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信号与准确度

在户外测量工作之前建立 GNSS 误差预算

有用的 GNSS 误差预算将每个不确定性来源连接到现场控制、审查方法和记录的接受决定。

在户外测量工作之前建立 GNSS 误差预算

从将交付的坐标开始

A GNSS 错误预算描述了不确定性 输入定位结果以及项目打算如何控制它。 从交付的坐标开始,而不是接收器手册。 地图特征、施工测量参考点标记和监测点可能需要不同的证据。 在将数字分配给各个组件之前,指定水平和垂直参考系统、预期用途、报告信心和接受方法。

将观察到的天线位置与最终接地特征分开。 结果可能包括卫星观测、校正信息、控制坐标、天线设置、高度降低、坐标变换和特征识别的不确定性。 一个非常一致的卫星解决方案仍然可以描述错误的物理点。 例如,在报告埋藏标记的同时测量保护帽的顶部会产生一个定义问题,无法通过平均更多的时期来解决。

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列出机制而不是方便的百分比

建立一个表,其中每一行都命名一个机制、它的可能行为、可用的证据和建议的治疗方法。 有用的行包括多径、大气、轨道和时钟信息、歧义分辨率、天线高度、极点居中、参考坐标和基准转换。 不要仅仅为了使总数等于所需的规格而为每一行分配任意百分比。 一些机制在合适的样本上是随机的; 其他人则充当持续的偏见。

记录是否根据重复观察、校准信息、处理统计数据或外部参考来估计组件。 解释该估计适用的条件。 对开放式训练场的可重复性研究不会自动描述反射建筑物旁边的点。 同样,在没有参考纪元或不确定性陈述的情况下提供的控制坐标应保持未解决的依赖关系,直到其意义与所有者建立起来。

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仅组合兼容的不确定性信息

不能总是直接添加不确定性分量。 熟悉的平方根和计算假设量具有兼容的统计解释,并且相关的相关性得到解决。 垂直标准偏差、圆形水平置信值和最大允许差异是不同的。 使用文档化的方法单独转换或报告它们。 当现有证据不支持统计组合时,描述限制而不是制造精确的总数。

考虑依赖关系。 几个漫游点可以共享相同的基坐标、变换和大地水准面模型。 即使他们都继承了共同的转变,他们的相对一致性看起来也很强。 在不改变设置的情况下进行的重复观察也可以共享极高或居中错误。 预算应将整个项目的不确定性与各个点之间的不确定性区分开来,因为这两者需要不同的检查。

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将每个重要组件变成一个控件

改变字段行为时,预算变得有用。 地址设置的不确定性与检查的极点、定义的天线参考点和记录的高度测量值。 通过项目的解决方案接受规则和独立的重复测量会话来解决歧义风险。 通过检查未用于强制本地化的可信控制来解决坐标框架的不确定性。 使用分布式验证点和保留的变换定义来解决转换不确定性。

为每个控件分配责任和时间。 工作人员可以在观测前验证天线高度,而办公室审查员在释放坐标之前检查变换残差。 一些关注点需要不同的技术,而不是较长的 GNSS 测量会话。 如果无法通过足够的几何形状直接观察到无法接近的特征,请记录替代测量方法及其对最终结果的贡献。 误差预算应遵循完整的测量链。

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安装在测量三脚架上的GNSS接收机。
安装在测量三脚架上的GNSS接收机。 · Rowan Johnson / USGS / Public Domain

用一个现实的例子测试预算

考虑一个客户最关心建筑物之间海拔差异的排水土地调查。 接收器显示的垂直精度仅涵盖了问题的一部分。 天线高度、被测表面的识别、局部垂直参考基准和应用的大地水准面或高度变换也很重要。 一个团队可能会在选定的结构上收集重复的测量会话,并检查一个独立的高度参考,保留差异和观察条件以供审查。

如果在水平检查仍然令人满意的情况下海拔高度不一致,船员应首先调查垂直部件。 与立即更改每个卫星设置相比,错误的天线高度或混合高度是一个更有用的假设。 相反,整个站点的共享水平偏移可能表明控制或转换问题。 该示例说明了为什么错误预算应该组织诊断以及预测预期性能。

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在条件变化时重新审视假设

将初始预算视为必须与现场接触的计划模型。 重新审视当基线发生重大变化时,校正源发生变化,观测移动下方,引入不同的天线或修改定位。 保留原始假设和修改后的版本,以便审阅者可以确定在每种配置下收集了哪些点。 无声更新使证据更难解释。

使用实际项目差异评估假设是否合理。 不要仅仅因为它们使报告的性能更差而删除不方便的检查。 调查它们,对它们的原因进行分类,并决定额外的观察或排除是否合理。 一个小样本可能会支持关于测试点的谨慎陈述,而不支持对项目中每个特征的广泛概率声明。

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将计划津贴与测量结果区分

想象一个项目工作表,其中团队最初将控制、设置、观察和转换列为单独的组件。 在侦察期间,它发现提供的控制报告不包含不确定性声明,并且有几个预期点位于反光墙旁边。 适当的响应是在墙上标记控制依赖并计划更强的检查,而不是插入乐观的数字,以便工作表看起来完整。 预算应在成为最终坐标中的隐藏假设之前暴露缺失的证据。

完成户外测量工作后,将计划假设替换为证据支持的实际评估。 保持未经验证的组件清晰识别并解释其实际后果。 如果独立检查仅涵盖站点的一部分,请不要将该有限样本转换为关于每个功能的通用声明。 初始津贴和衡量评估之间的这种区别有助于管理者了解哪些额外的工作可以提高信心。 它还防止为计划准备的预算被复制到最终报告中,就好像每个条目都是在项目条件下实验建立的一样。

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报告可辩护的结论

最终报告应确定主要成分、执行的检查、置信约定和未解决的限制。 解释坐标链的哪些部分被独立测试,哪些取决于提供的信息。 保留支持观察和配置文件,以便另一位审阅者可以重现推理。 目标是可追溯的接受决定,而不是可能的不确定性项列表。

使用与证据相匹配的语言。 状态测量的差异和测试条件,而不是承诺未来的每个观察都将获得相同的结果。 有效的 GNSS 错误预算帮助工作人员将精力分配给重要的机制,帮助办公室解释意外的差异,并帮助客户了解交付的坐标可以可靠地支持什么。

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实用检查清单

实用检查清单

  1. 从将要交付的坐标开始。
  2. 将计划津贴与测量结果区分开来。
  3. 报告一个可辩护的结论。
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参考资料

  1. ESA — GNSS Data Processing, Volume I: Fundamentals and Algorithms
  2. ESA Navipedia — GNSS Measurement Features and Noise
  3. NOAA NGS — User Guidelines for Single Base Real Time GNSS Positioning