靜態(tài)觀測技術(shù)設(shè)計書

1、GPS靜態(tài)測量技術(shù)設(shè)計書專業(yè)：工程測量技術(shù)學(xué)號：2009020439姓名：庫亞博黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011年12月5日GPS靜態(tài)測量技術(shù)設(shè)計一、項目概述1. 任務(wù)由來2011年十一月底，黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪工程系組織了工程測量技術(shù)專業(yè)09級GPS靜態(tài)實習(xí)，為了了解GPS在控制測量作業(yè)過程中的全過程，并且掌握GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理的基本知識，能夠?qū)⒃谡n堂上學(xué)到的理論運用與實踐之中，提高理論水平與外業(yè)的操作能力。黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪工程系特此安排0903、0904班各小組在五天時間內(nèi)完成校園的GPS控制網(wǎng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。2、設(shè)計內(nèi)容建立E級GPS控制網(wǎng)，包括做出對GPS控制點的

2、點位布設(shè)、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)華測軟件處理數(shù)據(jù)等方面的內(nèi)容的技術(shù)設(shè)計3、設(shè)計依據(jù)1) 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GBT_18314-2009)2) GPS定位測量單項技能訓(xùn)練指導(dǎo)書3) CH-T_2009-2010全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量(RTK)技術(shù)規(guī)范4、測區(qū)概況黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院位于河南省開封市西北角，東臨黃河大街，北臨北環(huán)路，西鄰夷山大街，南鄰東京大道，與河南大學(xué)新校區(qū)毗鄰。新校區(qū)東西長782米，南北長965米，西側(cè)有寬約80米貫通地下古城城墻遺址，南側(cè)有100米貫通東西的城市綠化帶。新校區(qū)距黃河水院老校區(qū)（東院教學(xué)區(qū)）約4.2km，離市中心8km，距火車站約10km,離連霍高速

3、公路開封市出口約3km。測區(qū)平均海拔約為75米，平地居多，另有大量的人工湖。5、坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)：GPS坐標為WGS-84坐標系，GPS網(wǎng)平面平差成果為北京54坐標高程系統(tǒng)：高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準時間系統(tǒng)：時間系統(tǒng)采用北京GTM+8 時區(qū)時間系統(tǒng)二、GPS控制網(wǎng)布設(shè)1、GPS控制點的選點GPS控制點的點位應(yīng)滿足以下要求：A 周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)各和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高 度角不宜超過15°；B 遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、電臺、微波站等)，其距離 不小干200 m；遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距 離不得小于50 m；C 附近

4、不應(yīng)有強烈反射衛(wèi)星信號的物件(如大型建筑物等)；D 交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測；E 地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存；F AA、A、B級GPS點，應(yīng)選在能長期保存的地點；G 充分利用符合要求的舊有控制點；H 選站時應(yīng)盡可能使測站附近的小環(huán)境(地形、地貌、植被等)與周 圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。2、GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形的布設(shè)GPS網(wǎng)點并不以點間通視為必要條件，點位的選定有很大的靈活性，可以先按需要選定點位，再來組織網(wǎng)形，為便于觀測和使用，GPS點選在交通方便容易到達的地方，盡量避免在山頂和河邊設(shè)點。圖上設(shè)計的僅是概略的點位，在實地選點時可在圖上初選點的附近選定合適的點位

5、，以滿足GPS測量對點位的要求。擬作為GPS網(wǎng)的位置基準及方位基準的已有控制網(wǎng)的起始點及起始方位角的兩端點必須選作GPS點，設(shè)計的點位中應(yīng)盡可能多地包括一些符合條件的已有控制網(wǎng)點（城市或工程控制網(wǎng)點及國家網(wǎng)點）。本次的GPS靜態(tài)觀測根據(jù)整個測區(qū)的實際情況，按照精度、可靠性、經(jīng)濟性三個指標進行優(yōu)化設(shè)計，充分利用測區(qū)內(nèi)已有的控制點，共選擇16個控制點。采用四臺華測接收機同時開關(guān)機進行同步觀測，布設(shè)成四邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于在觀測過程中有一臺接收機出現(xiàn)故障，不能記錄數(shù)據(jù)，所以選擇的16個控制點只有12個控制點在網(wǎng)圖中顯示。運用compass軟件處理數(shù)據(jù)，最后的控制網(wǎng)圖形如下圖所示：三、數(shù)據(jù)外業(yè)采集1、

6、設(shè)備本次實習(xí)的GPS控制網(wǎng)采用GPS技術(shù)靜態(tài)觀測方法施測。為了便于觀測，提高精度和可靠性，采用4臺華測雙頻接收機進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集。本次E級GPS控制網(wǎng)對GPS接收機的技術(shù)指標見下表接收機類型觀測量至少有同步觀測接收機數(shù)雙拼或單頻L1載波相位2本次E級GPS控制網(wǎng)測量作業(yè)的基本技術(shù)要求見下表衛(wèi)星截至高度角同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)有效觀測衛(wèi)星數(shù)15°44觀測時段數(shù)時間長度數(shù)據(jù)采樣間隔1.640min5-15s注1：計算有效觀測衛(wèi)星總數(shù)時，應(yīng)將各時段的有效衛(wèi)星數(shù)扣除期間重復(fù)的衛(wèi)星數(shù)。注2：觀測時段長度，應(yīng)為開始記錄數(shù)據(jù)到結(jié)束記錄的時間段。注3：觀測時段數(shù)1.6，指采用網(wǎng)觀測模式時，每站至少觀測一

7、時段，其中二次設(shè)站點數(shù)應(yīng)不少于GPS網(wǎng)點總數(shù)的60%。注4：采用基于衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準點觀測模式時，可連續(xù)觀測，但觀測時間應(yīng)不低于表中規(guī)定的各時段觀測時間的和。2、外業(yè)實施1）.GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集使用的是華測X90接收機，在外業(yè)的數(shù)據(jù)采集過程中，要明白接收機是如何工作的，了解接收機上面的指示燈各代表什么含義 電源?。喊匆幻爰纯砷_機，長按三秒即可關(guān)機切換健：剛開機時，主機默認為RTK模式，如果做靜態(tài)就要通過切換健進行切換：常按住切換健，此時電臺燈長亮，等電臺燈不亮，即可松開表明已切換到靜態(tài)電池指示燈：長亮表示有電，如果不停的閃爍，表示電量不足衛(wèi)星指示燈：每隔5秒連閃幾次，表示有幾顆衛(wèi)星電臺指示

8、燈：做RTK時，電臺指示燈會一秒閃爍一次數(shù)據(jù)采集燈：每隔幾秒閃一次，表示在紀錄數(shù)據(jù)， 閃爍的間隔即是采樣間隔2）.外業(yè)作業(yè)注意問題（1） 觀測人員測前應(yīng)做好準備，檢查儀器設(shè)備和相關(guān)配件的完好性，檢查電池容量是否充足。（2） 觀測組應(yīng)嚴格按調(diào)度表規(guī)定的時間進行作業(yè)，保證同步觀測同一衛(wèi)星組。（3） 架設(shè)儀器不宜過低，一般應(yīng)距離地面一米以上。每一時段開機前，作業(yè)員要量取天線高，并及時輸入測站名，天線高等信息。關(guān)機后再量取三次天線高作校核，三次量得的天線高互差不大于3mm，取平均值作為最后結(jié)果，記錄在手薄中。天線高記錄取值0.001m。（4） 儀器工作正常后，作業(yè)員及時逐項填寫測量手薄中的各項內(nèi)容。（

9、5） 觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和被移動，防止人為和其它物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號。（6） 接收機在觀測過程中不應(yīng)在接收機近旁使用對講機；雷雨過境時應(yīng)關(guān)機停測，并取下天線，以防雷電（7） 記錄雨，晴，陰，云等天氣情況（8） 每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計算機上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失，同時應(yīng)進行當天的基線計算四、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理本次的數(shù)據(jù)采集結(jié)果用華測compass軟件進行處理，用hcloader軟件進行數(shù)據(jù)的傳輸下載1)靜態(tài)數(shù)據(jù)傳輸用數(shù)據(jù)傳輸線正確連接GPS接收機和計算機，數(shù)據(jù)線不應(yīng)有扭曲，接口應(yīng)直插直拔，不應(yīng)有扭轉(zhuǎn)。a及時將當天觀測記錄結(jié)果錄入計算機，并拷貝成一式兩

10、份；b數(shù)據(jù)文件備份時，宜以觀測日期為目錄名，各接收機為子目錄名，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件存入其子目錄下。存放數(shù)據(jù)文件的存儲器應(yīng)制貼標簽，標明文件名，網(wǎng)名、點名、時段號和采集日期、測量手簿應(yīng)編號；c.根據(jù)野外記錄輸入測站名（不超過4個字符，一般為左下端的4位儀器號）、時段（在同一點上不同時間觀測的數(shù)據(jù)，目的是區(qū)別文件名）、天線高（野外實地所量測的儀器高，一般為儀器的斜高），選擇文件類型（一般默認），確認即可d數(shù)據(jù)在備份后，宜通過數(shù)據(jù)處理軟件保存為華測.HCN數(shù)據(jù)格式2)數(shù)據(jù)處理a) 打開電腦“開始 程序 華測靜態(tài)處理 靜態(tài)處理軟件”或者直接打開桌面上的快捷方式。b) 新建任務(wù)時，雖然坐標系統(tǒng)已經(jīng)選定，但

11、可以對于中央子午線或者是投影高等可能需要相應(yīng)的改動或新建。點擊工具坐標系管理c) 項目建完后，開始加載GPS數(shù)據(jù)觀測文件。選擇“文件”“導(dǎo)入”，compass數(shù)據(jù)文件格式為.HCNd) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，檢查相應(yīng)點的點名，儀器高，天線類型等等，對于有問題的數(shù)據(jù)要及時更改（注：如果用不同的GPS接收機進行聯(lián)測，就要單獨修改天線類型，對于沒有的天線類型，在GPS天線管理器里，添加相應(yīng)的天線類型，并輸入相應(yīng)的天線參數(shù)，如相位中心高，天線半徑等。）e) 然后通過“檢查”“觀測文件檢查”，對于里面，個別點，點名命錯等就可以查出來，重新命名，然后再反復(fù)查看，“觀測文件檢查”直到?jīng)]有為止。f) 數(shù)據(jù)檢查沒有問題之

12、后，點擊“靜態(tài)基線”“處理全部基線”,等基線全部處理完后，對于“Radio”值比較小的進行單獨處理，至少保證Radio值大于3以上，當然處理的越大約好，最大為99.9(對于Radio值后面帶“？ ”，是由于中誤差過大，可以酌情對其處理。)基線處理的方法主要有以下三種，在數(shù)據(jù)處理工程中可以針對各種情況酌情處理1） 通過“基線處理設(shè)置”，增大或減小數(shù)據(jù)采樣間隔或衛(wèi)星的截止角，其他為默認，當采集的數(shù)據(jù)時間較長時，不如兩個小時以上的可以把采樣間隔加大，對于衛(wèi)星數(shù)據(jù)較多，可以適當增大截止角。然后再單獨處理一下這條基線。2） 刪除不好的數(shù)據(jù)，右擊基線，出現(xiàn)”屬性”,在“觀測數(shù)據(jù)圖”里刪除不好的數(shù)據(jù)或者時間

13、比較短的數(shù)據(jù)，確定后，然后再單獨處理這條基線3） 對于各別基線如果怎么處理都不能大于3時，可以不讓其參與基線處理及網(wǎng)平差，具體操作是，右擊基線屬性把”參與基線處理及網(wǎng)平差”的復(fù)選框勾掉。g) 在“網(wǎng)平差”網(wǎng)平差設(shè)置“，根據(jù)具體情況選擇三維平差，二維平差，水準高程擬合，如果中央子午線需要改，就在”重置中央子午線“，重新輸入改正后的中央子午線，注意度分秒要用”：“分開，比如106度30分就輸成 106：30，其他的如自由網(wǎng)平差，二維平差設(shè)置，高程擬合方案等都可以默認。h) 在“網(wǎng)平差”里點擊“進行網(wǎng)平差”，就會彈出窗口，點擊“確定”，然后點擊“成果”成果報告“，查看平差成果，平差報告會已網(wǎng)頁的形式

14、打開。i) 自由網(wǎng)平差，處理好基線后,進行三維無約束平差,然后檢驗基線閉合差j) 約束網(wǎng)平差,在網(wǎng)平差設(shè)置中，用戶可以選擇將要進行的網(wǎng)平差，如三維平差、二維平差、水準高程擬合等。在網(wǎng)平差設(shè)置中，沒有提供自由網(wǎng)平差選項，因為在進行這些聯(lián)合平差之前，軟件都將自動進行自由網(wǎng)平差。在網(wǎng)平差設(shè)置中，還可以重置中央子午線，因為通常情況下，用戶在國內(nèi)通常只需要使用一組橢球參數(shù)北京54，在不同的地區(qū)通常只需要重設(shè)中央子午線k) 已知坐標的輸入,在進行了網(wǎng)平差的設(shè)置后，需要輸入已知點的坐標。在觀測站點列表窗口查看觀測站點的“屬性”，將出現(xiàn)如下的標簽對話框。輸入該已知點的固定形式及固定坐標。輸入完成后，不要忘記勾

15、選約束。參考GPS測量規(guī)范和實習(xí)指導(dǎo)書的要求,對基線的解算參考以下內(nèi)容：（1）基線解算a同一級別的GPS網(wǎng)，根據(jù)基線長度不同，可采用不同的數(shù)學(xué)處理模型。但8km內(nèi)的基線，必須采用雙差固定解。30km以內(nèi)的基線，可在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優(yōu)結(jié)果。30km極其以上的基線，可采用三差解作為基線解算的最終結(jié)果。b對于所有同步觀測時間短于35min的快速定位基線，應(yīng)采用符合要求的雙差固定解作為基線解算的最終結(jié)果。c同一時段觀測值基線處理中，二、三等數(shù)據(jù)采用率都不宜低于80%。d無論采用單基線模式或多基線模式解算基線，都應(yīng)在整個GPS網(wǎng)中選取一組完全的獨立基線構(gòu)成獨立環(huán)，各獨立環(huán)的坐標分量閉合差應(yīng)

16、符合下式的規(guī)定：式中 w環(huán)閉合差， n獨立環(huán)中的邊數(shù)GPS網(wǎng)的精度指標，即a 采用單基線處理模式時，對于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量閉合差和全長相對閉合差不宜超過表2-1的規(guī)定。 同步環(huán)坐標分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定（1×10-6） 表7等級限差類型二等三等四等一級二級坐標分量相對閉合差2.03.06.09.09.0環(huán)線全長相對閉合差3.05.010.015.015.0f對于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量閉合差和全長相對閉合差按獨立環(huán)閉合差要求檢核。同步時段中的多邊形同步環(huán)，可不重復(fù)檢核。g同一條基線邊若觀測了多

17、個時段，則可得到多個邊長結(jié)果。這種具有多個獨立觀測結(jié)果的邊就是重復(fù)觀測邊。對于重復(fù)觀測邊的任意兩個時段的成果互差，均應(yīng)小于接收機標稱精度的倍。（2）GPS網(wǎng)平差處理a當各項質(zhì)量檢驗符合要求時，應(yīng)以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個點的WGS-84系三維坐標作為起算依據(jù)，進行GPS網(wǎng)的無約束平差。無約束平差應(yīng)提供各控制點在WGS-84系下的三維坐標，各基線向量三個坐標差觀測值的總改正數(shù)，基線邊長以及點位和邊長的精度信息。b無約束平差中，基線向量的改正數(shù)（）絕對值應(yīng)滿足下式要求：的計算方法同上。 當超限時，可認為該基線或其附近存在粗差基線，應(yīng)采用軟件提

18、供的方法或人工方法剔除粗差基線，直至符合上式要求。c約束平差中，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差（）應(yīng)符合下式要求：的計算方法同上。當超限時，可認為作為約束的已知坐標與GPS網(wǎng)不兼容，應(yīng)采用軟件提供的或人為的方法剔除某些誤差較大的約束值，直至符合上式要求。五、質(zhì)量檢查1) 基線向量及改正數(shù) 、(Tau)檢驗在“網(wǎng)平差”里點擊“進行網(wǎng)平差”，就會彈出下圖窗口，點擊“確定”，然后點擊“成果”成果報告“，查看平差成果，平差報告會已網(wǎng)頁的形式打開。從平差報告里看出：基線向量及改正數(shù) 、(Tau)檢驗表個別為紅色，這說明要單獨對這些基線進行處理，直到?jīng)]有紅色出現(xiàn)為止。2) 平方檢驗當基線被處理的沒有紅色的了，但平方檢驗(=95%)還是“失敗”,這時把這個參考因子輸入到網(wǎng)平差設(shè)置自由網(wǎng)平差協(xié)方差比例系數(shù)里，然后再進行平差，直到“通過”。3) 相對誤差、平面坐標的中誤差、高程擬合的中誤差根據(jù)網(wǎng)的等級設(shè)計要求，查看是否超限基線向量的改正數(shù)。根據(jù)基線向量的改正數(shù)的大小，可以判斷出基線向量中是否含有粗差。具體判定