GPS測量實習(xí)報告

環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院測繪工程專業(yè)GPS原理與應(yīng)用A實習(xí)報告8月8日目錄一．序言………………..11.1實習(xí)目的與意義………………..11.2實習(xí)任務(wù)與計劃……………….11.21實習(xí)任務(wù)分派……………...11.22測區(qū)概況…………………….31.23觀測儀器、軟件和人員…….31.24實習(xí)計劃….………………..4二．GPS靜態(tài)相對定位觀測…………….52.1測繪區(qū)域踏勘和GPS控制點布設(shè)………….….52.2GPS靜態(tài)相對定位觀測方案設(shè)計………….….52.3GPS觀測時段選擇………………….………….72.4觀測工作…………….…………8三．觀測數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量評價………..105.1觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理……………….………………105.2觀測基線處理….……………..105.3平差處理……………….……..145.4GPS靜態(tài)相對定位觀測質(zhì)量評價……….……18四．基于GPS-RTK的帶狀地形圖測繪………………..216.1測圖前的準(zhǔn)備工作…………..216.2儀器準(zhǔn)備……………..……..216.3基于GPS-RTK的帶狀地形圖測繪原理………226.4帶狀地形圖測繪……….…….23五．實習(xí)總結(jié)和心得體會………….………..………27前言貫徹GPS測量試驗教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)測繪工程專業(yè)教學(xué)計劃安排，在完畢課程《GPS測量原理和應(yīng)用》和課堂實習(xí)任務(wù)后，我們將進(jìn)行為期一周左右的時間進(jìn)行野外綜合性教學(xué)實習(xí)。本課程是對學(xué)生進(jìn)行GPS定位操作基本技能強化訓(xùn)練的一種重要實踐環(huán)節(jié)。本次實踐教學(xué)的目的是使學(xué)生全方位地在作業(yè)環(huán)境中系統(tǒng)訓(xùn)練，深入鞏固和加深GPS定位技術(shù)的理論知識，進(jìn)而提高GPS測量儀器操作和數(shù)據(jù)處理技能，到達(dá)純熟操作GPS儀器的水平。1.1實習(xí)的目的與意義通過這次實習(xí)與課堂實習(xí)相比，可以愈加系統(tǒng)學(xué)習(xí)本課測；它完全從實際出發(fā)，加深對書本知識的深入理解、掌握GPS平面網(wǎng)，純熟操作儀器（校正、放養(yǎng)、測量等），培養(yǎng)學(xué)生動手能力；使理論聯(lián)絡(luò)實際、加強獨立工作能力、綜合分析問題和處理問題的能力、組織管理能力等方面的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是一次詳細(xì)的、全面的技術(shù)實踐活動。進(jìn)行幾種GPS測量模式的實際操作鍛煉，鞏固和加深課堂學(xué)習(xí)的知識，深入理解GPS的原理與應(yīng)用。通過計劃與組織，鍛煉同學(xué)們的項目計劃和實行能力。1.2實習(xí)任務(wù)與計劃1.21實習(xí)任務(wù)分派GPS實習(xí)周是一次實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在蘇州科技學(xué)院飄渺村測繪實訓(xùn)基地進(jìn)行GPS靜態(tài)、迅速靜態(tài)的綜合操作訓(xùn)練；動態(tài)測量和數(shù)據(jù)處理返回校內(nèi)進(jìn)行，按照有關(guān)規(guī)定，完畢操作訓(xùn)練科目，到達(dá)規(guī)定的操作技能指標(biāo)，提供合格的觀測成果，詳細(xì)規(guī)定如下：完畢一種控制網(wǎng)的外業(yè)觀測及內(nèi)業(yè)計算；嚴(yán)格按照《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》規(guī)定，設(shè)計控制網(wǎng)；編寫詳細(xì)的布網(wǎng)方案和作業(yè)措施；選用統(tǒng)一坐標(biāo)系；掌握RTK-GPS接受機(jī)的使用?，F(xiàn)以兩大塊詳細(xì)簡介GPS實習(xí)任務(wù)的分派：1、GPS靜態(tài)相對定位觀測采用GPS靜態(tài)測量技術(shù)，在控制測量實習(xí)水準(zhǔn)網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)一種GPS控制網(wǎng)。詳細(xì)實習(xí)內(nèi)容包括：技術(shù)設(shè)計、選點、外業(yè)觀測計劃、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)傳播及格式轉(zhuǎn)換、基線解算、網(wǎng)平差、成果質(zhì)量控制、技術(shù)總結(jié)。規(guī)定：(1)等級：基線觀測按照國家D級網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行觀測，觀測成果作為GPS數(shù)據(jù)解算和導(dǎo)線計算的起算數(shù)據(jù)；GPS網(wǎng)其他點的觀測按照E級GPS網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行觀測。(2)控制網(wǎng)覆蓋范圍：實訓(xùn)基地，GPS網(wǎng)與導(dǎo)線網(wǎng)構(gòu)成閉合圖形。(3)點數(shù)：10個；(4)平均點間距：300m；(5)選點：必選點（4個），分別為基線端點及其備用點；余下6個點自定，但至少應(yīng)選用3個GPS點，以構(gòu)成構(gòu)成構(gòu)造良好的閉合網(wǎng)形；(6)觀測：包括GPS網(wǎng)站址環(huán)顧圖繪制，GPS設(shè)站和天線的整平、對中、安裝，GPS接受機(jī)靜態(tài)系統(tǒng)連接，GPS接受機(jī)靜態(tài)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，GPS接受機(jī)測站信息記錄，GPS接受機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)采集與觀測信息評價。(7)成果：以小隊為單位，完畢設(shè)計、選點、觀測，每人分別制作一種點的點之記、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制，并提交各自的成果。2、GPS-RTK的帶狀地形圖測繪采用GPS-RTK測量措施測定比例尺為1:500的帶狀地形圖一幅。詳細(xì)內(nèi)容包括：基準(zhǔn)站設(shè)置、流動站設(shè)置、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)傳播、數(shù)據(jù)編輯、地形圖繪制。規(guī)定：(1)地點：(2)帶狀地形圖覆蓋范圍：(3)成果：以小組為單位，完畢外業(yè)觀測和數(shù)據(jù)傳播，每人完畢內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯和繪制等值線圖的工作并提交各自的成果。1.22測區(qū)概況本測區(qū)位于東經(jīng)120度，測區(qū)位于環(huán)山公路兩側(cè)，測區(qū)位于半平原半丘陵地區(qū)，地勢起伏不大，但高樓比較密集，通視條件較差，給我們聯(lián)絡(luò)帶來不便。1.23觀測儀器、軟件和人員1.24實習(xí)計劃在西山的實習(xí)，我們組根據(jù)點分布的狀況，采用點連式和邊連式的結(jié)合，在控制測量實習(xí)水準(zhǔn)網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)一種GPS控制網(wǎng)。詳細(xì)實習(xí)內(nèi)容包括：技術(shù)設(shè)計、選點、外業(yè)觀測計劃、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)傳播及格式轉(zhuǎn)換、基線解算、網(wǎng)平差、成果質(zhì)量控制、技術(shù)總結(jié)。由于實習(xí)的時間是三天，我們準(zhǔn)備有兩天的時間將外業(yè)觀測結(jié)束，用剩余的一天時間進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，假如數(shù)據(jù)錯誤還將進(jìn)行重測。在進(jìn)行RTK的實習(xí)，我們采用兩天的時間，根據(jù)采集測量的數(shù)據(jù)畫一幅測區(qū)概圖。GPS靜態(tài)相對定位觀測2.1測繪區(qū)域踏勘和GPS控制點布設(shè)測繪區(qū)域的選用和控制點的布設(shè)直接關(guān)系到觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的好與壞，因此測繪區(qū)域踏勘和GPS控制點布設(shè)就極為重要，因此我們必須遵守如下原則：選點：必選點（4個），分別為基線端點及其備用點；余下6個點自定，但至少應(yīng)選用3個GPS點，以構(gòu)成構(gòu)成構(gòu)造良好的閉合網(wǎng)形且平均點間距大體為300m；觀測點視場開闊，周圍障礙物高度角>10~15。點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站等)其距離不不不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得不不小于50m。以防止電磁場對GPS信號的干擾。點位應(yīng)選在交通以便，有助于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。點位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接受的物體，以減弱多途徑效應(yīng)的影響。當(dāng)運用舊點時，應(yīng)對舊點的穩(wěn)定性、完好性，以及現(xiàn)標(biāo)與否安全可用性作一檢查，符合規(guī)定方可運用。2.2GPS靜態(tài)相對定位觀測方案設(shè)計1）GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測區(qū)實際需要和布網(wǎng)狀況進(jìn)行設(shè)計。GPS網(wǎng)的點應(yīng)有二點以上的點互相通視，有助于常規(guī)測量施測時的應(yīng)用。2）在布網(wǎng)設(shè)計中應(yīng)顧及原有的測繪成果以及多種大比例尺地形圖的沿用。3）為求定GPS點在地面坐標(biāo)系的坐標(biāo)，應(yīng)與附近的國家高級控制點聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不應(yīng)少于2個。4）GPS網(wǎng)應(yīng)由一種或若干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路形式構(gòu)成。各等級GPS網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數(shù)應(yīng)符合下表規(guī)定：等級三等四等一級閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)（條）≤8≤10≤10各等級GPS網(wǎng)中衛(wèi)星高度角、有效觀測衛(wèi)星數(shù)、時段長度、數(shù)據(jù)采集間隔、PDOP應(yīng)符合下表規(guī)定：項目等級觀測措施衛(wèi)星高度角(°)有效觀測衛(wèi)星數(shù)時段長度（分鐘）數(shù)據(jù)采集間隔（秒）PDOP四等靜態(tài)迅速靜態(tài)≥15≥4≥5≥45≥1510～60≤6一級靜態(tài)迅速靜態(tài)≥15≥4≥5≥45≥1510～60≤6觀測作業(yè)規(guī)定：每時段采集數(shù)據(jù)前，作業(yè)員應(yīng)量取天線高，查看此時段的接受衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、故障狀況；一種時段觀測過程中不得進(jìn)行關(guān)閉接受機(jī)又重新啟動、進(jìn)行接受機(jī)初始化（發(fā)現(xiàn)故障除外）、變化衛(wèi)星高度角、變化數(shù)據(jù)采集間隔、變化天線位置；觀測員在作業(yè)期間不得私自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和被移動，防止人和其他物體靠近儀器、以免遮擋衛(wèi)星信號；觀測時不應(yīng)在接受機(jī)旁使用手機(jī)和對講機(jī)，防止干擾衛(wèi)星信號；在觀測過程中應(yīng)保證接受機(jī)正常工作，數(shù)據(jù)記錄對的，每天觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)輸出到計算機(jī)硬、軟盤上，保證觀測數(shù)據(jù)不會丟失。我們組共有十一種點，分別為K4、D7、D8、G3、G2、D5、G6、D2、BM7-1、K1、G8，采用邊點混合式進(jìn)行GPS靜態(tài)相對定位，考慮到數(shù)據(jù)精度，最終的GPS網(wǎng)示意圖如下：由于測量時間是三天，因此我們大體分派下時段，為了任務(wù)的完畢，每天測量四個時段?；€觀測按照國家D級網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行觀測，觀測成果作為GPS數(shù)據(jù)解算和導(dǎo)線計算的起算數(shù)據(jù)；GPS網(wǎng)其他點的觀測按照E級GPS網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行觀測。觀測時包括GPS網(wǎng)站址環(huán)顧圖繪制，GPS設(shè)站和天線的整平、對中、安裝，GPS接受機(jī)靜態(tài)系統(tǒng)連接，GPS接受機(jī)靜態(tài)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，GPS接受機(jī)測站信息記錄，GPS接受機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)采集與觀測信息評價。2.3GPS觀測時段選擇實地理解測區(qū)狀況，理解的內(nèi)容包括點位狀況（點的位置，點的難度等），測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、名族風(fēng)俗、交通狀況、測量人員生活安排等，并根據(jù)精度規(guī)定選擇儀器型號。進(jìn)行衛(wèi)星狀況預(yù)報（可視衛(wèi)星數(shù)及PDOP值），以選擇合適的觀測時間段。對于個別有較多或較大障礙物的測站，要評估障礙物對GPS觀測也許產(chǎn)生的不良影響。我們根據(jù)測區(qū)的詳細(xì)狀況，預(yù)報星歷，查看衛(wèi)星星圖，將觀測時段選擇在12：00～13：00以及14：00～15：00。2.4觀測工作觀測過程中應(yīng)注意的事項:(1)一種時段觀測中不得進(jìn)行如下操作：關(guān)閉接受機(jī)又重新啟動；進(jìn)行自測試變化衛(wèi)星高度角；變化數(shù)據(jù)采樣間隔；變化天線位置；按動關(guān)閉文獻(xiàn)和刪除文獻(xiàn)等；(2)觀測員在作業(yè)期間不得私自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和被移動，防止人和其他物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號；(3)雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)待測，并卸下天線以防雷擊；(4)不可踩到和碰到接受機(jī)數(shù)據(jù)電纜和天線電纜，以防人為信號失鎖，記錄數(shù)據(jù)丟失，電纜折斷甚至控制器死機(jī)；(5)每一時段開始前，應(yīng)查看電池電壓，判斷與否滿足本時段觀測（正常工作電壓10∽36VDC）；(6)測前應(yīng)保證接受機(jī)有足夠的存貯空間，以及防止手簿系統(tǒng)故障或中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；(7)觀測中應(yīng)保證接受機(jī)工作正常，且記錄完整無誤，經(jīng)檢查所有規(guī)定作業(yè)項目所有完畢后方可遷站；(8)每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，保證觀測數(shù)據(jù)不丟失；(9)及時充電；觀測環(huán)節(jié)如下：1、安頓儀器在選好的觀測站點上安放三腳架。小心打開儀器箱，取出基座及對中器，將其安放在腳架上，在測點上對中、整平基座。從儀器箱中取出接受機(jī)，將其安放在對中器上，并將其鎖緊。2、量取天線高用鋼卷尺由地面中心位置量至天線邊緣的斜距。各觀測時段觀測前、觀測中和觀測后各量取一次儀器高，最終取其平均值。3、啟動儀器啟動儀器，接通GPS電源，指示燈顯示電池電量，3秒鐘后，屏幕顯示衛(wèi)星狀態(tài)；假如衛(wèi)星被鎖定，在“LOCK”下顯示“*”，當(dāng)出現(xiàn)5顆以上的衛(wèi)星被鎖定后，可以進(jìn)行靜態(tài)測量；保留基礎(chǔ)信息，并且顯示數(shù)據(jù)正在記錄。4、GPS靜態(tài)觀測以四個小組為一種作業(yè)單位，設(shè)計由四個點構(gòu)成的GPS網(wǎng)，其中至少三個測站為校園內(nèi)已知點，觀測兩個時段，每時段同步觀測時間不少于40分鐘。按照規(guī)定填寫登記表。5、結(jié)束觀測按結(jié)束鍵結(jié)束每測段觀測，所有觀測工作結(jié)束后長按電源鍵關(guān)機(jī)，把儀器從三腳架上取下，裝箱。6、數(shù)據(jù)下載和文獻(xiàn)格式轉(zhuǎn)換在臺式電腦上打開南方測繪GPS數(shù)據(jù)處理軟件，用數(shù)據(jù)傳播線和USB轉(zhuǎn)接口連接接受機(jī)和電腦，用工具菜單欄中的南方接受機(jī)數(shù)據(jù)下載菜單下載觀測數(shù)據(jù)，并用SthToRenix菜單項將南方數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為RENIX格式并進(jìn)行保留。實習(xí)總結(jié)和心得體會短短的3個周很快就過去了，我們完畢了這次GPS實習(xí)，回憶這三周的實習(xí)生活，我覺得要感謝老師的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)的無私協(xié)助，在實習(xí)中有苦也有樂，有汗水也有收獲，有困難也有協(xié)助。相對于前段時間的控制測量實習(xí)，GPS實習(xí)還是輕松某些的，我想在實習(xí)中最重要的就是我們學(xué)到了諸多東西，也有諸多體會，也鞏固了我們學(xué)習(xí)的書本知識，還學(xué)到了某些書本上沒有的東西。通過這次GPS實習(xí)，我不僅對GPS原理有了更深入的理解，還對GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)處理有了一定的理解。在實習(xí)中我們也碰到了某些麻煩，從這些麻煩中，我們也總結(jié)了某些經(jīng)驗和教訓(xùn)，測繪確實是需要很大的細(xì)心，不能馬虎大意，做諸多工作都要提前做好準(zhǔn)備，這樣才能使工作順利進(jìn)行。這次實習(xí)不僅是對動手能力的一種提高，更是對理論知識的一次綜合性鞏固。雖然測量是一門實踐性很強的學(xué)科，不過也規(guī)定我們掌握扎實的理論知識，假如沒有扎實的理論功底，只懂得怎么做，不過不懂得為何那么做，當(dāng)我們碰到類似的其他問題時，就不懂得怎么處理。因此我覺得理論是實踐的前提，只有把理論知識學(xué)好，才能更好的增進(jìn)實踐。因此我們要學(xué)好理論知識，為后來的工作打下堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)然理論知識學(xué)好了，動手能力也要努力培養(yǎng)，不能只會紙上談兵，因此我們要多動手，提高自己的動手能量，并在實踐中增進(jìn)鞏固理論知識。只有理論是實踐這兩個環(huán)節(jié)都做好，我們才能更好的掌握理論知識，提高自己的動手能力。伴伴隨控制測量的結(jié)束我們迎來了GPS的實習(xí)，它包括在西山進(jìn)行的GPS相對定位測量以及回校后進(jìn)行的RTK實習(xí)。伴伴隨在西山連老師給我們動員大會的結(jié)束，靜態(tài)相對定位的實習(xí)就如火如荼的進(jìn)行了。疲憊的身軀也阻擋不了同學(xué)們的熱情，從組員們的臉上我們便可以懂得。當(dāng)日下午我們就去進(jìn)行了測區(qū)勘測和選點。聽說，有幾種在山上的點路比較難走，這無疑是對我們的測量進(jìn)行了一項考驗。當(dāng)日晚上，組長之間進(jìn)行了各項溝通和協(xié)調(diào)，目的就是防止測量的時候有沖突，使測量可以有序的進(jìn)行，這也體現(xiàn)了一種班級的能力。接著，我們背上儀器，準(zhǔn)備開始測量了。當(dāng)所有組的任務(wù)完畢時，原本認(rèn)為我們能休息一下，然而根據(jù)下載下來的數(shù)據(jù)，各個小組的問題仿佛都挺多，于是最終和老師商議后決定，到中午十二點的時候，所有的人進(jìn)行統(tǒng)一測量，統(tǒng)一的開機(jī)時間統(tǒng)一的觀測時段。作為女生，統(tǒng)一測量的時候，我們被留在了居住地。雖然我們沒有跟隨大部隊出去測量，不過我們卻可以深深的感受到天氣的炎熱。中午十二點，太陽合法頭照的時候，同學(xué)們卻在我們進(jìn)行測量，這種感覺可想而知。于是老師帶著一部分人去送水，去送關(guān)懷。終于，當(dāng)看著一種個滿頭大汗的同學(xué)回來的時候，我們也吐了口氣。持續(xù)三天的實習(xí)終于結(jié)束。雖然時間短暫，不過意外也