D)下方)——选择精确轨道——点击“新建网站”。

组精确轨道的网站属性:填写手动连接、自动连接“主机URL/地址”——协议选择FTP/HTTP——点击“确定”——再次点击“确定”。

在新建网站上面点击鼠标右键——选择“自动下载”。

下载参数:默认,点击“确定”。(系统会根据观测数据自动选择观测时长,开始时间和结束时间)

提示:Internet下载:正在下载*.sp3.Z。

提示:已下载,下载完毕后点击“输入”。

输入完毕后可以在工程管理器中查看到已输入的*.sp3精密星历文件。

处理设置:处理间隔时间:默认为自动,也可以根据规范或GNSS接收机设置选择,其他选项默认。

注:在处理基线前,可以指定间隔时间,间隔时间越短,处理的数据越多,处理时间越长,精度越高。

质量设置:

接受标准:水平精度默认为5cm、垂直精度默认为10cm;一般设置水平精度3cm、垂直精度6cm,基线处理时若超出该接受标准会显示浮动解或失败。

高度截止角:默认为10°,规范要求一般设置为≥15°

注:基线处理过程中按需设置。

卫星:一般选择美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国北斗卫星。(不建议选择欧洲伽利略Galileo、日本QZSS)

选择卫星时可以进入“中国卫星导航系统管理办公室测试评估研究中心”查看卫星健康状态,对于异常卫星可以直接禁用。

网站地址:http://www.csno-tarc.cn/gps/health

如:下图为GPS健康状态,G11为异常卫星,可以在卫星选项中直接将GPS卫星G11禁用。

注:其他两种卫星(GLONASS、北斗)按网页导航选项提示可查看卫星健康状态。

基线解算:

基线解算须进行数据预处理,剔除观测值中的粗差,即进行周跳的探测与修复。

TBC软件会根据基线长度、占用时间、可用信号和其他标准动态选择要使用的最佳模式。1.非组合模式 – 这种处理模式,通常用于短基线,无论是否使用电离层模型,都采用非组合多频处理方式。2.宽通道模式 – 这种处理模式,通常用于长基线,采用无电离层延迟处理和宽通道处理(IF/WL)的组合方式,或者采用融合了无电离层延迟处理和宽通道处理 (IF/WL) 及 Melbourne-Wubbena 处理的方式。

方法,即:查看观测时段:点击左侧导航窗格“时段”——选择需要查看的基线——在上面点击鼠标右键——选择“时段编辑器”。

禁用卫星:按常规一般将观测时段长度低于10分钟或出现周跳的卫星直接禁用,如R5、R23;

方法:用鼠标左键点击左侧R5、R23文字即可禁用。

注:时段编辑器中蓝色和绿色代表L1信号和L2信号。

屏蔽卫星(干预卫星信号):按常规一般将观测时段长度低于10分钟或时段不连续质量差的卫星数据部分将其屏蔽;

方法:用鼠标左键框选需要屏蔽时段的区域。

禁用基线:如受原始观测数据的影响,可以按照规范要求禁用不合格的基线;

方法:选择基线——点击右键——选择“禁用基线”。

注:TBC软件基线处理采用的算法模型是“几何关系滤波器、独立电离层滤波器……组合运算——最小二乘运算——评估验算”,算法不同于常规的TGO、LGO等基线解算软件,按TBC软件介绍一般不用屏蔽卫星也可以处理基线。

基线处理:

方法:工具栏,点击“测量”——点击“基线处理”。

基线处理完毕后查看“解类型”是否为固定解,水平精度、垂直精度是否满足规范要求,确认无误后可点击“保存”。

注:基线处理时默认为“全部处理”,若只选择某点或某条基线边、多条基线边,软件仅处理选择的部分,重复处理时不必清除已处理的基线数据,点“保存”会自动替换原基线文件。

基线处理完后基线呈现蓝色。


查看基线处理报告:

查看基线处理报告是为了解基线处理的质量,如:解类型、卫星质量标准偏差等,基线报告中的信息对分析基线数据有非常必要的帮助。。

方法:点击左侧导航窗格“时段”——选择一条或多条基线——点击鼠标右键——选择“基线处理报告”。

对于标准偏差较大的卫星做好时间记录,返回时段编辑器中将该卫星时段直接屏蔽,再处理。如:G23(16:22~16:40)。

基线处理完毕后,若使用第三方网平差软件处理,需选择“输出”,在“测量”页选项中选择Trimble Data Exchange(TDEF)导出器,在选项中选择“全选”,导出*.asc格式文件由第三方网平差软件处理。

四、TBC网平差

网平差是为了消除由观测量和已知条件中存在的误差所引起的GNSS网在几何上的不一致;改善GNSS网的质量,评定GNSS网的精度;确定GNSS网中点在指定参照系下的坐标以及其他所需参数的估值。网平差一般分为:基线向量提取、三维无约束平差、约束平差/联合平差、质量分析与控制。

TBC软件网平差:

网平差需要设置二维约束坐标和一维高程,可以直接通过在网格中选取控制点,通过点击鼠标右键“添加坐标”和高程或按文件导入两种形式输入;

方法:选取点“添加坐标”和高程,在网格中选取某个“控制点”——在上面点击右键“添加坐标”——填写“东坐标/北坐标/高度”——选择“控制质量”——点击“确定”。

文件导入形式输入:需预先将设计移交的二维坐标和一维高程整理为Excel *.csv格式(点号,坐标X,坐标Y,高程H)。

方法:点击Excel“文件”——选择“另存为”——选择“保存类型(*.csv)”;

返回TBC软件工作界面,点击“本地”——点击“输入”;

选择导入文件夹路径:点击“…”选择文件路径——选择“文件名.csv”——点击“输入”;

导入格式编辑器:选择P,N,E,elev,Code(Control)——对比“导入预览”北坐标(X)、东坐标(Y)显示状态位置是否正确,位置无误后点击“输入”;

注:如果N,E(X,Y)选择位置有误,会导致网平差错误。

在合并处方框中全部打勾——点击“输入”;

工具栏:点击“测量”——点击“网平差”——全选所有点ID“2D、高程”——点击“配准”;

注:若控制点无高程数据,则无需在该点高程处打勾。

提示:问题,选择“是的”(一般忽略);

卡方检验(95%):失败,当出现“卡方检验(95%)”:失败,需进入“权重“选项卡,调整后处理矢量,再次平差;

方法:点击“权重”——点击“后处理矢量:“*”号”——再次点击“配准”;

提示:问题,选择“是的”(一般忽略);

再次“配准”后,此时卡方检验(95%)显示:合格——点击“确定”。

工具栏:在顶部点击“报告”——选择“网平差报告”;

网平差报告:显示已平差网格坐标(东坐标Y、北坐标X、高程H)。

注:?号为约束点。

报告选项中还可以选择“中国网平差报告”;

双击“中国网平差报告”文字,即可打开报告;

由于TBC软件浏览器对报告预览支持不友好,建议导出“Word”格式到本地查看。

还可以通过“报告选项”查看GNSS回线闭合结果报告(类似第三方网平差软件的环闭合差)。

坐标高程较差之差对比:

较差之差对比是衡量精度的一种方式,建议进行网平差后对其进行坐标高程较差之差对比,以确认控制点位是否存在位移及沉降情况。

通过以上对比坐标较差之差均满足相关规范要求,GNSS拟合高程一般适用于五等及以下水准。

五、科傻GPS网平差

科傻GPS可以自动读取天宝TGO/TTC/TBC(*.asc格式)、徕卡LGO(*.asc格式)、拓扑康Pinnacle、泰雷兹Solution、Gamit、中海达GPS、南方测绘GPS、华测GPS等软件输出的基线向量文件。科傻GPS以基线向量解算软件导出的基线向量文件作为观测值输入文件,以输入的已知点坐标作为起算基准,完成控制网平差计算。

方法:工具栏——点击“本地”——点击“输出”——选择“测量”(Trimble Data Exchange(TDEF)导出器。)——点击“选项”——选择“全选”——点击“输出”;

点击“输出”后,软件会自动输出到本地文件夹同目录中,生成一个*.asc格式基线向量文件。

科傻GPS操作方法:

CosaGPS功能框图

运行科傻GPS,工具栏——点击“文件”——选择“新建工程”。

注:新建工程是指某项确定的任务,它是所有与之相关文档的集合,其中单个的文档称为文件,相关的文件通过工程而联系在一起。该系统是按工程进行管理和处理的,大部分操作是对所选定的工程进行的。


新建工程(填写说明):

工程名:根据实际工程名填写

路径:选择保存路径位置

等级:根据设计等级选择

坐标系统:根据设计等级选择

基线类型:Trimble(TBC/TTC/TGO/GPS*.asc)

仪器固定误差、仪器比例误差:接收机框中的固定误差(mm)、比例误差(ppm),改造基线方差阵是根据GPS接收机的精度指标对基线的方差阵进行修正。一般情况下,不应在检查框中打勾(即不启用修正功能);

中央子午线:根据设计填写,在该编辑框中输入中央子午线的经度,格式为:DDD.MMSS,分和秒必须占满两位,该软件所有的角度值(方位角、纬度、经度)的输入均采用此格式。

投影类型:高斯投影

测区平均纬度:可以根据实际填写或忽略,这项参数用于“坐标换带与高程面转换计算”,对网平差的其它项目不起作用。平均纬度可采用近似值。

用验前单位权中误差(1cm):用验前单位权中误差检查框决定平差结果的精度指标是基于验前值还是验后值,当网中多余观测量较少时,例如当闭合环的个数少于4时,验后单位权中误差是不够准确的,可以采用验前单位权中误差(1cm)。

独立基线条数:省缺值为-1,即认为选定的基线全部为独立基线;若选择了全部基线进行平差(含有同步基线),则平差后的精度指标比实际值偏高,但坐标、边长、方位角仅有微小变化,在此输入独立基线的实际条数,软件将对平差后的精度指标进行修正,从而与独立基线平差结果的精度指标基本一致。

坐标加常数:(X常数:0,Y常数:500)

以上设置输入完毕,——点击“确定”。

输入已知数据:已知数据分为:三维已知坐标、二维已知坐标、一维高程点、地面边长、地面方位。已知数据有两种作用,一是用于控制网平差处理的解算基准,二是用于解求平面转换参数和高程拟合系数。

输入三维已知坐标:方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“输入已知数据”——选择“三维已知坐标”;

三维已知坐标:作用是为三维平差输入固定点坐标。必须至少输入一个点的三维坐标,可以是三维空间直角坐标(X,Y,Z),也可以是大地坐标(纬度B,经度L,大地高H), B、L的格式为:DDD.MMSS,X、Y、Z、H的单位是米。不能将(X,Y,Z)与(B,L,H)混合输入,并注意不要将三维空间直角坐标(X,Y,Z)中的(X,Y)与平面坐标(x,y)弄混;

输入1个三维已知坐标为无约束平差,输入3个三维已知坐标为约束平差;

注:在TBC软件中可以获取经纬度而无法获取三维空间直角坐标,若使用其他品牌接收机可以转换成RINEX标准格式再通过*.o格式文件查看。

在TBC软件中选择一个控制网网图中部的已知点,作为三维无约束平差坐标点,如:GXCPI03,在点号上面点击鼠标右键——选择“属性”获取;

在纬度、经度、高上面依次点击鼠标右键——复制;

TBC软件中的经纬度格式为度分秒,科傻GPS格式为DDD.MMSS,复制后需手动删除前缀N,E以及中间°’”字符,仅保留完整数值即可。


输入二维已知坐标:

二维已知坐标作用是为二维联合平差输入地面公共点坐标,一般至少需要两个及以上公共点,若仅有一个公共点,则应采用“固定一点一方位”的平差模式。则还需要输入至少一条地面边长(归算到高斯平面上)和一个地面方位角。应特别注意点名必须与基线向量中的点名(起点、终点)完全一致。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“输入已知数据”——选择“二维已知坐标”;

输入二维已知坐标(一般至少需要两个及以上公共点)——点击“确定”。


输入一维高程点:

一维高程点的作用是为高程拟合输入地面公共点的正常高。常数拟合模型至少需要1个公共高程点,平面拟合模型至少需要3个公共高程点,曲面拟合模型至少需要6个公共高程点。应特别注意点名必须与基线向量中的点名(起点、终点)完全一致。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“输入已知数据”——选择“一维高程点”;

输入一维高程点(平面拟合模型至少需要3个公共点)——点击“确定”。


输入地面边长:

作用是为二维联合平差输入地面边长。在该窗口中输入地面边长的起点、终点、边长值(m)、中误差(cm),对于已知边长,中误差输入0来表示。应特别注意点名必须与基线向量中的点名(起点、终点)完全一致。若只有一个公共点,则还需要输入至少一条地面边长(归算到高斯平面上)和一个地面方位角

输入地面方位:

作用是为二维联合平差输入地面方位角。在该窗口中输入地面方位角的起点、终点、方位角值(DDD.MMSS)、中误差(秒),对于固定方位角,中误差输入0来表示。应特别注意点名必须与基线向量中的点名(起点、终点)完全一致。若只有一个公共点,则还需要输入至少一条地面边长(归算到高斯平面上)和一个地面方位角。

三维向量网平差:

读取同步基线数据,方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“读取同步基线数据”。

点击“浏览”——选择基线文件路径(文件夹)——选中待选基线文件——点击“选定”——点击“确定”。

同步基线数据

形成独立基线文件:

由n台GPS接收机同步观测一个时段,可以得到n(n-1)/2条基线向量,其中只有n-1条基线向量是独立的。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“形成独立基线文件”。

选中待选基线文件——点击“选定”——选择“全选”——点击“确定”。

注:若已选有基线文件,需删除已选有的多余基线文件避免重合。

基线向量文件

三维向量网平差:

三维向量网平差的作用是在WGS84空间直角坐标系中进行三维向量网平差。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“三维向量网平差”。

三维向量网平差完毕后,查看三维基线向量是否合格;

检查最弱边边长相对中误差是否满足相关规范要求;

对于不合格的基线可以根据基线处理报告的卫星图,屏蔽不理想的卫星时段,修改高度角、频率、处理间隔时间等方式,再处理,直至合格。如受原始观测数据的影响,可以按照规范要求禁用不合格的基线或重新补测。

二维网联合/约束平差:

二维网联合/约束平差的作用是进行二维联合平差,首先需要完成三维向量网平差并至少输入1个及以上公共点的二维平面坐标,若只有1个公共点,则还需要输入至少1条地面边长(归算到高斯平面上)和一个地面方位角,也可以输入任意多个地面边长和方位角。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“二维网联合/约束平差”;

检查最弱边,基线边方位角中误差、最边长相对中误差是否满足规范要求。

对于不合格的基线可以根据基线处理报告的卫星图,屏蔽不理想的卫星时段,修改高度角、频率、处理间隔时间等方式,再处理,直至合格。如受原始观测数据的影响,可以按照规范要求禁用不合格的基线或重新补测。

同步环闭合差计算:

同步环闭合差计算是自动搜索和计算所有最小环路的闭合差。

方法:工具栏——点击“工具”——选择“同步环闭合差计算”。

查看同步环是否合格。一般不做要求,《铁路工程测量规范》(TB 10101-2018 J961-2018)已删除了卫星定位测量同步环闭合差要求。

异步环闭合差计算:

异步环闭合差是根据“工程名.GPS3dVector”搜索形成环路文件“工程名.GPS3dLoop”并据此计算得到异步环闭合差文件“工程名.GPS3dMisclosure”,文件结构为:环号,线路各点名…,坐标闭合差限差(mm),X闭合差(mm),Y闭合差(mm),Z闭合差(mm),长度闭合差限差(mm),长度闭合差(mm),线路总长度(m),ppm,备注。

异步环闭合差应符合下式规定:

式中:n——闭合环边数;

——标准差,即基线向量弦长中误差(mm)。

方法:工具栏——点击“工具”——选择“异步环闭合差计算”。

查看异步环闭合差是否合格。

重复基线差:

重复基线差是为了计算重复基线向量各分量的差值。

重复基线长度较差应满足:

方法:工具栏——点击“工具”——选择“重复基线差”。

检查重复基线是否合格。

网图显绘:

网图显绘[WGS84]显示三维平差时的网图。

方法:工具栏——点击“工具”——选择“网图显绘[WGS84或地方坐标]”。

控制网网图

GPS高程拟合:

GPS高程拟合的作用是进行高程拟合,首先需要完成三维向量网平差并至少输入1个公共点的高程,其中常数模型需要1个以上的公共高程点,平面模型需要3个以上的公共高程点,曲面模型需要6个以上的公共高程点。

方法:工具栏——点击“GPS数据处理”——选择“GPS高程拟合”。

选择“平面模型”——点击“确定”。

检查正常高是否满足规范限差要求。

注:对于基线处理不合格的操作方法,包括:屏蔽卫星时段、禁用基线、修改高度角、频率、处理间隔时间等方式操作,再次进行基线处理,直至合格。如受原始观测数据的影响需重新补测。

以上部分文字说明来自科傻系统(COSA)系列软件GPS工程测量网通用平差软件包(CosaGPS V6.0)使用说明书。

对比坐标高程较差之差:

较差之差对比是衡量精度的一种方式,建议进行网平差后对其进行坐标高程较差之差对比,以确认控制点位是否存在位移及沉降情况。

通过以上较差之差对比,坐标、高程均满足规范限差规定的要求。

注:如果观测数据不能满足要求时,应对成果进行全面分析,必要时进行补测或重测。当超限时,应进行二次复测,查明原因,并采用同精度内插方法更新成果。

平面控制测量完成后,应提交下列成果资料:

1 技术设计书(复测、加密方案);

2 平差计算书(平差计算附表);

3 CPI、CPII控制点点之记(略图);

4 控制点成果表(平差成果);

5 控制网联测示意图(控制网网图);

6 技术总结(成果报告)。

外业注意事项:

控制网布设:应采用边联结方式构网,形成三角形或四边形组成的带状网。全网(段)宜一次布网,整体平差。全线联测高等级平面控制点的总数不宜少于3个。在于其他铁路交叉或连接处,联测控制点的个数不应少于2个。CPI点对间距不宜小于800m、CPII点对间距400~800m、CPI如图所示。

边联结方式构网

CPI控制网网图

选点原则:要求控制点上空尽量开阔,在10°~15°高度角以上不能有成片遮挡。控制点周边不能有电磁波干扰,如:大功率无线电发射设施、高压线。为减少多路径效应的发生,应远离电磁波信号反射强烈的地形、地物、高层建筑、成片水域等。

提高可靠性原则:增加观测期数、保证一定的重复设站次数(迁站重复3个控制点及以上)、保证每点与三条以上的独立基线相连(边联结方式)、四等GPS 精度要求施测,基线边不宜短于300m。

提高精度原则:建立框架网、最小异步环边数不大于6、适当引入高精度测距边、点位布设分布要均匀、适当延长观测时间、增加观测时段(观测两个时段及以上)、选取的已知点分布要均匀。

总结

本文介绍了TBC软件的基线解算与网平差,为TBC软件基线处理到网平差简易操作教程,在实际工作中可能会出现网型复杂较差的基线,需要耗时耗力去分析和解算,包括L1信号和L2信号的数据的基线,直至基线处理合格、网平差满足规范限差要求,对于不合格的基线可以根据基线处理报告或科傻GPS网平差成果报告进行全面分析,可以屏蔽不理想的卫星时段,禁用异常卫星,按规范禁用基线,直至合格。如受原始观测数据的影响,对于实在处理不合格的基线只有重新补测。本文演示只是一个良好开端,重在熟练规范与操作技巧,锲而不舍金石可镂,只要你努力去认真做了理想终会成为现实。

[参考文献]:

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[2] Trimble_Geo.《TBC – 坐标系管理》[Z]. bilibili.2020.

[3] 贾启川.《TBC软件培训》[Z]. 北京麦格天渱科技发展有限公司.2020.

[4] 中华人民共和国行业标准.《TB 10101-2018/J961-2018铁路工程测量规范》[S]. 中国铁道出版社有限公司.2019.

[5] 武汉大学测绘学院.《科傻系统(COSA)系列软件GPS工程测量网通用平差软件包(CosaGPS V6.0)使用说明书》[EB/OL]. 武汉大学.2018,(5).


来源:作者投稿,作者:陈韵同,单位:中铁八局集团第七工程有限公司

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评论

  1. 李杰

    陈老师能不能抽空给我们录制个教学视频啊(主要想学LGO软件平差和SYGPS软件平差)?文字性的教学学起来比较慢 而且吃力。

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