GPS报告.docx
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GPS报告
武汉大学GPS控制网项目设计书
1.概述
1.1任务的目的
为了巩固武汉大学测绘学院06级工程测量方向本科生所掌握的GPS知识,以及掌握利用GPS技术进行静态相对定位测量,培养和提高利用所学理论知识解决实际问题以及通过团队协作完成复杂项目的能力,测绘学院GPS课程组特组织此次校园实习。
1.2任务的内容
按《GPS测量与数据处理实习任务书》的要求,本项目拟采用GPS静态测量技术,在武汉大学一校区、二校区、三校区、国软校区范围布设一个包含20个点的国家C级控制网,具体实习内容包括:
(1)外业测量:
技术设计,选点,外业观测计划,外业观测;
(2)内业数据处理:
数据传输机格式转换,基线计算,网平差,成果质量控制,技术总结。
1.3预计工作量
1.布设控制点20个;
2.按国家C级网的标准测量GPS点20个,已知点为7个;
3.每个点上至少观测2时段,每时段1h。
2.测区概况
2.1测区踏勘概况
测区分划:
由于武汉大学三校区与一、二校区被八一路分割,因此将测区对应分为一、二、三测区。
交通情况:
由于测区即为武汉大学校园,且测区范围小,对测区的交通情况要求不高,且道路分布
施测环境:
除少数点周围建筑物较为密集或受林木遮挡较为严重,大多数点都能满足测量所需的环境条件。
测区内除了教五有个广播台外,无其他大功率电磁发射装置,所以电磁干扰较小。
测区水电供应情况良好,由于测区较小,各种供应都能得到保障。
2.2测区已知点资料
9月15日上午,实习小组在测绘学院调集了控制点资料和武汉大学控制点点位分布图;9月16日下午,实习小组对测区内调到的已知点资料进行了现场踏勘,并布设好其他控制点。
2.2.1已有平面控制资料
实习指导老师提供的控制点平面测量结果为C级GPS控制网北京54坐标系,3度带,中央子午线为114度的成果。
经实地踏勘,这些点保存完好。
这3个已知点在测区里分布均匀,图形结构好,可以很好地起到平面控制效果。
控制点详细情况参见附录一“控制点点之记”。
2.2.2已有地形图资料
1《武汉大学校园示意图》武汉大学出版社出版
2武汉大学控制点点位分布图
2.3坐标和高程系统
由于已知点为北京1954坐标系下的平面控制测量成果,所以本项目平面坐标系统仍然采用这一坐标系统(3度带,中央子午线为114度);高程系统与已知点所属高程系统保持一致,为1985国家高程基准。
3.技术设计要求
3.1作业的技术依据
主要技术依据:
《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18134-2001)
《城市测量规范》(CJJ8-99)
次要技术依据:
《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97)
3.2作业技术方案
具体内容参见本技术设计书的“4.平面控制测量”。
4.平面控制测量
4.1C级GPS控制网布设
4.1.1C级GPS控制网布设
遵照《GPS测量与数据处理实习任务书》的要求,在测区范围内按照相邻点间距400米左右的密度进行布设,并很好的附合到已知的C级GPS控制点上。
布设的GPS网中最简独立闭合环或附合路线中的边数不大于6条。
首先在武汉大学校园示意图上按照上述密度要求作图上设计,然后在实地选择适合GPS观测条件的具体点位并标定下来。
点位的基本要求参照国家标准"全球定位系统(GPS)测量规范"——"7.2"中的相关规定。
当利用旧点时,应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性,符合要求方可使用。
选点结束后应上交GPS控制网选点图和选点工作总结。
4.1.2C级GPS控制点埋设(此次实习不需要做)
4.1.3C级GPS控制网观测
4.1.3.1使用仪器
6台单频TrimbleGPS接收机及配件,主要包括:
主机、天线、电缆、脚架、电池、充电器、钢卷尺、仪器包。
辅助物品包括:
钢笔、小刀、记录纸、资料袋。
仪器标称精度应优于10mm+5ppm。
使用的GPS接收机应为按规定通过了全面检验后的仪器。
同时还需检验:
a)天线或基座圆水准器和光学对中器是否正确;
b)天线高量尺是否完好,尺长精度是否正确。
4.1.3.2观测方式
本次实习采用静态观测的方式。
作业调度者应根据测区地形和交通状况、采用的作业方法、设计的基线的最短观测时间等因素综合考虑,在测前编写C级GPS控制网施测纲要。
制订合理的、详细的GPS测量作业调度表,按该表对作业组下达相应阶段的作业调度命令。
同时依照实际作业的进展情况,及时做出必要的调整。
4.1.3.3基本技术要求
基本技术要求见表1。
表1GPS观测基本技术要求
等级
卫星截止
高度角
有效卫星数
平均重复设站数
同步观测时段长度
数据采样间隔
几何强度因子
备注
C
15°
>=6
>=2
>=60min
15s
<6
(注:
本次实习卫星截止高度角采用的是10°)
4.1.3.4其他技术要求
a)首次观测前应校准光学对点器,每隔2天重新校准一次,发现异常时应及时校准;
b)观测时GPS天线需牢固地安置在三脚架上,此时应仔细对中,保证对中误差≦2mm。
有长水准管时利用长水准整平,没有的利用圆气泡整平。
天线定向标志线一律指北。
c)每时段观测前后各量取天线高一次,取位至1毫米,两次较差不大于3毫米,取中数作为该时段最终的天线高;若始末量取的天线高互差超限,应查明原因提出处理意见并记入测量手簿记事栏。
d)遇雷电、风暴天气停止GPS测量,保证作业人员的人身安全与仪器设备安全,保证成果的质量。
e)其余事项参照国家标准“全球定位系统(GPS)测量规范”-“10观测”中的相关规定进行。
4.1.3.5外业成果记录
a)测量手簿
格式参见附录三。
观测前和观测过程中应按要求及时填写各项内容。
记录时一律使用铅笔,不得涂改、转抄和追记。
如有读、记错误时,可整齐划掉,将正确数据写在上面并注明原因。
其中天线高等原始记录不得连环涂改。
b)每天观测结束后,及时将当天测量手簿(纸质记录)和观测数据收集并妥善保管;外业观测的接收机内存中的观测数据文件应及时传输到计算机拷贝成一式两份,并在标签上注明点名、点号、点段号、文件名、采集日期及测量手簿编号等。
两份资料应分别由两人保管。
卸数据时不得进行任何剔除和删改。
4.1.4C级GPS控制网的数据处理
4.1.4.1使用软件
基线解算和网平差采用TGO软件进行处理。
4.1.4.2基线质量检验
a)同步环坐标分量|Wx|、|Wy|、|Wz|闭合差应≤
σ/5;
b)独立闭合环或附合路线坐标分量|Wx|、|Wy|、|Wz|闭合差应≤3
σ,全长
闭合差应≤3
nσ;
c)复测基线的长度较差ds≤2
σ;
在上面的各式中,n为闭合环边数,σ为基线长度的规定精度。
σ=
,式中a为固定误差,以mm为单位,本次实习为10mm;b为比
例误差,本次实习为10×
,D为相邻点间距离,以km为单位,本次实习D取
0。
4.1.4.3网平差过程
a)先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差;
b)根据GPS测量情况,从7个C级GPS已知点中选取部分或全部为起算点,
进行三维约束平差,得到各点在北京54坐标系中的坐标。
4.1.4.4网平差结果要求
a)在基线向量解算各项质量检验(同步环、独立闭合环、复测基线)符合要求后,在WGS-84坐标系统中进行三维无约束平差。
平差结果,基线向量的改正数(V△x、V△y、V△z)对应值均不应大于3σ;
b)在三维无约束平差确定有效观测量的基础上,进行三维约束平差。
平差结果,基线向量的改正数与三维无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dVx、dVy、dVz)均不应大于2;
5.上交资料
1.技术设计书;
2.点之记、环视图、选点资料;
3.GPS接收机、气象及其他仪器的检验资料;
4.全部外业观测记录、测量手簿及其它记录;
5.数据处理中生成的文件、资料和成果表
6.技术总结和成果验收报告
编写人:
武汉大学GPS控制网技术总结
1.1测区概况
1.1.1测区踏勘
测区分划:
由于武汉大学三校区与一、二校区被八一路分割,因此将测区对应分为一、二、三测区。
交通情况:
由于测区即为武汉大学校园,且测区范围小,对测区的交通情况要求不高,且道路分布。
施测环境:
除少数点周围建筑物较为密集或受林木遮挡较为严重,大多数点都能满足测量所需的环境条件。
测区内除了教五有个广播台外,无其他大功率电磁发射装置,所以电磁干扰较小。
测区水电供应情况良好,由于测区较小,各种供应都能得到保障。
1.1.2测区已知点资料
9月15日上午,实习小组调集了控制点资料和武汉大学控制点点位分布图。
实习指导老师提供的控制点平面测量结果为C级GPS控制网1954北京坐标系,6度带,中央子午线为114度的成果。
经实地踏勘,这些点保存完好。
这7个已知点在测区里分布均匀,图形结构好,可以很好地起到平面控制效果。
1.2任务来源
测绘学院GPS课程教学组下达的《GPS测量与数据处理实习任务书》。
2.技术依据
2.1主要技术依据:
《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18134-2001)
《城市测量规范》(CJJ8-99)
2.2次要技术依据:
《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97)
3.点位分布
4、外业观测
4.1仪器型号
就本次本大队的测量工作而言,六个组均选用的是Trimble的仪器。
4.2平均设站次数及调度方案
本次20个测点,按C级网的测量要求,选用了6台接收机,每个时段都有6台GPS接收机机在工作,故平均设站次数为:
n=8*6/20=2.4。
实际调度方案:
一组
二组
三组
四组
五组
六组
08:
30---09:
30
WHUG01
WHUG02
WHUG03
WHUG04
WHUG05
WHUG06
09:
40---10:
40
WHUG01
WHUG02
WHUG03
WHUG04
WHUG05
WHUG06
11:
10---12:
10
WHUG07
WHUG08
WHUG09
WHUG04
WHUG05
WHUG06
12:
40---13:
40
WHUG07
WHUG08
WHUG09
WHUG12
WHUG13
WHUG10
14:
10---15:
10
WHUG16
WHUG11
WHUG14
WHUG12
WHUG13
WHUG10
15:
40---16:
40
WHUG16
WHUG11
WHUG14
WHUG15
WHUG17
WHUG19
09:
00---10:
00
WHUG16
WHUG20
WHUG18
WHUG15
WHUG17
WHUG19
10:
10---11:
10
WHUG16
WHUG20
WHUG18
WHUG15
WHUG17
WHUG19
4.3基本技术要求
基本技术要求见表2
等级
卫星
高度角
有效卫星数
平均重复设站数
同步观测时段长度
数据采样间隔
几何强度因子
备注
C
15°
>=6
>=2
>=60min
15s
<6
(注:
本次实习卫星截止高度角采用的是10°)
4.4其他技术要求
1首次观测前应校准光学对点器,每隔2天重新校准一次,发现异常时应及时校准;
2观测时GPS天线需牢固地安置在三脚架上,此时应仔细对中,保证对中误差≦2mm。
有长水准管时利用长水准整平,没有的利用圆气泡整平。
天线定向标志线一律指北。
3每时段观测前后各量取天线高一次,取位至1毫米,两次较差不大于3毫米,取中数作为该时段最终的天线高;若始末量取的天线高互差超限,应查明原因提出处理意见并记入测量手簿记事栏。
4遇雷电、风暴天气停止GPS测量,保证作业人员的人身安全与仪器设备安全,保证成果的质量。
5其余事项参照国家标准“全球定位系统(GPS)测量规范”-“10观测”中的相关规定进行。
其他情况:
1实际观测总时段数:
8个;
2平均设站次数:
>2;
5.数据处理
5.1基线解算
5.1.1基线处理软件
基线向量解算采用Trimble公司研制的TGO软件进行。
5.1.2基线处理方法
1.然后将DAT文件导入TGO软件中去。
生成基线向量。
2.首先用某一种特定的计算形式对所有基线进行解算,在解算过程中可以不进行质量控制(比率、参考变量、RMS),得到所有基线的解。
3.进行无约束平差,观察网平差报告的平差后的观测值,观察高度距离、高度、方位角的驻留(即残差)看是否超过3σ(此次处理是3cm左右),然后通过修改GPS处理形式的参数进行处理再平差和观察网评差报告,直到处理得到很好的结果。
4.如果还有解算不好的基线,就通过观察基线处理报告,卫星星历图和残差图,适当地删改时间限的方法进行处理,但是一般删除率不超过10%,若仍有超限的基线,就删掉该基线。
5.观察环闭合差报告,看通过的环的闭合差是否超限,限差为:
W平面=3
σ
3
*10mm=73mm;
W高程=3
σ
3
*10=51mm;
如果超限,通过上述的3、4的方法处理基线,直到闭合环通过检核为止。
6.重复基线较差的处理。
在TGO软件中间导出GPS基线向量到Excel中间进行排序(按斜距),找出复测基线,求出ΔX,ΔY,ΔZ,并求出ds=
σ
看复测基线较差是否超限,若有超限,则按3、4的方法来处理。
5.1.3复测基线长度较差详表
起始点
终止点
X增量
Y增量
Z增量
X较差
Y较差
Z较差
复测基线较差
WHUG03
WHUG04
108.077
-16.451
92.519
WHUG03
WHUG04
108.081
-16.455
92.518
0.004
-0.004
-0.001
0.005744563
WHUG07
WHUG09
135.281
-56.113
143.72
0
WHUG07
WHUG09
135.278
-56.105
143.726
-0.003
0.008
0.006
0.010440307
WHUG12
WHUG13
-241.746
-59.12
-63.894
0
WHUG12
WHUG13
-241.749
-59.124
-63.892
-0.003
-0.004
0.002
0.005385165
WHUG08
WHUG09
-121.902
-161.358
179.04
0
WHUG08
WHUG09
-121.906
-161.355
179.042
-0.004
0.003
0.002
0.005385165
WHUG08
WHUG07
-257.182
-105.248
35.317
0
WHUG08
WHUG07
-257.185
-105.247
35.32
-0.003
0.001
0.003
0.004358899
WHUG01
WHUG02
258.009
100.236
56.076
0
WHUG02
WHUG01
-258.007
-100.242
-56.078
0.002
-0.006
-0.002
0.00663325
WHUG02
WHUG03
263.079
33.483
101.15
0
WHUG02
WHUG03
263.082
33.479
101.147
0.003
-0.004
-0.003
0.005830952
WHUG11
WHUG16
-50.483
-157.241
277.619
0
WHUG16
WHUG11
50.484
157.238
-277.628
0.001
-0.003
-0.009
0.009539392
WHUG06
WHUG05
324.88
116.679
28.739
0
WHUG05
WHUG06
-324.884
-116.679
-28.739
-0.004
0
0
0.004
WHUG13
WHUG10
139.635
218.647
-252.368
0
WHUG13
WHUG10
139.639
218.637
-252.374
0.004
-0.01
-0.006
0.012328828
WHUG12
WHUG10
-102.108
159.519
-316.256
0
WHUG12
WHUG10
-102.111
159.53
-316.259
-0.003
0.011
-0.003
0.011789826
WHUG01
WHUG06
-27.855
-220.254
326.744
0
WHUG01
WHUG06
-27.861
-220.25
326.748
-0.006
0.004
0.004
0.008246211
WHUG04
WHUG05
-332.135
-220.847
105.733
0
WHUG04
WHUG05
-332.135
-220.855
105.729
0
-0.008
-0.004
0.008944272
WHUG02
WHUG04
371.159
17.031
193.67
0
WHUG02
WHUG04
371.159
17.032
193.671
0
0.001
0.001
0.001414214
WHUG20
WHUG19
385.211
212.11
-11.774
0
WHUG20
WHUG19
385.214
212.112
-11.769
0.003
0.002
0.005
0.006164414
WHUG18
WHUG19
233.219
288.644
-247.783
0
WHUG18
WHUG19
233.212
288.651
-247.783
-0.007
0.007
0
0.009899495
表4复测基线长度较差(m)
5.1.4复测基线长度较差区间统计表
5.1.5环闭合差(平面)区间统计表
表6环闭合差(平面)统计
5.1.6环闭合差(高程)区间统计表
表7环闭合差(高程)统计
5.2网平差及质量控制
5.2.1网平差软件
网平差采用Trimble公司研制的TGO软件包进行。
5.2.2坐标参照系
1.无约束平差坐标参照系:
WGS-84坐标系;
2.约束平差坐标系:
自定义的局部BJ54坐标系,3度带,中央子午线为114度。
5.2.3网平差过程及质量控制
基本步骤如下:
第一步:
先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差,直至所有基线处理合格,导出平差结果及相应的图表;
第二步:
提取独立基线向量;
第三步:
进行约束网平差。
先选择转换基准。
再输入已知点的坐标,将平差出的点的坐标与其他已知点的坐标进行比较,看是否一致,有利于检核坐标的正确性。
第四步:
平差结果,基线向量的改正数与三维无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dVx、dVy、dVz)均不应大于2;
第五步:
若不合格,则采用其他的已知点坐标,再平差。
第六步:
输出结果,以及各个控制点的北京54坐标。
5.2.4网平差质量检验
a)在基线向量解算各项质量检验(同步环、独立闭合环、复测基线)符合要求后,在WGS-84坐标系统中进行三维无约束平差。
平差结果,基线向量的改正数(V△x、V△y、V△z)对应值均不应大于3σ;
b)在三维无约束平差确定有效观测量的基础上,进行二维约束平差。
平差结果,基线向量的改正数与三维无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dVx、dVy、dVz)均不应大于2;
5.2.5无约束平差基线向量改正数详表
观测
从点
到点
观测
后验误差
驻留
标准
ID
(1.96s)
驻留
B70
WHUG18
WHUG17
方向角
306°46'16.2777"
0°00'01.0256"
-0°00'04.8941"
-3.25
D高度
-1.610m
.011m
.006m
0.14
距离
498.320m
.003m
.003m
0.59
B84
WHUG16
WHUG19
方向角
115°14'10.9230"
0°00'01.1271"
-0°00'03.9198"
-3.02
D高度
-21.743m
.006m
-.005m
-0.72
距离
297.628m
.002m
-.003m
-1.43
B108
WHUG15
WHUG19
方向角
144°15'41.7046"
0°00'00.4348"
-0°00'01.5234"
-2.84
D高度
22.479m
.006m
-.012m
-1.6
距离
799.012m
.002m
-.005m
-2.38
B109
WHUG15
WHUG19
方向角
144°15'41.7046"
0°00'00.4348"
0°00'01.8379"
2.37
D高度
22.479m
.006m
-.007m
-1.13
距离
799.012m
.002m
.010m
2.82
B76
WHUG15
WHUG17
方向角
97°26'30.9437"
0°00'01.1114"
-0°00'03.5639"
-2.16
D高度
3.178m
.008m
-.015m
-1.43
距离
402.388m
.002m
.009m
2.76
B55
WHUG16
WHUG17
方向角
23°13'48.8129"
0°00'00.9826"
-0°00'03.2083"
-1.4
D高度
-41.045m
.008m
-.016m
-1.24
距离
510.966m
.002m
-.008m
-2.75
B117
WHUG19
WHUG17
方向角
353°31'38.2903"
0°00'00.8107"
0°00'03.
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