中国矿业大学 《大地测量学基础》与《GPS及现代定位技术》.docx
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中国矿业大学《大地测量学基础》与《GPS及现代定位技术》
前言
大地测量学是测绘工程专业的一个重要的技术基础课。
通过实习,对观测、记录、计算等基本功的训练,提高动手能力和解决实际问题的能力。
通过实习,增强个人工作的责任感,培养关心集体、团结互助的团队精神。
1.实习目的
(1)进一步巩固、加深大地测量学、GPS的有关理论知识。
(2)熟练掌握大地测量学、GPS所使用的一起及观测方法,提高控制测量实践能力。
(3)培养和提高解决实际问题及组织社会生产的管理能力。
(4)进行热爱测绘事业的教育。
2.本次实习的性质
这次的实习是关于“大地测量学”以及“GPS及现代定位技术”这个主题。
为了加强一级导线以及二等水准测量的能力。
3.实习时间和实习地点
实习地点:
南湖校区教学与生产实习基地——三号测区实习安排:
外业测量任务时间:
2010年7月1日-2010年7月10日
内业概算及平差计算处理时间:
2010年7月11日-2010年7月14日
4.实习的组织和安排
我在测绘10-2班第4组实习。
本组共5人。
成员如下:
罗京辉(组长),达吾列提,朱建伟,遥望,王若云。
平时主要由我负责每天的安排及任务调度以及内业计算。
一、实习地区介绍
1-1实习地区所在地理位置
实习地区为矿大南湖校区教学与生产实习基地——具体为3号测区。
测区主要包含计算机学院、理学院、建筑工程学院、管理学院。
1-2交通情况
测区内道路畅通,交通相对来说比较方便。
1-3地形地物(包括植被)概况
测区内基本上都是学院楼,道路两旁有树木,测区内包含两座桥,高差相对较大。
通视情况基本上可以。
1-4吃住条件
吃住自力更生,较方便。
1-5已知控制点利用情况
本测区有一个已知控制点I24,其平面X、Y坐标需要通过GPS测量测得。
这就需要对学校的一些点和外面已知的三个点E088、泉山点、汉王点进行GPS网型设计。
再通过GPS网平差,求出I24点的坐标。
水准通过环测学院S00点构成闭合环,进行观测。
其中,S00点的高程需通过从泉山点引来。
二、执行规范名称
(1)《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T18314-2009。
(2)《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97。
(3)《工程测量规范》GB50026-2007。
(4)《城市测量规范》CJJ8-99。
(5)《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-91。
(6)《国家三、四等水准测量规范》GB12898-91。
(7)《国家三角测量规范》GB/T17942-2000。
三、控制网的布设、作业计划和作业组织
3-1控制网示意图
GPS网:
导线网:
水准网:
实际布设观测站时可能与图上有所差异,其中I5点在水准观测时由于距离较短及跨越马路和其他一系列原因,所以去掉,改为在I24和L6之间布设4站,中途经过一落差较大的桥。
3-2起算数据
点号
X
Y
H(56高程)
备注
汉王
3784070.114
511258.481
54坐标
3784023.786
511206.003
80坐标
泉山(QSGY)
3788109.4670
514667.6677
55.9500
54坐标
E088
3787813.059
513642.034
39.9664
54坐标
3787766.762
513589.520
39.969
80坐标
I091
3788499.461
512613.230
51.849
54坐标
3788453.155
512560.706
51.849
80坐标
E102
3784070.114
511258.481
47.870
54坐标
S00
36.607
概略高程
3-3实习的任务和分工
实习任务:
全班共同完成一个测区的平面控制网及高程控制网的布设、观测及平差计算的全部工作。
具体任务是:
(1)全班进行选点、埋石的实践训练
(2)全班共同完成若干GPS点的静态相对定位观测
(3)全组完成全站仪、一台水准仪及一对水准标尺的检验和记录
(4)全组共同完成至少一条导线的水平角、垂直角的观测工作。
每人独立完成至少2个测站点的水平角和垂直角的观测工作,没人独立完成至少2个测站点的全部记录工作。
(5)全组共同完成一条导线的测距工作。
(如果全站仪可同时进行角度与距离的观测)
(6)全组共同完成一条导线上若干测段的二等水准观测工作。
每个人都有不少于10站的观测和记录工作。
(7)每人独立完成一份平面控制网和高程控制网的概算及平差计算。
(8)每人编写一份实习报告。
实习分工:
在导线测中,两人看管棱镜,一人操作全站仪,一人记数,一人打伞;在二等水准测量中需要两人立尺,一人水准仪读数,一人记数,一人打伞,灵活掌握。
三角高程测量与导线测量同步进行。
3-4GPS观测
GPS观测由四个班联合作业,共同完成GPS外业测量工作(主要由G-S组完成)。
其中,每个人独立对GPS观测数据进行解算。
每个人联合所有数据完成GPS水准高程计算。
具体实施方法:
20个组分别调一名成员共同组成G-S组,组员20人,根据领取GPS接收机数量分配人数,共同测定每组的导线起算点坐标,GPS组共同协调设计观测方案。
四、参加选点、埋石工作
4-1综述
在实地确定控制点的具体位置,力争做到点位安全可靠,便于观测和保存,点间相互通视,控制网的图形结构良好。
在实地设立测量标志,埋设标石。
其几何中心表示点位。
具体见3-1控制网示意图。
4-2点之记
根据测区实际情况供选择13个点,具体点之记如下:
五、仪器检验
5-1规范规定的检验
(1)测角、测距仪器光学对点器检验。
应在观测之前进行检验。
(2)水准仪器i角误差检验;水准标尺基辅读数常数测定;一对标尺零点差差测定;水准标尺每米长度误差测定。
前3项检验应在水准测量前进行。
其中,这些检验我均参加并负责这些项目的检验。
5-2光学对点器检验
如图:
1.选择平坦位置放置一平板,平板上标注一A点,在平板上方安置全站仪(仪器架设高度约1.3米)并对中整平,全站仪的分划板中心与A点重合。
2.绕竖轴旋转光学对中器180°,若分划板中心与另一点B重合,做第一次校正,使分划板中心与AB之中点重合,若分划板中心仍与A点重合,则可进行下一步步检验。
3.改变A点距光学对中器的距离(例如将平板向上移动,由1.3m缩短为1.0m),按照上步重新检验。
若光学对中器旋转180°之后,分划板中心仍与A'重合.则表明条件已经满足;若分划板中心并不与A'重合而与B'重合,则应校正,使分划板中心与A'B'之中点重合。
上述检验和校正工作需反复进行,直到满足要求为止.
经过检验,我们发现的全站仪正常,光学对点器检验正常。
5-3水准仪器检验
5-3-1水准仪器i角误差检验
检验步骤:
如上图所示,在一平坦场地,选择一条长为61.8m的直线J1、J2,将其长度等分成三段,在A、B处打入木桩,并钉上圆帽钉作为立尺点。
在J1、J2处先后架设水准仪。
精密整平后,瞄准A、B亮点上所立水准尺,照准、读数四次。
在J1点设站时的A、B水准尺上四次读数之中数记为a1、b1;在J2点设站时四次读数之中数记为a2、b2。
将A、B水准尺上消除了i角影响后的正确读数记为a′1、b′1、a′2、b′2。
表格如下:
仪器站
观测次序
标尺读数
高差(a-b)
/mm
i角计算
A尺读数
B尺读数
J1
1
2
3
4
中数
142619
613
609
618
a1=142123
143919
923
921
922
b1=143921
-12.72
A、B标尺间距离S=20.6m
2△=(a2-b2)-(a1-b1)=1.3mm
i=10△=
J2
1
2
3
4
中数
155589
578
582
587
a2=155584
156719
728
727
730
b2=156726
-11.42
对于精密水准仪,要求i角小于20″。
超出限差时,必须对其进行校正。
算出i″=1.91″<20″,所以检验合格。
5-3-2一对水准标尺零点差及基、辅分划读数差常数的测定
检验步骤:
在距水准仪20~30m等距离处,打入3根木桩,钉以圆钉,桩顶间高差约为20cm。
分别将标尺立于桩顶进行观测,对于因瓦水准标尺,应该观测3个测回。
每一个测回中,依次将两根标尺立于每一木桩上,使用光学测微器,按基本分划和辅助分划各读数3次,望远镜的视准轴位置应保持不变。
测回间应变更仪器高。
表格记录如下:
测回
桩号
15189水准尺读数
15190水准尺读数
基本分划
辅助分划
辅减基
基本分划
辅助分划
辅减基
I
1
1409.35
4425.25
3015.90
1409.50
4425.45
3015.95
1409.42
4425.15
3015.73
1409.50
4425.40
3015.90
1409.45
4425.09
3015.64
1409.50
4425.30
3015.80
2
1411.50
4426.88
3015.38
1411.63
4427.00
3015.37
1411.60
4427.10
3015.50
1411.60
4427.00
3015.40
1411.60
4427.08
3015.48
1411.60
4427.00
3015.40
3
1456.15
4471.65
3015.50
1456.55
4472.10
3015.55
1456.20
4471.75
3015.55
1456.55
4472.18
3015.63
1456.20
4471.75
3015.55
1456.55
4471.92
3015.57
平均
1425.72
4441.30
3015.58
1425.86
4441.48
3015.62
Ⅱ
1
1392.88
4408.04
3015.16
1392.98
4408.46
3015.48
1392.30
4408.05
3015.75
1392.98
4408.46
3015.48
1392.30
4408.04
3015.74
1392.98
4408.45
3015.47
2
1394.42
4410.02
3015.60
1394.59
4410.22
3015.63
1394.42
4410.01
3015.59
1394.59
4410.22
3015.63
1394.42
4410.01
3015.59
1394.59
4410.22
3015.63
3
1439.39
4454.85
3015.46
1439.35
4455.02
3015.67
1439.39
4454.85
3015.46
1439.34
4455.02
3015.68
1439.39
4454.85
3015.46
1439.35
4455.02
3015.67
平均
1408.77
4424.30
3015.53
1408.97
4424.57
3015.59
Ⅲ
1
1405.94
4421.31
3015.37
1405.82
4421.22
3015.40
1405.93
4421.31
3015.38
1405.81
4421.22
3015.41
1405.93
4421.32
3015.39
1405.81
4421.21
3015.40
2
1407.82
4423.11
3015.29
1407.89
4423.30
3015.41
1407.82
4423.11
3015.29
1407.89
4423.30
3015.41
1407.83
4423.12
3015.29
1407.90
4423.30
3015.40
3
1452.62
4468.04
3015.42
1452.85
4468.27
3015.42
1452.63
4468.05
3015.42
1452.85
4468.27
3015.42
1452.63
4468.04
3015.41
1452.85
4468.27
3015.42
平均
1422.13
4437.49
3015.36
1422.18
4437.60
3015.41
总中数
1418.87
4434.36
3015.49
1419.00
4434.55
3015.54
一对因瓦尺基辅分划读数差常数平差值:
3015.52mm
两标尺基辅分划读数差常数的差为:
0.05mm
注:
①读数差常数与名义值之差不应超过0.05mm
②对于1cm格值的水准标尺(N3型水准标尺),尺常数为3.01550m
六、GPS静态相对定位测量
6-1使用仪器
GPS接收机、卷尺
6-2观测方法
四个班联合作业,共同完成GPS外业测量工作。
采用8台GPS接收机进行数据采集,用两个时段。
每时间段45分钟;数据采样间隔10~15秒
GPS观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号,并对其进行跟踪、处理和量测,以获得所需要的定位信息和观测数据。
天线安置完成后,在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机,接通接收机与电源、天线、控制器的联接电缆,并经过预热和静置,即可启动接收机进行观测。
6-3数据处理方法
利用Compass软件进行基线向量的结算。
步骤如下:
6-4最终提供成果
网平差报告
1坐标系统
1.1坐标系统名称
Beijing54
1.2基准参数
椭球长半轴
a
6378245.0000
椭球扁率
f
1/298.30000000
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:
00:
00.00N
原点纬度
L0
=
117:
00:
00.00E
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
1.00
χ平方检验(α=95%)
通过
自由度
132
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)
I025->I075.191B
-955.5494
-434.5670
-93.1002
1053.8457
0.0349
0.0011
0.0064
0.0030
-0.0039
1:
30186
I67->I068.191H
-74.4088
-140.6286
132.3232
206.9360
0.0123
-0.0028
-0.0038
0.0008
0.0041
1:
16799
I025->泉山点.191B
-1788.7439
-954.8535
59.3365
2028.5144
0.0212
0.0011
0.0024
-0.0010
-0.0021
1:
95498
I67->I045.191H
459.1962
-270.4418
673.0847
858.5121
0.0330
-0.0030
-0.0031
0.0012
0.0003
1:
26012
I025->E088.191B
-945.3858
-350.8251
-193.4891
1026.7768
0.0211
-0.0066
0.0198
0.0119
-0.0030
1:
48753
I67->I043.191G
409.7578
-199.8899
546.6246
711.7977
0.0243
-0.0003
-0.0037
0.0006
0.0013
1:
29331
I025->I008.191B
-482.2194
-82.2481
-232.0343
541.4242
0.0212
0.0022
-0.0147
0.0164
-0.0068
1:
25582
I67->I008.191G
-97.0380
-753.6476
912.8128
1187.6987
0.0073
-0.0001
0.0195
-0.0088
-0.0191
1:
161891
I025->I009.191B
-425.4734
27.6358
-337.3588
543.6932
0.0222
-0.0010
-0.0038
-0.0132
0.0087
1:
24469
I67->I009.191G
-40.2920
-643.7638
807.4882
1033.4856
0.0126
-0.0059
-0.0018
0.0067
0.0066
1:
82129
I025->I024.191C
-142.2999
-14.6324
-82.9657
165.3683
0.0230
-0.0021
0.0020
0.0052
-0.0010
1:
7184
I67->泉山点.191H
-1403.5625
-1626.2530
1204.1835
2462.6702
0.0103
-0.0029
-0.0113
0.0025
0.0103
1:
238697
I025->I074.191B
-890.5709
-300.8754
-221.8686
965.8510
0.0291
-0.0018
-0.0028
0.0031
0.0018
1:
33152
I67->E088.191H
-560.2044
-1022.2246
951.3580
1504.6110
0.0071
-0.0015
-0.0176
0.0047
0.0155
1:
211967
I075->泉山点.191B
-833.1945
-520.2865
152.4367
994.0564
0.0326
0.0010
0.0074
-0.0028
-0.0051
1:
30460
I068->I045.191H
533.6050
-129.8132
540.7616
770.7197
0.0340
-0.0042
0.0025
0.0015
-0.0023
1:
22688
I068->I043.191G
484.1667
-59.2613
414.3015
639.9804
0.0254
0.0081
-0.0224
-0.0105
0.0014
1:
25208
I075->I008.191B
473.3300
352.3190
-138.9341
606.1952
0.0324
-0.0007
-0.0144
0.0118
-0.0116
1:
18711
I068->I008.191G
-22.6292
-613.0190
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0.0125
0.0004
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-0.0075
-0.0203
1:
79292
I075->I009.191B
530.0760
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0.0332
0.0139
0.0146
-0.0000
0.0189
1:
22449
I068->I009.191G
34.1168
-503.1352
675.1651
842.7080
0.0154
-0.0018
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1:
54761
I075->I024.191C
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10.1345
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-0.0066
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-0.0038
1:
27213
I068->泉山点.191H
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0.0021
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1:
169049
I075->I074.191B
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0.0361
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-0.0080
-0.0028
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1:
5451
I068->E088.191H
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1297.7006
0.0122
0.0022
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0.0050
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1:
106449
泉山点->E088.191B
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604.0284
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1067.7191
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0.0111
-0.0041
1:
114118
I045->I043.191G
-49.4384
70.5519
-126.4601
153.0160
0.0394
-0.0347
0.0163
0.0094
0.0109
1:
3879
泉山点->I008.191B
1306.5245
872.6054
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1597.9185
0.0097
0.0024
-0.0296
0.0122
-0.0164
1:
164073
I045->I008.191G
-556.2342
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1:
23521
泉山点->I009.191B
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1:
129017
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1:
18772
泉山点->I024.191C
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940.2211
-142.3022
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