GPS实习计划指导书要点Word文档格式.docx
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铅笔一根
对讲机一对
处理软件:
HDS2003
一、
本实践课程教学目的与教学基本要求:
野外实习工作是在校内学完了《空间定位技术及应用》的理论和方法以后,模拟或结合实际生产任务所进行的一次综合实践。
通过四周左右时间的实习,应该达到以下目的:
1.巩固校内课堂所学知识,加深对空间定位技术基本理论的理解。
能够用有关理论指导实践,做到理论与实践相统一。
提高学生分析问题和解决问题的能力。
2.对学生进行控制测量野外作业的基本技能训练,提高动手能力。
通过实习,熟悉并掌握城市(矿区)D、E级GPS控制测量的作业程序及施测方法。
3.对野外观测成果进行整理、检查和计算。
掌握用GPS理论处理GPS测量成果的基本技能。
4.通过完成城市(矿区)D、E级GPS控制测量实际任务的锻炼,提高学生从事测绘工作的计划、组织和管理能力。
培养同学良好的专业品质和职业道德。
二、GPS控制网的建立
(1)一个完整的技术设计,主要应包含如下内容:
1.项目来源
介绍项目的来源、性质。
即项目由何单位、部门下达、发包,属于何种性质的项目等。
2.测区概况
介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等。
这可为今后工程施测工作的开展提供必要的信息。
如在施测时作业时间、交通工具的安排,电力设备使用,通讯设备的使用等。
3.工程概况
介绍工程的目的、作用、要求、GPS网等级(精度)、完成时间、有无特殊要求等在进行技术设计、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息。
4.技术依据
介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术要求等。
5.现有测绘成果
介绍测区内及与测区相关地区的现有测绘成果的情况。
如已知点、测区地形图等。
6.施测方案
介绍测量采用的仪器设备的种类、采取的布网方法等。
7.作业要求
规定选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术要求等,包括仪器参数的设置(如采样率、截止高度角等)、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。
8.观测质量控制
介绍外业观测的质量要求,包括质量控制方法及各项限差要求等。
如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差、异步环闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等。
9.数据处理方案
详细的数据处理方案,包括基线解算和网平差处理所采用的软件和处理方法等内容。
对于基线解算的数据处理方案,应包含如下内容:
基线解算软件、参与解算的观测值、解算时所使用的卫星星历类型等。
对于网平差的数据处理方案,应包含如下内容:
网平差处理软件、网平差类型、网平差时的坐标系、基准及投影、起算数据的选取等。
10.提交成果要求
规定提交成果的类型及形式;
若国家技术质量监督总局或行业发布新的技术设计规定,应据之编写
三、GPS基线向量网的等级
根据我国1992年所颁布的全球定位系统测量规范,GPS基线向量网被分成了A、B、C、D、E五个级别。
下面是我国全球定位系统测量规范中有关GPS网等级的有关内容。
GPS网的精度指标,通常是以网中相邻点之间的距离误差来表示的,其具体形式为:
其中,
:
网中相邻点间的距离中误差(mm);
固定误差(mm);
比例误差(ppm);
相邻点间的距离(km)。
对于不同等级的GPS网,有下列的精度要求:
测量分类
固定误差
(mm)
比例误差
(ppm)
`相邻点距离(km)
A
≤5
≤0.1
100~2000
B
≤8
≤1
15~250
C
≤10
5~40
D
2~15
E
≤20
1~10
A级网一般为区域或国家框架网、区域动力学网;
B级网为国家大地控制网或地方框架网;
C级网为地方控制网和工程控制网;
D级网为工程控制网;
E级网为测图网。
美国联邦大地测量分管委员会(FederalGeodeticControlSubcommittee-FGCS)在1988年公布的GPS相对定位的精度标准中有一个AA级的等级,此等级的网一般为全球性的坐标框架。
四、GPS基线向量网的布网形式
GPS网常用的布网形式有以下几种:
(1)点连式
(2)边连式
(3)边点混合式)
(4)三角锁连接
(5)导线网形连接
五、GPS网的设计准则
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。
六、测量作业
GPS测量包括野外观测和内业数据处理,野外观测工作包括天线安置、观测作业、外业成果记录等,内业数据处理包括仪器数据提取、基线解算和GPS三维控制网的平差计算等。
这里仅对野外观测工作做简要叙述。
而测量数据提取和内业数据处理可参见随机说明及其它有关资料。
(1)天线安置
天线的精确安置是实现精密定位的前提条件之一。
天线安置应符合下列要求:
①一般情况下,天线应尽量利用三脚架安置在标志中心的垂线方向上,直接对中。
在特殊情况下,才可进行偏心观测,其归心元素应以解析法精密测定。
②需在觇标的基板上安置天线时,为防止对信号的干扰,应将觇标顶拆除,并将标志中心投影到基板上,依投影点安置天线。
③当点上建有寻常标,但测站间的距离不超过10km,可以在觇标下安置天线,但应适当延长观测时间。
④天线定向标志线应指向正北,并顾及当地磁偏角的影响,定向误差不应大于±
5°
⑤天线底板上的圆水准气泡必须居中
⑥雷雨天气安置天线时,应注意将其底盘接地,以防雷击。
在雷雨过境时应暂时关机停测,卸下天线。
天线安置后,应在各观测时段的前后各量取天线高一次。
两次量高之差不应大于3mm。
取平均值作为最后天线高。
若互差超限,应查明原因,提出处理意见,记入观测记录。
天线高,是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度,分为上、下两段:
上段是从相位中心至天线底面的高度,这是常数,由厂家给出;
下段是从天线底面至测站中心标志面的高度,由用户现场量取。
具体量取方法,依天线安置方法和类型的不同分为直接测量和斜距测量两种,见接收机使用手册。
天线高的最后取值为上下两段之和。
(2)观测作业
观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接收和处理,以获取所需的定位和观测数据。
GPS接收机操作的自动化程度高,其具体的操作方法和步骤因接收机类型和作业模式不同而异,在随机的操作手册中都有详细的介绍。
作业时,观测人员只需按操作手册执行即可,一般应注意以下几点:
①各接收机的观测员应按观测计划规定的时间作业,确保同步观测同一组卫星。
②在确认外接电源电缆及天线等各项联结无误后,才可接通电源。
在接收机预置状态正确时,才可启动接收机。
③开机后接收机的仪表数据显示正常时,才能进行自测试和输入有关测站和时段控制信息。
④接收机开始记录数据后,观测员应使用功能键和选择菜单,注意查看测站信息、接收卫星数量、卫星号、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化和存储介质记录等情况。
⑤在一个观测时段中,接收机不得关闭并重新启动;
不准改变卫星高度角的限值和天线高;
观测员应注意防止接收设备震动,更不得移动;
不得碰动天线或阻挡信号。
⑥经检查所有作业项目均按规定完成并符合要求,方可迁站。
⑦在进行长距离高等级GPS测量时,还要按规定测量气象元素。
(3)观测记录
观测记录由GPS接收机自动形成,并记录在存储介质上,其内容有:
载波相位观测值;
伪距观测值;
相应的GPS时间;
GPS卫星星历及卫星钟差参数;
测站初始信息,包括测站点名和点号,时段号,近似坐标,天线高等,测站信息通常是先由观测人员输入接收机或在测量手薄上人工记录。
七、数据传输及数据处理
数据应及时从接收机传到计算机上,然后处理,过程如下:
GPS静态数据处理
(1)新建项目
执行开始菜单的“HDS2003数据处理软件包”,
选择“项目”、“新建项目”在其中输入项目名称可以选择项目存放的文件夹,项目文件中显示的是现有项目文件的路径,按确定完成新建任务。
(2)导入数据
任务建完后,开始加载GPS数据观测文件。
选择“文件”,“导入”在弹出的对话框中选择需要加载的数据类型,按确定或双击选择进入文件选择对话框
选择*.zhd文件,如图,可以按“CTRL”或“SHIFT”进行多选,单击打开,将数据文件读入。
(3)处理基线
单击“静态基线”,“处理全部基线”系统将采用默认的基线处理设置,处理所有的基线向量。
处理过程中会显示所有基线处理过程的进度,从中也可以看到每条基线的处理情况。
处理完全部基线向量后,基线列表窗口会出现所有基线解得情况,未解算的基线也会变为深色
(4)网平差
首先进行平差前的准备。
先砸管理区中切换到“站点”,在树形视图右边双击“观测站点”中的已知点再在属性区中选择“修改”标签进入测站坐标设置,选择好以后再对应的格中输入坐标值,相应的精度可以填在后面,并将是否固定中选择是(不选表示固定坐标不能生效,网平差时将不使用)依次把所有的已知点坐标输入完毕。
选择菜单“网平差”,“网平差设置”进入设置窗口,确认选择了“二维平差”选项,若要进行高程拟合,则需确认选择“水准高程拟合”,需要注意的是:
中央子午线的设置必须正确,也可以在“坐标系管理”设置中央子午线等参数。
下面进行网平差:
执行“网平差”下面的“进行网平差”,软件会按照上面的设置进行平差或高程拟合。
“观测站点窗口下对应的每一个观测站点中,“自由误差”为自由网平差结果误差,“二维误差”为二维平差结果误差,“三维误差”为三维平差结果误差,“拟合误差”为水准高程拟合结果误差。
(5)成果输出
网平差结果满足要求后,执行“处理报告”菜单下的“网平差”,平差结果中的全部内容输出成一个HTML报告形式
这样一个静态基线控制网的整个处理就完成了。
八、提交实习成果:
1.基线处理报告
2.网平差报告
3.GPS控制网的技术设计书
4.实习总结
九.实习心得:
- 配套讲稿:
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