GPS實習計劃指導書

1、目錄1.分組情況 2. 本實踐課程教學目的與教學基本要求 3. GPS控制網(wǎng)的建立 4. GPS基線向量網(wǎng)的等級 5. GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式 6. GPS網(wǎng)的設(shè)計準則 7. 測量作業(yè) 8. 數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理 9. 提交實習成果 10.實習心得 分組情況:組長：白勇組員：許順清 劉生龍 黃德許 陳水蓮 儀器及設(shè)備：中海達GNSS一臺 卷尺一幅 腳架一幅 記錄本一本鉛筆一根對講機一對處理軟件：HDS2003一、       本實踐課程教學目的與教學基本要求：野外實習工作是在校內(nèi)學完了空間定位技術(shù)及應(yīng)用的理論和方法以后，模擬或結(jié)合實

2、際生產(chǎn)任務(wù)所進行的一次綜合實踐。通過四周左右時間的實習，應(yīng)該達到以下目的：1鞏固校內(nèi)課堂所學知識，加深對空間定位技術(shù)基本理論的理解。能夠用有關(guān)理論指導實踐，做到理論與實踐相統(tǒng)一。提高學生分析問題和解決問題的能力。2對學生進行控制測量野外作業(yè)的基本技能訓練，提高動手能力。通過實習，熟悉并掌握城市(礦區(qū)) D、E級GPS控制測量的作業(yè)程序及施測方法。3對野外觀測成果進行整理、檢查和計算。掌握用GPS理論處理GPS測量成果的基本技能。4通過完成城市(礦區(qū)) D、E級GPS控制測量實際任務(wù)的鍛煉，提高學生從事測繪工作的計劃、組織和管理能力。培養(yǎng)同學良好的專業(yè)品質(zhì)和職業(yè)道德。二、GPS控制網(wǎng)的建立（1）

3、一個完整的技術(shù)設(shè)計，主要應(yīng)包含如下內(nèi)容：1.項目來源介紹項目的來源、性質(zhì)。即項目由何單位、部門下達、發(fā)包，屬于何種性質(zhì)的項目等。2.測區(qū)概況介紹測區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟發(fā)展狀況、交通條件、通訊條件等。這可為今后工程施測工作的開展提供必要的信息。如在施測時作業(yè)時間、交通工具的安排，電力設(shè)備使用，通訊設(shè)備的使用等。3.工程概況介紹工程的目的、作用、要求、GPS網(wǎng)等級（精度）、完成時間、有無特殊要求等在進行技術(shù)設(shè)計、實際作業(yè)和數(shù)據(jù)處理中所必須要了解的信息。4.技術(shù)依據(jù)介紹工程所依據(jù)的測量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標準及相關(guān)的技術(shù)要求等。5.現(xiàn)有測繪成果介紹測區(qū)內(nèi)及與測區(qū)相關(guān)地區(qū)的現(xiàn)有測繪成果的情況

4、。如已知點、測區(qū)地形圖等。6.施測方案介紹測量采用的儀器設(shè)備的種類、采取的布網(wǎng)方法等。7.作業(yè)要求規(guī)定選點埋石要求、外業(yè)觀測時的具體操作規(guī)程、技術(shù)要求等，包括儀器參數(shù)的設(shè)置（如采樣率、截止高度角等）、對中精度、整平精度、天線高的量測方法及精度要求等。8.觀測質(zhì)量控制介紹外業(yè)觀測的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項限差要求等。如數(shù)據(jù)刪除率、RMS值、RATIO值、同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差、相鄰點相對中誤差、點位中誤差等。9.數(shù)據(jù)處理方案 詳細的數(shù)據(jù)處理方案，包括基線解算和網(wǎng)平差處理所采用的軟件和處理方法等內(nèi)容。對于基線解算的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：基線解算軟件、參與解算的觀測值、解算時所使

5、用的衛(wèi)星星歷類型等。對于網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：網(wǎng)平差處理軟件、網(wǎng)平差類型、網(wǎng)平差時的坐標系、基準及投影、起算數(shù)據(jù)的選取等。10.提交成果要求規(guī)定提交成果的類型及形式；若國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督總局或行業(yè)發(fā)布新的技術(shù)設(shè)計規(guī)定，應(yīng)據(jù)之編寫三、GPS基線向量網(wǎng)的等級根據(jù)我國1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了A、B、C、D、E五個級別。下面是我國全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)等級的有關(guān)內(nèi)容。GPS網(wǎng)的精度指標，通常是以網(wǎng)中相鄰點之間的距離誤差來表示的，其具體形式為：其中，：網(wǎng)中相鄰點間的距離中誤差(mm)；：固定誤差(mm)；：比例誤差(ppm)；：相鄰點間的

6、距離(km)。對于不同等級的GPS網(wǎng)，有下列的精度要求：測量分類固定誤差(mm)比例誤差(ppm)相鄰點距離(km)A50.11002000B8115250C105540D1010215E1020110A級網(wǎng)一般為區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域動力學網(wǎng)；B級網(wǎng)為國家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng)；C級網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；D級網(wǎng)為工程控制網(wǎng)；E級網(wǎng)為測圖網(wǎng)。美國聯(lián)邦大地測量分管委員會（Federal Geodetic Control Subcommittee-FGCS）在1988年公布的GPS相對定位的精度標準中有一個AA級的等級，此等級的網(wǎng)一般為全球性的坐標框架。四、GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式GPS網(wǎng)

7、常用的布網(wǎng)形式有以下幾種：（1）點連式（2）邊連式（3）邊點混合式）（4）三角鎖連接（5）導線網(wǎng)形連接五、GPS網(wǎng)的設(shè)計準則GPS網(wǎng)設(shè)計的出發(fā)點是在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地提高效率，努力降低成本。因此，在進行GPS的設(shè)計和測量時，既不能脫離實際的應(yīng)用需求，盲目地最求不必要的高精度和高可靠性；也不能為追求高效率和低成本，而放棄對質(zhì)量的要求。1選點（1）為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量，要求測站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°15°高度角以上不能有成片的障礙物。（2）為減少各種電磁波對GPS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電

8、發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。（3）為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測站應(yīng)遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。（4）為便于觀測作業(yè)和今后的應(yīng)用，測站應(yīng)選在交通便利，上點方便的地方。（5）測站應(yīng)選擇在易于保存的地方。2提高GPS網(wǎng)可靠性的方法（1）增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)）。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，適當增加觀測期數(shù)（時段數(shù)）對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。因為，隨著觀測期數(shù)的增加，所測得的獨立基線數(shù)就會增加，而獨立基線數(shù)的增加，對網(wǎng)的可靠性的提高是非常有益的。（2）保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)，可確保GPS網(wǎng)的可靠性。一方面，通過在同一測站上的多次觀測，可有效

9、地發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對中、整平、量測天線高等人為錯誤；另一方面，重復(fù)設(shè)站次數(shù)的增加，也意味著觀測期數(shù)的增加。不過，需要注意的是，當同一臺接收機在同一測站上連續(xù)進行多個時段的觀測時，各個時段間必須重新安置儀器，以更好地消除各種人為操作誤差和錯誤。（3）保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連，這樣可以使得測站具有較高的可靠性。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，各個點的可靠性與點位無直接關(guān)系，而與該點上所連接的基線數(shù)有關(guān)，點上所連接的基線數(shù)越多，點的可靠性則越高。（4）在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，檢查GPS觀測值（基線向量）質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差，而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的

10、增加，其檢驗質(zhì)量的能力將逐漸下降。3 提高GPS網(wǎng)精度的方法（1）為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點具有較高的相對精度，對網(wǎng)中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。（2）為提高整個GPS網(wǎng)的精度，可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個GPS網(wǎng)的骨架。（3）在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。（4）在布設(shè)GPS網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊，作為觀測值與GPS觀測值（基線向量）一同進行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L。（5）若要采用高程擬合的方法，測定網(wǎng)中各點的正常高/正高，則需在布網(wǎng)時，選定一定數(shù)量的水準點，水準點的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，且應(yīng)在網(wǎng)中均勻分布，還要保證有部分點

11、分布在網(wǎng)中的四周，將整個網(wǎng)包含在其中。（6）為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，可采用如下方法：增設(shè)長時間、多時段的基線向量。4布設(shè)GPS網(wǎng)時起算點的選取與分布若要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點數(shù)量越多越好，若不要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合，則一般可選35個起算點，這樣既可以保證新老坐標成果的一致性，也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。為保證整網(wǎng)的點位精度均勻，起算點一般應(yīng)均勻地分布在GPS網(wǎng)的周圍。要避免所有的起算點分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。5布設(shè)GPS網(wǎng)時起算邊長的選取與分布在布設(shè)GPS網(wǎng)時，可以采用高精度激光測距邊作為起算邊長，激光測距邊的數(shù)量可在35條左右，可設(shè)置在GPS

12、網(wǎng)中的任意位置。但激光測距邊兩端點的高差不應(yīng)過分懸殊。6 布設(shè)GPS網(wǎng)時起算方位的選取與分布在布設(shè)GPS網(wǎng)時，可以引入起算方位，但起算方位不宜太多，起算方位可布設(shè)在GPS網(wǎng)中的任意位置。六、 測量作業(yè)GPS測量包括野外觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，野外觀測工作包括天線安置、觀測作業(yè)、外業(yè)成果記錄等，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理包括儀器數(shù)據(jù)提取、基線解算和GPS三維控制網(wǎng)的平差計算等。這里僅對野外觀測工作做簡要敘述。而測量數(shù)據(jù)提取和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理可參見隨機說明及其它有關(guān)資料。（1）天線安置    天線的精確安置是實現(xiàn)精密定位的前提條件之一。天線安置應(yīng)符合下列要求：  

13、60; 一般情況下，天線應(yīng)盡量利用三腳架安置在標志中心的垂線方向上，直接對中。在特殊情況下，才可進行偏心觀測，其歸心元素應(yīng)以解析法精密測定。    需在覘標的基板上安置天線時，為防止對信號的干擾，應(yīng)將覘標頂拆除，并將標志中心投影到基板上，依投影點安置天線。    當點上建有尋常標，但測站間的距離不超過10km，可以在覘標下安置天線，但應(yīng)適當延長觀測時間。    天線定向標志線應(yīng)指向正北，并顧及當?shù)卮牌堑挠绊?，定向誤差不應(yīng)大于±5°    天線底板上的圓水

14、準氣泡必須居中    雷雨天氣安置天線時，應(yīng)注意將其底盤接地，以防雷擊。在雷雨過境時應(yīng)暫時關(guān)機停測，卸下天線。    天線安置后，應(yīng)在各觀測時段的前后各量取天線高一次。兩次量高之差不應(yīng)大于3mm。取平均值作為最后天線高。若互差超限，應(yīng)查明原因，提出處理意見，記入觀測記錄。    天線高，是指觀測時天線平均相位中心至測站中心標志面的高度，分為上、下兩段：上段是從相位中心至天線底面的高度，這是常數(shù)，由廠家給出；下段是從天線底面至測站中心標志面的高度，由用戶現(xiàn)場量取。具體量取方法，依天線安置方法和類型的不同分為

15、直接測量和斜距測量兩種，見接收機使用手冊。天線高的最后取值為上下兩段之和。    （2）觀測作業(yè)    觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲GPS衛(wèi)星信號對其進行跟蹤、接收和處理，以獲取所需的定位和觀測數(shù)據(jù)。    GPS接收機操作的自動化程度高，其具體的操作方法和步驟因接收機類型和作業(yè)模式不同而異，在隨機的操作手冊中都有詳細的介紹。作業(yè)時，觀測人員只需按操作手冊執(zhí)行即可，一般應(yīng)注意以下幾點：    各接收機的觀測員應(yīng)按觀測計劃規(guī)定的時間作業(yè)，確保同步觀測同一組衛(wèi)星。 

16、0;  在確認外接電源電纜及天線等各項聯(lián)結(jié)無誤后，才可接通電源。在接收機預(yù)置狀態(tài)正確時，才可啟動接收機。    開機后接收機的儀表數(shù)據(jù)顯示正常時，才能進行自測試和輸入有關(guān)測站和時段控制信息。    接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員應(yīng)使用功能鍵和選擇菜單，注意查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化和存儲介質(zhì)記錄等情況。    在一個觀測時段中，接收機不得關(guān)閉并重新啟動；不準改變衛(wèi)星高度角的限值和天線高；觀測員應(yīng)注意防止接收設(shè)備震動，更不得移動；不得碰動天

17、線或阻擋信號。    經(jīng)檢查所有作業(yè)項目均按規(guī)定完成并符合要求，方可遷站。    在進行長距離高等級GPS測量時，還要按規(guī)定測量氣象元素。    （3）觀測記錄     觀測記錄由GPS接收機自動形成，并記錄在存儲介質(zhì)上，其內(nèi)容有：載波相位觀測值；偽距觀測值；相應(yīng)的GPS時間；GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)；測站初始信息，包括測站點名和點號，時段號，近似坐標，天線高等，測站信息通常是先由觀測人員輸入接收機或在測量手薄上人工記錄。 七、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)應(yīng)及時從接收

18、機傳到計算機上，然后處理，過程如下：GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理（1）新建項目執(zhí)行開始菜單的“HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包”，選擇“項目”、“新建項目”在其中輸入項目名稱可以選擇項目存放的文件夾，項目文件中顯示的是現(xiàn)有項目文件的路徑，按確定完成新建任務(wù)。（2）導入數(shù)據(jù)任務(wù)建完后，開始加載GPS數(shù)據(jù)觀測文件。選擇“文件”，“導入”在彈出的對話框中選擇需要加載的數(shù)據(jù)類型，按確定或雙擊選擇進入文件選擇對話框選擇*.zhd文件，如圖，可以按“CTRL”或“SHIFT”進行多選，單擊打開，將數(shù)據(jù)文件讀入。（3）處理基線單擊“靜態(tài)基線”,“處理全部基線”系統(tǒng)將采用默認的基線處理設(shè)置，處理所有的基線向量。處理過程中會

19、顯示所有基線處理過程的進度，從中也可以看到每條基線的處理情況。處理完全部基線向量后，基線列表窗口會出現(xiàn)所有基線解得情況，未解算的基線也會變?yōu)樯钌?）網(wǎng)平差首先進行平差前的準備。先砸管理區(qū)中切換到“站點”，在樹形視圖右邊雙擊“觀測站點”中的已知點再在屬性區(qū)中選擇“修改”標簽進入測站坐標設(shè)置，選擇好以后再對應(yīng)的格中輸入坐標值，相應(yīng)的精度可以填在后面，并將是否固定中選擇是（不選表示固定坐標不能生效，網(wǎng)平差時將不使用）依次把所有的已知點坐標輸入完畢。選擇菜單“網(wǎng)平差”，“網(wǎng)平差設(shè)置”進入設(shè)置窗口，確認選擇了“二維平差”選項，若要進行高程擬合，則需確認選擇“水準高程擬合”，需要注意的是：中央子午線的設(shè)