GPS控制網(wǎng)技術(shù)總結(jié)

PAGEPAGE4目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1概況 21.1測區(qū)已有控制資料及利用情況 21.2坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng) 22GPS控制網(wǎng)的布設(shè) 22.1GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方案及要求 22.2選點(diǎn)、埋石 32.3GPS網(wǎng)的主要指標(biāo) 33GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集 33.1所用儀器 33.2儀器檢驗(yàn) 43.3GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求 43.4作業(yè)過程 44GPS基線向量的解算及檢核 54.1GPS基線向量的解算 54.2精度統(tǒng)計(jì) 55GPS網(wǎng)的平差處理 65.1無約束平差 65.2約束平差 66結(jié)論 77提交資料 78體會 8GPS控制網(wǎng)技術(shù)總結(jié)1概況GPS衛(wèi)星定位技術(shù)是一項(xiàng)多功能、高效、快速、省時和高精度的定位技術(shù)，已在國內(nèi)外測量界得到推廣和應(yīng)用，特別在城市控制測量、工程測量和地籍測量中得到廣泛應(yīng)用。為了滿足我院測繪工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)實(shí)習(xí)和學(xué)院建設(shè)的需要，在宿遷學(xué)院校園內(nèi)建立了E級GPS控制網(wǎng)，其控制面積為1㎞2。該控制網(wǎng)使用3臺高精度的測量型靜態(tài)中海達(dá)8200E單頻GPS接收機(jī)進(jìn)行外業(yè)觀測。本控制網(wǎng)利用以前埋設(shè)的控制點(diǎn)，由學(xué)生完成選點(diǎn)、網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)處理工作，前后歷時7天，于20081.1測區(qū)已有控制資料及利用情況（1）已收集到的地形圖資料有校園示意圖。（2）控制點(diǎn)資料。測區(qū)內(nèi)已經(jīng)搜集到的控制點(diǎn)資料有：地方獨(dú)立坐標(biāo)系下的GPSE級點(diǎn)2個。其坐標(biāo)數(shù)據(jù)如表1所示：表1已知點(diǎn)坐標(biāo)和高程點(diǎn)名X(m)Y(m)H(m)備注N1956445.6469888.75931.291GPSE級點(diǎn)N5555946.49310291.72531.163GPSE級點(diǎn)1.2坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)測區(qū)位于高斯3度投影帶第39帶，中央子午線經(jīng)度為117°。平面坐標(biāo)系采用宿遷地方獨(dú)立坐標(biāo)系，投影面為參考橢球體；高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)2.1GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方案及要求（1）以E級GPS控制網(wǎng)作為學(xué)院的首級控制，本GPS控制網(wǎng)以同步環(huán)為基本單元，采用邊、點(diǎn)混合連接的方式布網(wǎng)，將2個已知點(diǎn)和7個待定點(diǎn)連接成如下網(wǎng)形：（網(wǎng)型附后）（2）E級GPS控制網(wǎng)的最長邊為0.6716km,最短邊為0.1846km，平均邊長為0.3705km。圖形結(jié)構(gòu)較好。本網(wǎng)共布設(shè)9個點(diǎn)，其中2個已知點(diǎn)為宿遷地方獨(dú)立坐標(biāo)系下的E級GPS點(diǎn)（3）GPS控制網(wǎng)中聯(lián)測了2個地方獨(dú)立坐標(biāo)系下的E級GPS點(diǎn)，以便將GPS定位結(jié)果轉(zhuǎn)換至地面坐標(biāo)系時作為起算數(shù)據(jù)。2.2選點(diǎn)、埋石在測區(qū)范圍內(nèi)共布設(shè)了20多個控制點(diǎn)，選擇其中9個點(diǎn)作為E級GPS點(diǎn)，在點(diǎn)位選擇上主要考慮點(diǎn)位分布合理，密度均勻，而且便于直接使用。根據(jù)GPS測量規(guī)范要求，首先充分利用原有控制點(diǎn)點(diǎn)位標(biāo)石；其次點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊、點(diǎn)位周圍高度角大于15度以上天空無障礙物（如樹林、高樓、水塔及高程建筑物等）的地方；無強(qiáng)烈反射無線電波的金屬或其它障礙物或大范圍水面，點(diǎn)位遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電臺、電視發(fā)射塔、微波中繼站、高壓變電所等要求。因此，我們將9個GPS點(diǎn)布設(shè)在校園內(nèi)人行道、山坡上等合適的地方，每個點(diǎn)位均做到穩(wěn)固可靠，便于到達(dá)，使用方便，可長期保存。各點(diǎn)均已埋設(shè)標(biāo)石，各GPS點(diǎn)位見網(wǎng)圖和點(diǎn)之記。2.3GPS網(wǎng)的主要指標(biāo)E級網(wǎng)共設(shè)計(jì)9個測點(diǎn)，其中已知點(diǎn)2個，新建GPS點(diǎn)7個。共設(shè)計(jì)6個時段，設(shè)站1次的有2個，設(shè)站2次的有5個，設(shè)站3次的有2個，重復(fù)設(shè)站次數(shù)為2，大于《規(guī)范》規(guī)定的≥1.6的要求。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)見表2。表2E級GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)總點(diǎn)數(shù)基線總數(shù)獨(dú)立基線總數(shù)必要基線總數(shù)多余觀測數(shù)復(fù)測基線數(shù)同步環(huán)個數(shù)觀測時段數(shù)9181275366一次設(shè)站點(diǎn)數(shù)二次設(shè)站點(diǎn)數(shù)三次設(shè)站點(diǎn)數(shù)邊長/km最長邊最短邊平均邊長2520.67160.18460.37053GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集3.1所用儀器使用3臺高精度的測量型靜態(tài)中海達(dá)8200E單頻GPS接收機(jī)以靜態(tài)定位方式進(jìn)行同步觀測。該機(jī)具有12個通道、測量相量為L1載波相位，其內(nèi)存為64MB，采樣間隔設(shè)為5秒，其水平標(biāo)稱精度：5mm+1ppm×D，高程標(biāo)稱精度為10mm+1ppm×D。其中D為所測距離，以km3.2儀器檢驗(yàn)3.2.1GPS接收機(jī)的檢視儀器在使用前，按規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目，分別按一般檢視和實(shí)地檢驗(yàn)進(jìn)行了全面檢驗(yàn)。3.2.2（1）接收機(jī)及天線型號應(yīng)正確，主機(jī)與配件齊全；（2）接收機(jī)及天線外觀應(yīng)良好，各部件及附件完好；（3）設(shè)備使用手冊及后處理軟件手冊及軟盤齊全。3.2.3（1）各信號燈工作正常；（2）按鍵和顯示系統(tǒng)正常；（3）接收機(jī)鎖定衛(wèi)星時間快慢，接收機(jī)信號強(qiáng)弱及信號失鎖情況正常。3.2.4在GPS接收機(jī)完成了一般檢視和通電檢驗(yàn)后，又進(jìn)行了實(shí)測檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算符合要求。3.2.5用于天線基座的光學(xué)對點(diǎn)器在作業(yè)過中進(jìn)行了經(jīng)常性檢驗(yàn)，以確保對中的準(zhǔn)確性。3.3GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求如表3所示。表3基本技術(shù)要求同步觀測有效衛(wèi)星數(shù)≥4衛(wèi)星截止高度角≥15°數(shù)據(jù)采樣間隔10-30秒觀測時段長度≥40分鐘點(diǎn)位幾何PDOP圖形強(qiáng)度因子≤6重復(fù)測量的最少基線數(shù)≥5%平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)≥1.6天線對中精度普通標(biāo)志±23.4作業(yè)過程3.（1）每天出發(fā)前檢測電池容量是否充足，并攜帶備用干電池。儀器及其附件應(yīng)攜帶齊全。（2）作業(yè)前應(yīng)檢測接收機(jī)內(nèi)存是否充足。3.4.2天線安置：嚴(yán)格對中、整平，對中誤差小于3.4.3觀測：同步觀測健康衛(wèi)星數(shù)≥4，衛(wèi)星高度角≥15°，數(shù)據(jù)采樣率為15秒，觀測時段長度根據(jù)觀測精度指示燈的要求確定，當(dāng)邊長≤10公里時，觀測精度指示燈閃兩下即可，點(diǎn)位幾何PDOP圖形強(qiáng)度因子≤63.4.4量取儀器高：測前測后分別在個3個方向（每個方向間的夾角為120度）量取儀器高，互差小于3mm3.4.5測站間用對講機(jī)聯(lián)系，同時開機(jī)，接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，作業(yè)員要經(jīng)常觀察衛(wèi)星個數(shù)、記錄情況、電池電量和精度指示燈等，只有各測站精度指示燈都亮并符合要求后；才能結(jié)束觀測，但時間不能少于40分鐘。4GPS基線向量的解算及檢核4.1GPS基線向量的解算GPS基線向量的計(jì)算采用中海達(dá)GPS隨機(jī)軟件進(jìn)行基線解算和數(shù)據(jù)處理。對當(dāng)天采集的數(shù)據(jù)在當(dāng)天晚上及時地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并檢查外業(yè)記錄和輸入點(diǎn)號、點(diǎn)名、測前和測后的天線高度是否有誤。對同步環(huán)、異步環(huán)（獨(dú)立邊構(gòu)成的閉合環(huán)）、閉合差及復(fù)測基線進(jìn)行檢查，以便發(fā)現(xiàn)不合格的成果，發(fā)現(xiàn)超限時應(yīng)分析查明原因，根據(jù)情況決定淘汰、重測或補(bǔ)測措施。該網(wǎng)各條基線均符合精度要求。4.1.4.14.1.4.1.4同一時段觀測值基線處理中，數(shù)據(jù)的剔除率為10%，《規(guī)范》規(guī)定其值宜小于10%。E級網(wǎng)共觀測基線18條，無不合格的基線，實(shí)際參加平差的為18條。其數(shù)據(jù)的剔除率為04.2精度統(tǒng)計(jì)全網(wǎng)基線解算后，計(jì)算出同步環(huán)、異步環(huán)和復(fù)測基線閉合差及其限差。4.E級網(wǎng)共生成6個同步環(huán)，各環(huán)閉合差如表4所示：表4同步環(huán)閉合差閉合差同步環(huán)個數(shù)0-55個6-91個由上表可知：同步環(huán)閉合差在0-5mm之間的有5個，占同步環(huán)總數(shù)的83.33%；在6-9mm之間的有1個，占同步環(huán)總數(shù)的16.67%；由同步環(huán)檢核可知：同步環(huán)閉合差最大的為5.7mm，其相對精度為0.0057/1233.7882=1/216454；最小1mm，較好的為1mm，相對精度為04.2.2異步環(huán)閉合差E級網(wǎng)共統(tǒng)計(jì)異步環(huán)1個，各環(huán)閉合差如表5所示：表5異步環(huán)閉合差閉合差異步環(huán)個數(shù)0-61個由上表可知：異步環(huán)閉合差在0-6mm之間的有1個，占同步環(huán)總數(shù)的100%；4.2.3復(fù)測基線閉合差E級網(wǎng)復(fù)測基線閉合差最大的為15.33mm，其相對誤差為15.23ppm，最小的為3.208mm，其相對誤差為由以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)知，宿遷學(xué)院GPS測量控制網(wǎng)外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。5GPS網(wǎng)的平差處理5.1無約束平差為全面考察GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，首先進(jìn)行無約束平差，以符合各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)要求的獨(dú)立基線組成的閉合圖形和三維基線向量及其相應(yīng)的方差協(xié)方差陣作為觀測信息，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。經(jīng)無約束平差檢驗(yàn)，沒有明顯粗差。5.2約束平差5.2.1起算點(diǎn)的選取由于宿遷地方獨(dú)立坐標(biāo)系下2個已知點(diǎn)精度較高，故E級網(wǎng)選取這2個已知點(diǎn)作為起算點(diǎn)，作為強(qiáng)制約束的固定值，也可作為加權(quán)觀測值統(tǒng)一進(jìn)行二維約束平差。網(wǎng)中7個待定點(diǎn)的坐標(biāo)和高程已知，平差得到的點(diǎn)的坐標(biāo)可以與之比較。平差計(jì)算采用隨機(jī)軟件完成。選取獨(dú)立基線構(gòu)成GPS網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)的二維約束平差計(jì)算。5.2.2二維約束平差后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果二維約束平差后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：（1）E級網(wǎng)的點(diǎn)位精度表6點(diǎn)位精度點(diǎn)位精度MxMy備注最大值0.00190.0021最小值0.00060.0007平均值0.00110.0018由上表可知：E級網(wǎng)的點(diǎn)位精度較好。（2）邊長相對精度邊長相對精度如下表所示：表7邊長相對精度邊號邊長相對誤差備注E級網(wǎng)N055-N057331.58461:115165最弱邊N022-N028392.33321:438742最強(qiáng)邊6結(jié)論（1）學(xué)院GPS網(wǎng)從點(diǎn)位普查、選點(diǎn)、埋石、外業(yè)數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理歷時7天，其效率是常規(guī)方法難以達(dá)到的。（2）學(xué)院E級GPS網(wǎng)平均邊長0.3705公里，進(jìn)行二維約束平差后，其最大點(diǎn)位中誤差為1.8mm，其最弱邊相對中誤差為1/115165，遠(yuǎn)高于7提交資料（1）技術(shù)總結(jié)。（2）GPS網(wǎng)布設(shè)圖。（3）GPS外業(yè)觀測記錄（測量手簿）。（4）GPS基線解算成果。（5）學(xué)院GPS網(wǎng)的地方坐標(biāo)系坐標(biāo)成果。8體會在這次實(shí)習(xí)中，我們學(xué)到了不少東西，每次實(shí)習(xí)都會讓我們知道很多書本學(xué)不到的知識，讓我們跟多了解實(shí)踐中應(yīng)該怎么做，如何做，遇到困難如何解決，如何可以做的更好，如何可以更方便快捷的完成任務(wù)，我這次制作的是國家E級GPS，我更全面的了解了GPS控制網(wǎng)的制作過程，在實(shí)習(xí)的過程中，也養(yǎng)成了小組分工和合作的精神，良好的團(tuán)隊(duì)精神可以有很大的效率的提高，以及工作的愉悅，可以讓人更好的完成任務(wù)的質(zhì)量。通過這次學(xué)習(xí)，我們學(xué)到了很多知識，合作交流的知識和熟悉了GPS的運(yùn)用。特別是遇到困難時，解決問題的精神。GPS網(wǎng)略圖基線簡表N005→N022.0102L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0287-27.6669-198.7024243.1424315.2243雙差解0.0057-29.2331-199.7410242.4134315.4605整數(shù)解0.0056-29.2315-199.7582242.4091315.4679N005→N026.0103L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0043-135.702678.9344-199.1666253.6004雙差解0.0034-135.687478.9431-199.1642253.5931整數(shù)解0.0035-135.700178.9410-199.1641253.5991N005→N028.0102L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0056-134.1540-109.953263.1889184.6072雙差解0.0040-134.1483-109.954863.1827184.6019整數(shù)解0.0042-134.1519-109.967663.1809184.6115N005→N059.0103L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0060-468.209637.9201-375.8244601.5831雙差解0.0054-468.123737.9608-375.8122601.5111整數(shù)解0.0047-468.125437.9548-375.8184601.5159N015→N019.0106L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0039321.930913.4371209.9077384.5534雙差解0.0035321.950013.4269209.9012384.5655整數(shù)解0.0036321.940713.4389209.9103384.5630N015→N028.0106L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0042339.0824261.8048-93.1297438.3968雙差解0.0039339.0843261.8107-93.1281438.4014整數(shù)解0.0053339.0614261.8047-93.1230438.3791N015→N055.0105L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0066-164.802067.7290-204.1989271.0058雙差解0.0071-164.778167.6679-204.2173270.9898整數(shù)解0.0079-164.776767.7141-204.2220271.0040N015→N059.0105L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.00565.0876409.7560-532.1032671.6098雙差解0.00585.0468409.6868-532.1209671.5813整數(shù)解0.00625.0953409.7159-532.1203671.5989N019→N022.0101L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0041122.0710158.6066-123.8058235.3407雙差解0.0032122.1037158.6006-123.8048235.3531整數(shù)解0.0033122.0417158.5625-123.8137235.2999N019→N028.0101L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.003817.1173248.3796-303.0371392.1950雙差解0.003017.1668248.3665-303.0427392.1932整數(shù)解0.003217.1232248.3624-303.0362392.1837N019→N028.0106L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.004217.1468248.3552-303.0314392.1764雙差解0.003317.1343248.3878-303.0282392.1941整數(shù)解0.004817.1214248.3637-303.0339392.1826N022→N028.0101L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0039-104.972489.7733-179.2274226.2761雙差解0.0029-104.914389.8034-179.2219226.2568整數(shù)解0.0029-104.919389.7947-179.2248226.2579N022→N028.0102L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0216-108.480587.4173-180.2745227.8348雙差解0.0035-104.920989.7869-179.2328226.2620整數(shù)解0.0035-104.919389.7871-179.2297226.2589N026→N059.0103L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0059-332.5591-41.0111-176.6530378.7925雙差解0.0056-332.4420-40.9808-176.6461378.6832整數(shù)解0.0057-332.4264-40.9843-176.6533378.6732N055→N057.0104L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0066-123.9654141.3740-273.0380331.5174雙差解0.0084-124.0529141.1722-273.0404331.4661整數(shù)解0.0092-124.0386141.1558-273.0650331.4740N055→N059.0104L1X增量Y增量Z增量距離三差解0.0068169.8664341.9222-327.9412503.2999雙差解0.0086169.8754342.0393-327.8977503.3542整數(shù)解0.0091169.8657341.9924-327.9072503.3252N055→N059.0105L1X增量Y