GPS静态测量实习报告.docx
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GPS静态测量实习报告
1GPS控制网外业观测设计
1.1项目概况
Ø任务来源
在2016至2017学年的上学期,通过学习《卫星导航定位基础》这门课程,有了GPS观测的理论基础。
为了将理论与实践相结合,将课本上的知识运用到实际生活中解决问题,故利用2016年暑假的时间进行GPS测量实习。
通过实际操作学习并掌握平面控制测量、高程控制测量、GPS控制网的设计、外业观测及内业数据处理,使我们对控制测量实施全过程有一次亲身体验,从而提高每位我们的实际操作技能。
平面控制网、高程控制网、GPS三维控制网的设计、外业数据采集及内业数据处理全过程。
本阶段的任务是在沈阳市建设D级GPS控制网。
主要任务包括技术设计、选点、外业观测计划、外业观测、数据传输及格式转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结等。
Ø测区概况
测区在沈阳市市内。
经度:
东经123度25分左右,纬度:
北纬41度45分左右。
首先,测区内以平原为主,地势平坦,平均海拔50米左右。
山地丘陵集中在东北、东南部,属辽东丘陵的延伸部分,西部是辽河、浑河冲积平原,地势由东向西缓缓倾斜。
其次,测区内主要以建筑和道路为主,人员密集、经济发达,属于繁华地带。
1.2技术依据
Ø本次GPS控制网外业观测设计依据如下:
①《全球定位系统(GPS)测量规范》民共和国国家标准,GB/T18314-2009,2009.
②CH2001-92《全球定位系统(GPS)测量规范》
③CH1002-95《测绘产品检查验收规定》
④《GPS城市测量规范》
⑤《东北大学GPS实习任务书-2015》
1.3现有测绘资料及选点情况
Ø现有测绘资料:
1徐绍铨等,GPS测量原理及应用(第三版),武汉大学出版社,2008;
2魏二虎等,GPS测量操作与数据处理,武汉大学出版社,2003;
3全球定位系统(GPS)测量规范,中华人民共和国国家标准,GB/T18314-2009,2009.
4XX地图上各个控制点附近的街景以及由东北大学到各个控制点的路线。
Ø选点情况要求
1应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上。
2目标要显著,视场周围15度以上不应有障碍物,以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收;
3应远离大功率无线电发射源(如电台、微波站等),其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不得小于50m。
以避免电磁场对GPS信号的干扰。
4点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体,以减弱多路径效应的影响。
5点位应选在交通方便,有利于其他观测手段扩展与联测的地方。
6地面基础稳定,易于点的保存。
7选点人员应按技术设计进行踏勘;在实地按要求选定点位。
当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性,以及觇标是否安全、可用性进行检查,符合要求方可利用。
8网形应有利于同步观测边、点联结。
9
当所选点位需要进行水准联测时,选点人员应实地踏勘水准路线,提出有关建议。
Ø沈阳市D级GPS控制网选点图:
控制点个数:
15;
1.4观测计划及实际执行情况
Ø观测方案的设计:
GPS网相邻点间基线中误差
按下式计算:
式中a(mm)为固定误差;b(ppm)为比例误差系数;d(km)为相邻点间的距离。
(相邻点最小距离应为平均距离的1/2~1/3;最大距离应为平均距离的2~3倍。
)
1设计GPS网的图形,GPS控制网的测设一般可分为技术设计、外业施测、内业数据处理等三个阶段。
首先,本次GPS静态观测实习共有3台可工作的GPS接收机,综合C级网的技术指标以及实际情况,本次GPS网网形设计如下图:
观测同步环10个:
A:
1,2,4;B:
1,3,4;C:
3,8,7;D:
8,10,12;E:
12,10,14;F:
11,9,14;G:
10,9,4;H:
9,13,5;I:
2,6,15;J:
2,5,15.
网的技术设计:
精度分级GPS测量按其精度划分为A、B、C、D、E五级。
C、D、E级GPS网相邻点间铉长精度用下式表示,
M=a2+(bd)2)〕1/2
M-----标注差,mm;
a------固定误差,mm;
b------比例误差系数,ppm;
d------相临点间间距,km..
并按下表规定执行。
级别
固定误差a
比例误差b
C
≤10
≤5
D
≤10
≤10
E
≤10
≤20
GPS网中相邻两点间距离可视需要而定,一般按下表要求。
级别
项目
A
B
C
D
E
相邻点最小距离km
相邻点最大距离km
相邻点均距离km
100
2000
300
15
250
70
5
40
15~10
2
15
10~5
1
10
5~2
在特殊情况下,个别点允许超过此要求。
GPS三维控制网要求:
最简独立闭合环或附合路线的边数规定
级别
A
B
C
D
E
闭合环或附合路线的边数
≤5
≤6
≤6
≤8
≤10
GPS网中相邻点之间的平均距离
级别项目
AA
A
B
C
D
E
平均距离km
1000
300
70
10-15
5~10
0.2~5
。
布网原则:
选点准备应视其目的作业时卫星情况,预期达到的精度,成果可靠性以及效率综合考虑,按照优化设计原则进行。
GPS网一般应该由一个或若干个独立观测环构成,也可采用附和线路形式。
Ø质量控制方法:
1仪器方面:
✧本次实习采用的是苏仪光GPS接收机,其仪器的标称精度符合d级网的要求。
✧在测量之前对GPS天线基座进行检验,以便测量时选择完好的基座,减少测量误差。
2选点和网形设计方面:
✧首先,本次控制网选点严格按照选点要求,避开了大功率发射源等干扰源;其次,控制点之间平均距离为5km,点位分布均匀,覆盖整个沈阳市市区。
✧网形设计按照d级网的要求进行,相邻点的距离、同步环和异步环的边数等均符合d级网的要求。
3观测方面:
测量时保证测量的精度时段长度规定为60分钟。
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。
4外业观测时需要对GPS接收机进行以下设置:
(1)调度安排,确定每台接收机观测的测站,开机时间,搬站情况。
(2)观测组按调度表规定的时间进行作业,保证同步观测同一卫星组。
(3)每时段开机前,作业员量取天线高,并及时记录测站名、年月日、时段号、天线高等信息。
关机后再量取一次天线高作校核,两次量取天线高互差不得大于3mm,取平均值作为最后结果,若互差超限,应查明原因,提出处理意见,记入测量手簿。
(4)仪器工作过程中,作业人员对照指示灯工作状况说明,判断仪器是否正常工作。
(5)一个时段观测过程中,不得进行以下操作:
关闭接收机,又重新开机;进行自测试;改变卫星高度角;改变数据采样间隔;改变天线位置;
(6)观测院在作业期间不得擅自离开测站,并应防止仪器收到震动,防止人或其他物体靠近天线,遮挡卫星信号。
(7)观测组必须严格遵守调度命令,按规定的时间进行作业,同步观测同一组卫星。
经检查测站上的电源电缆和天线等各项连接无误,且接受机预置状态正确时,方能启动接受机进行观测。
(8)接受机启动前与作业过程中,应随时逐项填写观测手簿中记录项目。
接受机开始记录数据后,观测员可是使用专用功能键和选择菜单,查看测站信息,接受卫星量,卫星号,各通道信噪比,相应测量残差,实时定位结果及变化和储存介质记录情况等。
每时气象观测应不小于3次。
(9)每时段观测前后应各量天线高一次,两次量高之差不应大于3毫米。
观测员要细心操作,静置和观测期间防止接受设备震动,更不得移动,要防止人员和其他物体碰动天线或阻挡视信号。
5数据处理方面
✧本次内业数据处理采用FGO处理软件,满足d级网内业处理的要求。
1.5数据处理
1数据的下载及转换,在外业观测结束后,应及时的将数据导出来,可通过数据线和读卡器,其次是将数据转换成统一的格式RXO格式,并正确填写天线高和量取方式,最后以“观测时段+点号+地点+天线高”命名。
2新建项目,包括建立坐标系统和天线参数,并将数据导入修改天线高,天线等参数。
3进行基线解算,在解算完毕之后,检查模糊度状态,确定其都为“是”。
之后在数据区域单击鼠标右键,选择“存储”。
如果不全是否,需检查该基线的数据,可通过修改截至高度角,删减观测时段等方法来使模糊度固定。
如若不能,可考虑删除该基线。
4网平差计算。
在查看平差报告中的F检验,如果显示接受,则表明满足要求。
在“文件”菜单中保存平差报告。
其中,F检验与F检验临界值越接近越好。
平差报告
§1项目信息
§1.1项目属性
项目名称:
LTCYGPS
项目单位:
测绘1401
施工单位:
负责人:
控制网等级:
d
测量员:
计算员:
开始日期:
结束日期:
备注:
§1.2坐标系统
坐标系名称:
Unknown
椭球长半轴a:
6378137.000000椭球扁率f:
1/298.257224
投影名称:
高斯投影
尺度:
1.000000投影高:
0.000000
X加常数:
0.000000Y加常数:
500000.000000
中央纬度:
0中央子午线:
123
§2WGS-84三维无约束平差
§2.1平差参数
参考因子:
1.19
χ平方检验(α=95%):
通过
自由度:
39
§2.2平差基线边
序号
基线名
DX(m)
DY(m)
DZ(m)
距离
中误差(m)
改正数(m)
改正数(m)
改正数(m)
改正数(m)
相对误差
1
体育馆→冶金馆.2512
61.1230
71.5197
-29.2409
98.5196
0.0048
0.0006
0.0020
0.0002
0.0017
1:
20722
2
北广场→冶金馆.2523
-95.1754
-65.4048
2.8043
115.5163
0.0045
0.0006
-0.0008
0.0009
-0.0000
1:
25630
3
北广场→龙王庙公园.2525
986.5397
791.0398
-131.6857
1271.3558
0.0087
0.0060
-0.0020
-0.0041
0.0038
1:
146586
4
中山公园→方型广场.2527
-981.0512
290.3835
-878.4615
1348.5098
0.0037
-0.0026
0.0002
-0.0024
0.0035
1:
361702
5
中山公园→方型广场.2528
-981.0512
290.3835
-878.4615
1348.5098
0.0037
-0.0083
0.0003
0.0051
0.0028
1:
361702
6
新世界花园→体育馆.2534
-217.1500
-1490.9030
1248.2518
1956.5476
0.0035
-0.0010
0.0014
0.0008
-0.0004
1:
551184
7
市图书馆→体育馆.2571
1183.8910
309.4763
438.8920
1299.9998
0.0044
0.0044
-0.0047
-0.0013
0.0025
1:
297824
8
市图书馆→工业展览馆.2572
731.2087
-626.2844
1035.7945
1414.1317
0.0030
0.0000
-0.0014
-0.0010
-0.0001
1:
464643
9
领事馆→工业展览馆.2582
-1009.2196
417.3325
-1012.1249
1488.9887
0.0062
0.0063
-0.0028
-0.0037
-0.0025
1:
238873
10
体育馆→图书馆.2511
209.9541
55.2368
77.9810
230.6791
0.0036
0.0007
-0.0001
-0.0025
-0.0002
1:
64746
11
北广场→图书馆.2523
53.6557
-81.6877
110.0262
147.1651
0.0028
-0.0006
-0.0001
0.0011
0.0006
1:
52016
12
北广场→南湖公园.2524
646.5682
-138.3739
528.7081
846.5991
0.0057
0.0011
0.0075
-0.0039
-0.0029
1:
149835
13
中山公园→南湖公园.2525
-987.9630
467.7601
-1048.3293
1514.5510
0.0081
0.0023
-0.0090
-0.0052
-0.0007
1:
187815
14
中山公园→领事馆.2526
-1234.2923
-883.8836
64.0352
1519.4829
0.0043
0.0022
-0.0028
0.0000
-0.0002
1:
351138
15
新世界花园→新世界学校.2532
-722.5373
-1188.1983
657.6868
1538.3197
0.0041
0.0020
-0.0027
-0.0016
0.0005
1:
376185
16
市图书馆→新世界学校.2572
678.5037
612.1810
-151.6731
926.3571
0.0047
-0.0052
0.0088
0.0041
0.0013
1:
196421
17
市图书馆→药科大学.2574
-238.0257
-984.9280
774.5986
1275.4381
0.0023
-0.0003
0.0005
0.0011
0.0004
1:
543395
18
领事馆→青年公园.2582
-793.1663
-437.5293
-80.1945
909.3821
0.0066
-0.0027
0.0064
0.0024
-0.0009
1:
138234
19
冶金馆→图书馆.2511
148.8311
-16.2829
107.2218
184.1531
0.0041
-0.0004
-0.0024
-0.0007
-0.0005
1:
45154
20
冶金馆→图书馆.2523
148.8311
-16.2829
107.2218
184.1531
0.0041
0.0008
0.0030
0.0029
0.0021
1:
45154
21
龙王庙公园→南湖公园.2524
-339.9715
-929.4137
660.3938
1189.7522
0.0093
0.0122
-0.0131
-0.0043
0.0044
1:
128265
22
方型广场→南湖公园.2525
-6.9119
177.3767
-169.8678
245.6936
0.0084
-0.0027
0.0053
0.0073
-0.0012
1:
29390
23
方型广场→领事馆.2526
-253.2412
-1174.2671
942.4968
1526.8708
0.0051
0.0029
0.0033
-0.0018
-0.0041
1:
297923
24
体育馆→新世界学校.2532
-505.3873
302.7047
-590.5651
834.1544
0.0036
0.0054
-0.0005
-0.0050
0.0001
1:
231837
25
体育馆→新世界学校.2572
-505.3873
302.7047
-590.5651
834.1544
0.0036
-0.0010
0.0047
0.0081
-0.0034
1:
231837
26
工业展览馆→药科大学.2574
-969.2344
-358.6436
-261.1959
1065.9568
0.0031
0.0009
-0.0013
-0.0028
0.0003
1:
343300
27
工业展览馆→青年公园.2582
216.0533
-854.8617
931.9305
1282.9505
0.0062
0.0019
-0.0036
-0.0015
0.0016
1:
206895
§2.3T检验列表
基线名
T-X
T-Y
T-Z
体育馆→冶金馆.2512
0.0934
0.2888
0.0155
北广场→冶金馆.2523
0.0690
0.1168
0.0711
北广场→龙王庙公园.2525
0.4142
0.2068
0.3452
中山公园→方型广场.2527
0.4668
0.0480
0.3938
中山公园→方型广场.2528
0.3873
0.0311
0.5083
新世界花园→体育馆.2534
0.2592
0.2720
0.1945
市图书馆→体育馆.2571
0.7575
0.6216
0.2257
市图书馆→工业展览馆.2572
0.0012
0.3308
0.1735
领事馆→工业展览馆.2582
0.6158
0.2363
0.5042
体育馆→图书馆.2511
0.2533
0.0129
0.3947
北广场→图书馆.2523
0.2647
0.0204
0.2239
北广场→南湖公园.2524
0.1917
0.7812
0.4857
中山公园→南湖公园.2525
0.1647
0.3729
0.2848
中山公园→领事馆.2526
0.4149
0.3990
0.0064
新世界花园→新世界学校.2532
0.3615
0.3799
0.2687
市图书馆→新世界学校.2572
0.8626
0.8567
0.5497
市图书馆→药科大学.2574
0.1637
0.1922
0.2951
领事馆→青年公园.2582
0.3294
0.4852
0.2840
冶金馆→图书馆.2511
0.0686
0.3448
0.0523
冶金馆→图书馆.2523
0.1501
0.4734
0.2515
龙王庙公园→南湖公园.2524
0.5787
0.5049
0.3419
方型广场→南湖公园.2525
0.1613
0.2693
0.3430
方型广场→领事馆.2526
0.1195
0.2984
0.1565
体育馆→新世界学校.2532
0.6480
0.0367
0.4765
体育馆→新世界学校.2572
0.2151
0.4153
0.6707
工业展览馆→药科大学.2574
0.2687
0.2973
0.4674
工业展览馆→青年公园.2582
0.2168
0.3587
0.2458
§2.4自由网平差坐标
序号
点 名
纬度 (D:
M:
S)
经度 (D:
M:
S)
高程
点位中误差
中误差(m)
中误差(m)
中误差(m)
1
北广场
41:
45:
46.41357N
123:
24:
49.19347E
55.4574
0.0040
0.0018
0.0018
0.0031
2
方型广场
41:
46:
16.76074N
123:
24:
33.10476E
55.8091
0.0062
0.0023
0.0029
0.0050
3
工业展览馆
41:
46:
13.70658N
123:
25:
36.77717E
56.7839
0.0037
0.0015
0.0016
0.0031
4
领事馆
41:
46:
57.69623N
123:
25:
10.25823E
56.7742
0.0053
0.0020
0.0023
0.0043
5
龙王庙公园
41:
45:
40.69991N
123:
23:
54.68763E
55.1657
0.0086
0.0042
0.0043
0.0061
6
南湖公园
41:
46:
09.37530N
123:
24:
29.12608E
55.9229
0.0053
0.0023
0.0023
0.0042
7
青年公园
41:
46:
54.20858N
123:
25:
49.36136E
56.8399
0.0061
0.0023
0.0026
0.0050
8
市图书馆
41:
45:
28.68503N
123:
25:
48.25948E
57.1990
0.0035
0.0014
0.0014
0.0028
9
体育馆
41:
45:
47.79748N
123:
24:
58.10567E
55.7530
0.0032
0.0014
0.0014
0.0025
10
图书馆
41:
45:
51.18347N
123:
24:
49.20198E
55.8421
0.0037
0.0017
0.0016
0.0029
11
新世界花园
41:
44:
53.33344N
123:
24:
14.72442E
63.6846
0.0044
0.0020
0.0023
0.0032
12
新世界学校
41:
45:
22.05653N
123:
25:
09.14969E
58.5263
0.0041
0.0017
0.0016
0.0033
13
药科大学
41:
46:
02.32486N
123:
26:
20.35157E
57.8501
0.0039
0.0016
0.0016
0.0032
14
冶金馆
41:
45:
46.52847N
123:
24:
54.19191E
55.6977
0.0048
0.0022
0.0021
0.0037
15
中山公园
41:
46:
54.89212N
123:
24:
04.56536E
57.4904
0.0058
0.0022
0.0025
0.0047
§3三维平差
§3.1平差参数
网的参考因子:
0.0000
§3.2平差基线边
序号
基线名
DX(m)
DY(m)
DZ(m)
距离
中误差(m)
改正数(m)
改正数(m)
改正数(m)
改正数(m)
相对误差
较差Δx(m)
较差Δy(m)
较差Δz(m)
1
体育馆→冶金馆.2512
61.1
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