基于坐标模式的全站仪数据与GPS向量网联合平差

摘要

随着GPS技术的广泛应用，国内外产生了大量不同时期，不同规模的GPS网观测数据。在海量GPS观测数据中，如何获取我们想要的成果？如何剔除噪声和先验约束，如何把数据归算到我们新的框架和基准下与我们新获取的数据进行融合？同时也产生了GPS网平差结果与地面全站仪导线网平差结果如何统一处理问题。
　　基于上述的分析，本文采用基于坐标模式的方法来对多类数据进行联合平差。经过试验结果显示，基于坐标模式的方法有利于程序实现，可以顾及所求参数的先验精度，提高抗粗差能力，方便处理不同时期不同类型的观测数据。研究的主要内容和结果如下：
　　（1）针对 GPS数据和全站仪数据的融合问题，总结了各类平差基准、先验约束、先验精度，等信息的储存问题。讨论了 GPS向量网在 WGS-84坐标系的三维无约束平差，平差时考虑同步基线之间的相关性，在程序的存储结构中协方差阵不再是对角矩阵，而是全协方差阵。随后研究了 GPS向量网的高斯投影问题，投影面高程中央子午线经度的选取，以及投影和坐标转换中协方差的传播。
　　（2）阐述了基于坐标模式联合平差的具体步骤，包括先验约束的去除、非公共参数的消除、法方程层面基准统一、法方程叠加。对平差结果以一种统一的格式输出，输出内容包括基准矩阵、先验精度矩阵、坐标初始值、平差值、法方程矩阵等。随后对数据的存储格式、读取方式，对基于坐标模式的控制网平差程序的主要功能和主要算法进行分析，利用C++程序设计语言进行了编程。
　　（3）用自编程序处理了两组实例数据，一组贵州省道真至瓮安高速公路云盘山隧道控制网数据，包括隧道外 GPS数据和洞内全站仪导线数据。另一组是许昌至禹州地方铁路改建工程角子山至黄道段二期工程控制网复测数据。通过上述数据验证了基于坐标模式的全站仪数据与GPS向量网联合平差的可靠性及适用性。

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1 绪论

1.1选题的背景及研究的意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 本论文的研究内容、研究方案

2 GPS网与地面控制网各类平差方法和联系

2.1 GPS网平差与地面控制网的观测方程

2.2 GPS网与地面控制网联合平差与转换

2.3 各类平差的统一

3 基于坐标模式的地面控制网与GPS网联合平差方法

3.1 基于坐标模式的联合平差原理

3.2基于坐标模式的联合平差的算法实现过程

3.3地面数据与GPS数据基准的统一

3.4基于坐标模式平差方法的精度评定

4 基于坐标模式平差程序设计和数据分析

4.1 平差模型的数据结构和类设计

4.2 程序设计的流程

4.2几种关键类函数的描述

4.3数据处理流程与程序测试

4.4基于坐标模式联合平差的应用

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 论文不足与展望

致谢

参考文献