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摘要：本文就GPS数据预处理在Trimble Geomatics Office软件中的应用进行了初步的研究。结
合雅安市汉源县的GPS控制网实例阐述了数据预处理的基本过程，如何提高基线解算的精度
以及应该注意的问题，同时提出了一种提取GPS同步环和异步环的方法。
关 键 词：GPS TGO 基线处理 闭合环
中图分类号： P228.4 文献标识码：A 文章编号：
Abstract：The pretreatment of the data in the Trimble GPS Geomatics Office software in the application of a preliminary study. Combined with the Ya'an city county GPS control network this paper discussed the basic process of data preprocessing, how to improve the baseline solution accuracy and the problems that should be paid attention to, and puts forward an extraction of GPS synchronous ring and asynchronous ring method.
Key Words：GPS;TGO; Baseline processing; Closed loop
1 测区概况
测区在四川省雅安市汉源县大树镇内，面积为3 ，完成数字化测图。中心位置为29°19′N，102°41′E，北面为大渡河，其余三面环山，地势高低起伏较大。测区内大部分住户较为集中，但其中一部分房屋分散在周围的山坡上，且房屋与房屋之间的果树，竹林十分密集，通视条件较差。加之已知点离测区较远，因此决定用GPS做首级控制，控制点均匀分布在测区之中。
2 准备工作
鉴于本次测量使用的是Trimble 4600LS接收机，所以使用软件Trimble Geomatics Office(简称TGO)进行数据处理。
3 内业数据下载
软硬件需求：电脑一台，DB9 to Lemo数据传输线一根，接收机电源，TrimbleData transfer软件。（如图1）
图1 数据传输图
4 对TGO软件进行设置
4.1 载波频率设置
L1：选择L1载波频率。缺省值为L1。更适用于短边。L2：选择L2载波频率。（如图2）
图2 载波频率设置界面
4.2 对流层模型设置（如图3）
图3 对流层设置界面
4.3 电离层模型设置
选定该组中的复选框，启用电离层模型。在“应用于长于下列值的所有基线”域中所输入的值将确定进行电离层改正的基线最短长度。（如图4）
图4 电离层设置界面
5基线处理
5.1基线处理成果检核原则
基线质量的好坏，评估指标有解算类型、比率、参考变量和均方差RMS，最好的解算类型是L1固定解，最好的比率是大于3，并且越大越好，参考变量经验值是2左右为最好，均方差RMS是小于3厘米，且越小越好，（如图5）。
图5 基线处理图
基线处理时，如果拒绝的基线数为零，并且处理后的基线由墨色变成黄色，那么其质量是很好的。如果有个别的基线呈红色，或者有被拒绝的基线，说明基线的质量有问题。逐一选择质量有问题的基线，看基线处理报告中的卫星残差，记住卫星残差大的卫星和某些卫星残差大的时段，利用Timeline，将卫星残差大的卫星和卫星残差大的时段禁止掉。另外，逐一选择质量有问题的基线，打开Timeline，注意其PDOP值，如果某时段的PDOP值有突变或较大，利用Timeline将这时段的卫星信号禁止掉。利用Timeline，将卫星高度角低的卫星和卫星高度角低的时段的信号禁止掉，不让它们参加基线处理，如此反复处理，直到所有的基线处理后呈黄色或者处理基线时拒绝的基线数为零。（如图6）
图6基线成果图
具体涉及到问题主要总结为以下几个方面：
（1）裁减观测时间
卫星载波相位残差曲线图(图7) 主要是由观测值偶然误差和系统误差的残余部分之影响而产生的。实际观测中可能受各种因素的影响:如受无线电信号的干扰;刚打开接收机时,由于接收机状态尚未稳定等等情况均会造成信号失锁或中断,产生周跳。如果某段时间周跳过多,可在残差曲线的一侧(图7 ,虚线框内的部分) 或两侧将其删除,以不使残差曲线产生中断现象。注意,裁减观测时间的同时,应确保有足够的时段长度,以便准确求解整周未知数。
图7 Ll sv2载波相位的残差曲线
（2）更换参考卫星和剔除不利卫星（图8 GPS时间线图）
基线处理软件对观测数据的自动解算,一般选择某颗观测时间较长、高度角较大的卫星作参考卫星。但是,在观测时间内,可能所选中的参考卫星质量欠佳。如在观测过程中,可能某颗或几颗卫星出现失锁,因观测过短,造成数据质量较差。此时,可考虑更换该参考卫星。
图8 GPS时间线图
（3）改变观测卫星的截止高度角（≥13°）
在实践中发现：若卫星较多,在确保满足PDOP值要求时,在后处理软件中可将观测卫星的截止高度角适当提高，有时会得到理想的结算结果。
6 GPS闭合环提取
6.1 同步环提取的操作方法
（1）将GPS的基线向量处理为L1固定解。
（2）选中整个图形，在菜单栏里选“编辑”——“暴露点”——“所有观测值”，点击“暴露”完成。（如图9）。
图9 暴露点设置界面
（3）在菜单栏里选“报告”——“设置”——“GPS环闭合差报告（L）”——将报告章
节中的前六个选项选中，确定。（如图10-11）
图10 设置界面
图11 报告内容设置界面
（4）查看并生成同步环闭合差报告。
6.2 异步环提取的操作方法
（1）在菜单栏里的选择“编辑”——“撤销暴露点”。
（2）查看GPS闭合环报告，并将数据导入到EXCEL里，把同步环删掉，剩下的就是异步环了。具体做法为：将所有的闭合环及其细节复制到EXCEL里，再将同步环及其细节也粘到EXCEL里，上下排列。然后再依次按长度、环属性、水平、PPM、垂直排序，可选从大到小，或从小到大排列。在有相同长度的闭合环里查看是否有相同的水平、PPM、垂直等精度指标的数值。如果相同，则删掉，剩下的即为异步环。
6.3 补充
（1）在提取异步环查看垂直精度指标的数值时，如果出现数值大小相等，而符号相反，也能说明二者为同一个闭合环，见表6-1。只是在计算闭合环差时一个按照顺时针另一个按照逆时针的顺序解算的。出现此情况的原因是查看了两次GPS闭合环报告，而这两次选择的顺序不同而已，如图13所示。
表6-2 基线解算ID表
图13 闭合差计算示意图
（说明:此图的基线解算顺序由表6-2确定）
左边示示意图按垂直闭合差顺时针解算，右边示意图垂直闭合差按逆时针解算。解算为：G03-G02 = 0.001m（左
附表1同步环提取成果
附表2闭合环成果表
附表3异步环提取成果
7结 语
通过对雅安市汉源县的GPS控制网的数据进行预处理，探索了基线处理参数的设置以及处理过程中提高精度的各种方法，同时浅析了GPS同步环和异步环提取的方法，精度也达到了全球定位系統（GPS）测量规范的要求。对GPS控制网数据预处理有一定的参考意义。
参考文献：
[1] 刘大杰，施一民，过静珺. 全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，1996.
[2] 全球定位系统（GPS）测量规范，CH2001-92，国家测绘局，1992.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
合雅安市汉源县的GPS控制网实例阐述了数据预处理的基本过程，如何提高基线解算的精度
以及应该注意的问题，同时提出了一种提取GPS同步环和异步环的方法。
关 键 词：GPS TGO 基线处理 闭合环
中图分类号： P228.4 文献标识码：A 文章编号：
Abstract：The pretreatment of the data in the Trimble GPS Geomatics Office software in the application of a preliminary study. Combined with the Ya'an city county GPS control network this paper discussed the basic process of data preprocessing, how to improve the baseline solution accuracy and the problems that should be paid attention to, and puts forward an extraction of GPS synchronous ring and asynchronous ring method.
Key Words：GPS;TGO; Baseline processing; Closed loop
1 测区概况
测区在四川省雅安市汉源县大树镇内，面积为3 ，完成数字化测图。中心位置为29°19′N，102°41′E，北面为大渡河，其余三面环山，地势高低起伏较大。测区内大部分住户较为集中，但其中一部分房屋分散在周围的山坡上，且房屋与房屋之间的果树，竹林十分密集，通视条件较差。加之已知点离测区较远，因此决定用GPS做首级控制，控制点均匀分布在测区之中。
2 准备工作
鉴于本次测量使用的是Trimble 4600LS接收机，所以使用软件Trimble Geomatics Office(简称TGO)进行数据处理。
3 内业数据下载
软硬件需求：电脑一台，DB9 to Lemo数据传输线一根，接收机电源，TrimbleData transfer软件。（如图1）
图1 数据传输图
4 对TGO软件进行设置
4.1 载波频率设置
L1：选择L1载波频率。缺省值为L1。更适用于短边。L2：选择L2载波频率。（如图2）
图2 载波频率设置界面
4.2 对流层模型设置（如图3）
图3 对流层设置界面
4.3 电离层模型设置
选定该组中的复选框，启用电离层模型。在“应用于长于下列值的所有基线”域中所输入的值将确定进行电离层改正的基线最短长度。（如图4）
图4 电离层设置界面
5基线处理
5.1基线处理成果检核原则
基线质量的好坏，评估指标有解算类型、比率、参考变量和均方差RMS，最好的解算类型是L1固定解，最好的比率是大于3，并且越大越好，参考变量经验值是2左右为最好，均方差RMS是小于3厘米，且越小越好，（如图5）。
图5 基线处理图
基线处理时，如果拒绝的基线数为零，并且处理后的基线由墨色变成黄色，那么其质量是很好的。如果有个别的基线呈红色，或者有被拒绝的基线，说明基线的质量有问题。逐一选择质量有问题的基线，看基线处理报告中的卫星残差，记住卫星残差大的卫星和某些卫星残差大的时段，利用Timeline，将卫星残差大的卫星和卫星残差大的时段禁止掉。另外，逐一选择质量有问题的基线，打开Timeline，注意其PDOP值，如果某时段的PDOP值有突变或较大，利用Timeline将这时段的卫星信号禁止掉。利用Timeline，将卫星高度角低的卫星和卫星高度角低的时段的信号禁止掉，不让它们参加基线处理，如此反复处理，直到所有的基线处理后呈黄色或者处理基线时拒绝的基线数为零。（如图6）
图6基线成果图
具体涉及到问题主要总结为以下几个方面：
（1）裁减观测时间
卫星载波相位残差曲线图(图7) 主要是由观测值偶然误差和系统误差的残余部分之影响而产生的。实际观测中可能受各种因素的影响:如受无线电信号的干扰;刚打开接收机时,由于接收机状态尚未稳定等等情况均会造成信号失锁或中断,产生周跳。如果某段时间周跳过多,可在残差曲线的一侧(图7 ,虚线框内的部分) 或两侧将其删除,以不使残差曲线产生中断现象。注意,裁减观测时间的同时,应确保有足够的时段长度,以便准确求解整周未知数。
图7 Ll sv2载波相位的残差曲线
（2）更换参考卫星和剔除不利卫星（图8 GPS时间线图）
基线处理软件对观测数据的自动解算,一般选择某颗观测时间较长、高度角较大的卫星作参考卫星。但是,在观测时间内,可能所选中的参考卫星质量欠佳。如在观测过程中,可能某颗或几颗卫星出现失锁,因观测过短,造成数据质量较差。此时,可考虑更换该参考卫星。
图8 GPS时间线图
（3）改变观测卫星的截止高度角（≥13°）
在实践中发现：若卫星较多,在确保满足PDOP值要求时,在后处理软件中可将观测卫星的截止高度角适当提高，有时会得到理想的结算结果。
6 GPS闭合环提取
6.1 同步环提取的操作方法
（1）将GPS的基线向量处理为L1固定解。
（2）选中整个图形，在菜单栏里选“编辑”——“暴露点”——“所有观测值”，点击“暴露”完成。（如图9）。
图9 暴露点设置界面
（3）在菜单栏里选“报告”——“设置”——“GPS环闭合差报告（L）”——将报告章
节中的前六个选项选中，确定。（如图10-11）
图10 设置界面
图11 报告内容设置界面
（4）查看并生成同步环闭合差报告。
6.2 异步环提取的操作方法
（1）在菜单栏里的选择“编辑”——“撤销暴露点”。
（2）查看GPS闭合环报告，并将数据导入到EXCEL里，把同步环删掉，剩下的就是异步环了。具体做法为：将所有的闭合环及其细节复制到EXCEL里，再将同步环及其细节也粘到EXCEL里，上下排列。然后再依次按长度、环属性、水平、PPM、垂直排序，可选从大到小，或从小到大排列。在有相同长度的闭合环里查看是否有相同的水平、PPM、垂直等精度指标的数值。如果相同，则删掉，剩下的即为异步环。
6.3 补充
（1）在提取异步环查看垂直精度指标的数值时，如果出现数值大小相等，而符号相反，也能说明二者为同一个闭合环，见表6-1。只是在计算闭合环差时一个按照顺时针另一个按照逆时针的顺序解算的。出现此情况的原因是查看了两次GPS闭合环报告，而这两次选择的顺序不同而已，如图13所示。
表6-2 基线解算ID表
图13 闭合差计算示意图
（说明:此图的基线解算顺序由表6-2确定）
左边示示意图按垂直闭合差顺时针解算，右边示意图垂直闭合差按逆时针解算。解算为：G03-G02 = 0.001m（左
附表1同步环提取成果
附表2闭合环成果表
附表3异步环提取成果
7结 语
通过对雅安市汉源县的GPS控制网的数据进行预处理，探索了基线处理参数的设置以及处理过程中提高精度的各种方法，同时浅析了GPS同步环和异步环提取的方法，精度也达到了全球定位系統（GPS）测量规范的要求。对GPS控制网数据预处理有一定的参考意义。
参考文献：
[1] 刘大杰，施一民，过静珺. 全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，1996.
[2] 全球定位系统（GPS）测量规范，CH2001-92，国家测绘局，1992.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。