GPS实习报告郭锴1119002.docx
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GPS实习报告郭锴1119002
实习目的:
1、熟练掌握GPS外业测量过程中的数据采集操作;
2、了解并掌握GPS外业测量数据的处理过程;
3、掌握GNSSPro130427(中文版)软件处理GPS外业测量数据的基本流程;
4、熟悉GPS基线解算方法与技巧;
5、掌握GPS网平差方法;
6、熟悉数据处理软件操作和一些数据格式处理等技巧。
实习要求:
按照指导老师既定的网型,对一地区域内开展GPS静态测量,包括外业的数据采集以及内业的数据处理和成果的分析与技术总结,得到一套覆盖此区域内部的完整的控制点坐标数据资料。
实习报告以及实习日记。
设备配备:
南方GPS接收机、天宝
实验原理:
GPS定位的原理是GPS卫星发射的测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星位置的信息,用户用GPS接收机在某一时刻接收三颗或三颗以上的GPS卫星,测出测站点(GPS天线中心)到卫星的距离并解算出该时刻卫星的空间位置根据距离,并解算出卫星的空间位置,根据距离交会法求测站点坐标.
其基本思想为:
在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见卫星进行连续观测并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站,用户站在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收机设备接收基准站传输的观测数据,实时计算测站点的三维坐标。
测区概况
辽宁科技学院周边,。
点位易于安装接收设备,视野开阔,GPS信号被遮挡或被障碍物吸收较少。
点位附近没有强烈干扰卫星信号接收的物体,多路经效应影响较小。
且点位远离大功率无线电发射源。
同时点位设在交通便利,地面基础稳固,便于点的保存。
二GPS测量流程图
三GPS测量的技术设计
1,网型设计
网型设计的技术要求
GPS网设计的出发点是在保证质量的前提下,尽可能地提高效率,努力降低成本。
因此,在进行GPS的设计和测量时,既不能脱离实际的应用需求,盲目地最求不必要的高精度和高可靠性;也不能为追求高效率和低成本,而放弃对质量的要求。
1.选点
(1)为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量,要求测站上空应尽可能的开阔,在10~15高度角以上不能有成片的障碍物。
(2)为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源,如大功率无线电发射设施、高压输电线等。
(3)为避免或减少多路径效应的发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层建筑、成片水域等。
(4)为便于观测作业和今后的应用,测站应选在交通便利,上点方便的地方。
(5)测站应选择在易于保存的地方。
2.提高GPS网可靠性的方法
(1)增加观测期数(增加独立基线数)。
在布设GPS网时,适当增加观测期数(时段数)对于提高GPS网的可靠性非常有效。
因为,随着观测期数的增加,所测得的独立基线数就会增加,而独立基线数的增加,对网的可靠性的提高是非常有益的。
(2)保证一定的重复设站次数。
保证一定的重复设站次数,可确保GPS网的可靠性。
一方面,通过在同一测站上的多次观测,可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误;另一方面,重复设站次数的增加,也意味着观测期数的增加。
不过,需要注意的是,当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时,各个时段间必须重新安置仪器,以更好地消除各种人为操作误差和错误。
(3)保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连,这样可以使得测站具有较高的可靠性。
在布设GPS网时,各个点的可靠性与点位无直接关系,而与该点上所连接的基线数有关,点上所连接的基线数越多,点的可靠性则越高。
(4)在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。
在布设GPS网时,检查GPS观测值(基线向量)质量的最佳方法是异步环闭合差,而随着组成异步环的基线向量数的增加,其检验质量的能力将逐渐下降。
3.提高GPS网精度的方法
(1)为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度,对网中距离较近的点一定要进行同步观测,以获得它们间的直接观测基线。
(2)为提高整个GPS网的精度,可以在全面网之上布设框架网,以框架网作为整个GPS网的骨架。
(3)在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。
(4)在布设GPS网时,引入高精度激光测距边,作为观测值与GPS观测值(基线向量)一同进行联合平差,或将它们作为起算边长。
(5)若要采用高程拟合的方法,测定网中各点的正常高/正高,则需在布网时,选定一定数量的水准点,水准点的数量应尽可能的多,且应在网中均匀分布,还要保证有部分点分布在网中的四周,将整个网包含在其中。
(6)为提高GPS网的尺度精度,可采用如下方法:
增设长时间、多时段的基线向量。
4.布设GPS网时起算点的选取与分布
若要求所布设的GPS网的成果与旧成果吻合最好,则起算点数量越多越好,若不要求所布设的GPS网的成果完全与旧成果吻合,则一般可选3~5个起算点,这样既可以保证新老坐标成果的一致性,也可以保持GPS网的原有精度。
为保证整网的点位精度均匀,起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围。
要避免所有的起算点分布在网中一侧的情况。
5.布设GPS网时起算边长的选取与分布
在布设GPS网时,可以采用高精度激光测距边作为起算边长,激光测距边的数量可在3~5条左右,可设置在GPS网中的任意位置。
但激光测距边两端点的高差不应过分悬殊。
6.布设GPS网时起算方位的选取与分布
在布设GPS网时,可以引入起算方位,但起算方位不宜太多,起算方位可布设在GPS网中的任意位置。
四数据采集
测量时采用的是华测的接收机,一共三台,采用同步观测的相对定位方法,可求得3条基线向量【
,其中n为接收机的数量】其中有独立基线向量2条【(n-1)】,从而保证了卫星星历误差、卫星钟误差、电离层延迟等误差的强相关性,通过差分的方法来消除这些误差。
观测时为了保证测量的精度时段长度规定为45分钟,但其实由于师大盛乐校区的通视效果以及天气状况良好,周围环境的干扰很小因此可以适当的调整减少观测时间,提高作业效率。
按照静态定位的测量原理,测量时观测的最少卫星数位四个,实际中由于GPS卫星的分布和接收机天顶角(20度)设置其观测的卫星数足够满足测量的需求。
按照华测的接收机的设置、以及操作步骤
第1步安置仪器:
将仪器安置在测量点上,高度适中,脚架踏实,对中整平。
图表2-2静态测量仪器安置
第2步测量天线高:
测量天线高时通常采用量测斜高,到天线护圈中心(接收机蓝线位置),并且通过三个方向测量取平均值。
记录开机时间和仪高。
图2-3测量天线高
第3步采集静态数据
打开接收机后,按住切换键不放直到数据灯熄灭时松开,收到足够卫星后开始记录静态;
记录静态时不能触动仪器,尽量避免人为干扰,安排人员专门看守。
注意:
检查仪器的记录状态的方法是快速的点击切换键,如果是无线电采集灯亮(绿色)闪则为静态模式,数据采集灯亮(黄色)则为RTK动态模式。
第4步结束静态采集
结束采集时,可按住电源键直接关机,也可再次按住切换键不放直到4个灯闪结束静态模式(设置为自动静态模式时不能这样操作)。
在结束之前再次从三个方向量测天线高,记录下平均值。
七基线解算已知点:
BNIU:
X4595754.995Y557602.772H99.787
XIAS:
X4592042.841Y59099.755H140.281
导入观测数据
在工具栏中点击
,选择compass数据文件导入。
导入后的数据,包括测站,基线,观测数据
由于数据的采集过程中,存在周跳,我们可以在基线上点击鼠标右键,选属性。
可以看到卫星13存在周跳,可以通过观测数据图进行修剪,将采集到的质量不是很好的数据进行裁剪,也可以将数据质量过于不好的卫星删除。
之后进行基线处理设置:
见下图
数据的采样间隔默认为60,截止角为20度其他均为默认。
下一步就可以进行基线处理了,处理全部基线,可以看到基线处理的过程,其中rms代表了基线的误差和处理的质量,其值越小越好。
基线处理完毕后,网型图示中的各条基线由灰色变为黑色。
基线处理完毕后可以看到处理的结果以及误差状况。
八网平差
由于本次实习中并没有加入高程拟合的数据,实际上属于二维范围内的GPS测量,因此在网平差设置中,我们选择二维平差
中央经线和林地区为111度,其他设置均采用默认值。
实际操作中我们假设了控制点36208的北京54坐标下的大地坐标为40:
29’36.66’’N111:
46’29.72’’E大地高1102.8964m.使用徕卡的坐标转换软件,可以得出其在三度投影带下的平面投影坐标,如图我坐标转换程序的界面:
将转换的坐标,4484606.6006N565696.1643E1102.896H代入到华测的软件中,将其设置为已知点。
平差方式选择约束平差
菜单栏中选择网平差,结束之后就可以得到各个控制点的坐标了。
站点:
17556 Unknown
SinglePoint:
40:
29:
34.66739N 111:
46:
30.57909E 1103.3347
Free0.0020 40:
29:
34.60843N 111:
46:
30.62258E 1094.8054
3D
2D0.0015 4484588.0037 565263.3771
Height
站点:
1945T Unknown
SinglePoint:
40:
29:
10.21522N 111:
46:
45.22792E 1099.0496
Free0.0023 40:
29:
10.18856N 111:
46:
45.25115E 1101.6271
3D
2D0.0020 4483837.7826 565614.5235
Height
站点:
26208 Unknown
SinglePoint:
40:
29:
21.68503N 111:
47:
04.01984E 1098.1565
Free0.0018 40:
29:
21.74414N 111:
47:
03.98261E 1103.6296
3D
2D0.0016 4484198.1348 566052.5139
Height
站点:
2945T Unknown
SinglePoint:
40:
29:
20.01786N 111:
46:
54.80695E 1105.1680
Free0.0010 40:
29:
20.03967N 111:
46:
54.77174E 1102.3399
3D
2D0.0012 4484143.6334 565836.0578
Height
站点:
31756 Unknown
SinglePoint:
40:
29:
32.89255N 111:
47:
01.68378E 1100.2361
Free0.0020 40:
29:
32.93387N 111:
47:
01.64366E 1102.0987
3D
2D0.0014 4484542.8043 565994.3640
Height
站点:
36208 Fix N,E
SinglePoint:
40:
29:
38.00134N 111:
46:
49.05057E 1102.8964
Free0.0020 40:
29:
38.00510N 111:
46:
49.03977E 1099.4058
3D
2DFix 4484696.6006 565696.1643
Height
站点:
37556 Unknown
SinglePoint:
40:
29:
12.56913N 111:
46:
57.12144E 1101.7815
Free0.0013 40:
29:
12.55427N 111:
46:
57.14871E 1103.5171
3D
2D0.0015 4483913.2350 565894.0851
Height
站点:
46208 Unknown
SinglePoint:
40:
29:
16.85437N 111:
46:
37.43975E 1096.3037
Free0.0014 40:
29:
16.82889N 111:
46:
37.46911E 1099.5028
3D
2D0.0015 4484040.9939 565429.4386
Height
注意:
此次使用的方法是在华测的平差软件中直接进行坐标系统的转换(WGS-84转为Beijing54),此外按照经典GPS测量的方法,还可以通过求解七参数(本次实习中实际是以一个假设坐标建立的自由网,一个已知点只能计算出三参数),以七参数(三参数)来计算GPS接收机采集的大地坐标数据(WGS-84)Beijing54坐标系下大地坐标的转换,再将转换结果通过坐标转换程序计算出其对应的投影坐标(平面坐标),但这种方法比较繁琐,华测的软件中已经提供了很好的这样的服务,从而降低了数据处理的复杂程度。
数据处理结果平差报告
附:
网平差报告
1坐标系统
1.1坐标系统名称
WGS-84
1.2基准参数
椭球长半轴
a
6378137.0000
椭球扁率
f
1/298.25722356
1.3投影参数
M0
=
1.00000000
投影比率
H
=
0.0000
投影高
Bm
=
0
投影面的平均纬度
B0
=
0
原点纬度
L0
=
111
中央子午线
N0
=
0.0000
北向加常数
E0
=
500000.0000
东向加常数
2三维无约束平差
2.1平差参数
基准
WGS-84
迭代次数
2
参考因子
3.24
χ平方检验(α=95%)
失败
自由度
27
2.2基线向量及改正数
基线
起点->终点.时段
DX/改正数
(m)
DY/改正数
(m)
DZ/改正数
(m)
距离/改正数
(m)
中误差/相对误差
(m)
17556->2945T.182E
-638.6133
65.2989
-336.9255
724.9894
0.0024
-0.0001
-0.0019
0.0002
-0.0001
1:
306519
17556->36208.182F
-378.8723
-220.8764
82.6783
446.2806
0.0026
0.0001
0.0029
0.0004
-0.0015
1:
173601
17556->46208.182H
-283.2099
274.2390
-414.1029
571.7483
0.0027
0.0018
-0.0034
-0.0037
0.0002
1:
212505
1945T->37556.182A
-243.1946
-146.6583
56.7359
289.6053
0.0025
-0.0004
0.0017
-0.0012
-0.0007
1:
114614
1945T->46208.182A
220.1726
-57.0082
154.4274
274.9067
0.0024
0.0003
-0.0014
0.0007
0.0009
1:
114071
26208->2945T.182B
189.1588
111.3061
-40.8294
223.2423
0.0020
-0.0003
0.0003
0.0002
-0.0002
1:
111928
26208->31756.182D
134.7761
-188.7856
261.5440
349.5853
0.0027
0.0009
0.0025
-0.0010
-0.0018
1:
130183
26208->37556.182A
81.1949
230.5960
-215.6983
326.0260
0.0023
-0.0005
-0.0015
0.0002
-0.0013
1:
142673
2945T->31756.182D
-54.3827
-300.0917
302.3734
429.4673
0.0022
-0.0006
0.0021
0.0000
-0.0014
1:
193831
2945T->31756.182E
-54.3827
-300.0917
302.3734
429.4673
0.0022
0.0008
-0.0022
-0.0007
0.0010
1:
193831
2945T->36208.182F
259.7410
-286.1753
419.6038
570.4638
0.0023
0.0003
-0.0018
0.0004
0.0013
1:
246987
2945T->37556.182A
-107.9638
119.2900
-174.8689
237.6245
0.0016
0.0001
-0.0005
0.0005
-0.0007
1:
150913
2945T->46208.182A
355.4033
208.9401
-77.1775
419.4328
0.0016
-0.0007
-0.0002
0.0027
-0.0012
1:
255730
2945T->46208.182H
355.4033
208.9401
-77.1775
419.4328
0.0016
-0.0002
0.0002
-0.0030
0.0005
1:
255730
31756->36208.182F
314.1236
13.9164
117.2304
335.5746
0.0027
-0.0004
-0.0012
-0.0035
-0.0017
1:
123401
37556->46208.182A
463.3672
89.6501
97.6915
481.9646
0.0017
-0.0003
-0.0005
0.0012
-0.0001
1:
290101
2.3τ(Tau)检验表
基线
Tau-X
Tau-Y
Tau-Z
17556->2945T.182E
0.0427
0.4045
0.0652
17556->36208.182F
0.0356
0.5057
0.1448
17556->46208.182H
0.3318
0.3909
0.6068
1945T->37556.182A
0.1501
0.3540
0.2331
1945T->46208.182A
0.1255
0.3556
0.1979
26208->2945T.182B
0.1591
0.0728
0.0786
26208->31756.182D
0.3781
0.3388
0.1783
26208->37556.182A
0.1303
0.2856
0.0518
2945T->31756.182D
0.2315
0.2601
0.0072
2945T->31756.182E
0.2975
0.4170
0.1838
2945T->36208.182F
0.1491
0.3382
0.0887
2945T->37556.182A
0.0471
0.1818
0.2391
2945T->46208.182A
0.2522
0.0659
0.8798
2945T->46208.182H
0.0433
0.0269
0.5713
31756->36208.182F
0.1586
0.2017
0.5097
37556->46208.182A
0.1583
0.1404
0.3881
2.4τ(Tau)检验直方图
2.5自由网平差坐标
站点
纬度/中误差
经度/中误差
高程/中误差
中误差
(度:
分:
秒)
(m)
(度:
分:
秒)
(m)
(m)
(m)
17556
40:
29:
34.60843N
0.0007
111:
46:
30.62258E
0.0010
1094.8054
0.0016
0.0020
1945T
40:
29:
10.18856N
0.0010
111:
46:
45.25115E
0.0011
1101.6271
0.0017
0.0023
26208
40:
29:
21.74414N
0.0007
111:
47:
03.98261E
0.0009
1103.6296
0.0014
0.0018
2945T
40:
29:
20.03967N
0.0004
111:
46:
54.77174E
0.0004
1102.3399
0.0008
0.0010
31756
40:
29:
32.93387N
0.0008
111:
47:
01.64366E
0.0008
1102.0987
0.0016
0.0020
36208
40:
29:
38.00510N
0.0009
111:
46:
49.03977E
0.0007
1099.4058
0.0016
0.0020
37556
40:
29:
12.55427N
0.0005
111:
46:
57.14871E
0.0007
1103.5171
0.0011
0.0013
46208
40:
29:
16.82889N
0.0005
111:
46:
37.46911E
0.0006
1099.5028
0.0011
0.0014
3二维约束平差
3.1平差参数
迭代次数
2
参考因子
3.2381
x(north)平移
33.7891m
y(east)平移
-453.4994m
比例
0.0000ppm
旋转
0.0000s
3.2平面距离平差值
起点
止点
北向(x)/中误差
东向(y)/中误差
平距
中误差
相对误差
(m)
(m)
(m)
(m)
17556
2945T
-444.3703
0.0008
572.6808
0.0009
724.8643
0.0012
1:
585704
36208
108.5969
0.0011
432.7872
0.0010
446.2040
0.0015
1:
299858
46208
-547.0098
0.0009
166.0615
0.0010
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