《GPS测量原理及应用》课间实验指导书.docx
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《GPS测量原理及应用》课间实验指导书
《GPS原理及应用》
课间实验指导书
中国地质大学江城学院
实验课要求
《GPS应用》课间实验是《GPS应用》课程的一个重要环节,它是在学习完相应理论知识后所进行的课堂实验,是课堂教学的必要补充,充分体现理论与实践相结合的教学原则。
一、注意事项:
1、实验前学生应认真复习教材有关内容和学习《GPS应用》课堂实验指导书,务必弄清基本概念和本次实验的目的、要求、操作步骤及应注意的事项,以保证按质、按量、按时完成实验任务。
2、实验以小组为单位进行,组长负责组织协调工作。
3、每次实验时,先到教师指定的地点集合,待教师讲解和布置后,方可开始实验。
4、听从计算机室管理人员的安排。
二、实习报告编写的要求
1、编写实习报告是实习的主要内容之一,因此,各位学生应认真进行编写。
2、实习报告应按一定的格式书写。
3、语言应通顺、流畅,用词应准确、恰当,在能准确表达意思的前提下,语言应尽量简结、精练。
4、文字书写要工整,图表应整洁、美观。
5、实验报告不得抄袭,否则按实验不及格处理。
三、实验成绩的考核与评定办法
(一)考核方法及标准
每次实验课结束后,由主讲教师根据对学生进行全面考核(实验态度和纪律、实验预习情况、实际操作能力、实验报告等)。
按优、良、中、及格、不及格五级分制评定成绩。
实验预习和纪律(占20分):
包括实验态度;实验纪律执行遵守情况;实验预习准备情况;实验数据的记录情况等。
实验考核成绩(占50分):
包括对实验任务的完成情况;实际操作能力情况;实验过程中分析问题和解决问题的能力等。
实验报告成绩(占30分):
包括报告的正确性,实验原始数据记录的正确性和完整性情况,相关知识的广度、深度、概括性,文字表达能力等。
(三)实验课成绩占期末总成绩的20%,并登记在期末总成绩单上。
凡实验课成绩不及格者,不得参加期末考试。
实验一GPS接收机的认识和静态数据采集
一、目的与要求:
1.认识GPS接收机各部件名称和作用;
2.学会GPS静态数据采集;
二、计划学时与设备:
1.实验学时:
4学时。
2.实验设备:
GPS接收机1台/每组。
三、实验内容:
学习和掌握S82-2008GPS接收机各部件名称和作用,学习外业操作方法;掌握GPS接收机野外静态数据采集的测量方法;理解GPS控制网的同步环、异步环的构网思想。
四、实验方法与步骤:
1、 了解GPS接收机的构造特点、使用方法。
灵锐S82-2008主机外型
灵锐S82-2008底部接口
图中左边接口是电台接口,用来连接主机外置发射电台,为五针接口。
主机右边为数据接口,用来连接电脑传输数据,或者用手簿连接主机时使用(为七针接口)。
灵锐S82-2008按键和指示灯
指示灯在面板的上方,从左向右依次是“状态指示灯”,“蓝牙指示灯”,“内置电池指示灯”和“数据链指示灯”,“卫星指示灯”,“外接电源指示灯”分别指示的作用如下表:
☆指示灯及其含义:
F
STA
BT
BAT
P
11111111111
11111111111
11111111111
11111111111
11111111111
11111111111
DL
SAT
PWR
设置键F的基本思路:
开机决定工作模式以及通讯直联,工作后选择通讯方式。
各灯以及按键代表的含义
BAT表示内置电池:
长亮表示供电正常;闪烁表示电量不足。
PWR表示外接电源:
长亮表示供电正常;闪烁表示电量不足。
BT表示蓝牙连接;
SAT表示卫星数量;
STA在静态模式下表示记录灯;动态模式下表示数据链模块是否正常运作;
DL在静态模式下长亮;动态模式下表示数据链模块是否正常运作;
F功能键,负责工作模式的切换以及电台,GPRS模式的切换;
P开关键,开关机以及确认。
静态设置:
长按P+F等六个灯都同时闪烁;短按F键至右边红灯亮按P键确认静态模式。
(关机直接长按P键至鸣叫三声放开即可)
2、学会GPS静态数据采集
在学校选择5个点设站作静态GPS数据采集。
☆ 选点注意事项:
①.点位应设在易于安装接收设备。
视野开阔的较高点上。
②.点位目标要显著,视场周围15°以上不应有障碍物,以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
③.点位应远离功率无线电发射源(如电视机、微波炉等)以避免电磁场对GPS信号的干扰。
④.点位附近不应有在面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,以减弱多路径效应的影响。
⑤.点位应选在交通方便,有利于其它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.网形应有利于同步观测边、点连结。
⑧.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作一检查,符合要求方可利用。
☆ 观测:
对该控制网做两个时段的同步观测,先对4个点同步观测45分钟,量取仪器高,填写观测记录;4台接收机按要求同时关机开机,再同步观测45分钟。
3、数据传输:
利用软件传输数据
计算机设置:
新建文件夹;
设置:
GPS设置采样频率和卫星高度角
通讯:
对通讯接口和波特率进行设置;开始连接;传输数据。
五、实验注意事项
不得随意开关机、避免在高楼脚下、高压线下和有反射物的地方设站。
及时作好观测记录。
不得在接收机旁使用通讯设备。
观测时正常是电源灯(右边红灯)长亮,DL灯(左边绿灯)长亮,中间SAT灯间隔30秒连续闪烁N次(N代表接收到N颗卫星信号),N≥4时记录开录时间。
观测时每5分钟看一次接收机灯是否正常。
如有问题必须通知调度员。
六、实验报告要求
详细说明GPS野外一站的作业方法,包括仪器安置、开关机、捜索卫星、显示锁定卫星数量、量测天线高、指示灯含义、测站记录内容等。
GPS控制网的选点方法和观测方法及数据传输。
实验二GPS后处理软件的使用
一、目的与要求:
1.掌握GPS数据处理过程和后处理软件的功能和使用方法;
2.对数据处理各阶段的数据质量进行分析;
3.利用南方GPS后处理软件进行基线向量解算、网平差、坐标系统转换及成果输出。
二、计划与设备:
1.实验学时数:
4学时。
2.实验地点及设备:
专业机房,每人一台计算机。
三、实验内容
学习与使用南方GPS后处理软件,掌握其基本功能;完成所测控制网的数据解算。
四、方法与步骤:
1.按要求,安装南方GPS后处理软件,注册。
2.使用南方GPS后处理软件处理数据。
① 新建项目:
项目名称
自定义坐标系坐标系名称
椭球:
投影方式
投影设置:
投影高:
控制网等级
② 数据输入增加观测数据输入天线斜高保存
坐标数据录入
3 网图显示
双击要查看的控制点点名,可以打开点的详细情况对话框,可以编辑点名,选择点类型录入已知坐标
4 编辑观测数据
如果规范规定必须用双频观测数据,就不能禁用L2数据
编辑数据时注意有效观测卫星数量
如果观测数据整体信号较好,可直接禁用某卫星的部分数据
5 基线解算
静态基线解算设置
高度截止角:
通常不低于野外观测数据的高度截止角。
增加截止角将在GPS数据处理时删除低于此角的卫星(低高度角卫星的信号容易由于信号遮挡或在对流层中传播更长的距离而产生更大的噪声)。
截止高度角过大将会减少卫星星座中可用的卫星,从而影响GPS处理的结果。
历元间隔:
对基线同步观测时间较短时,可缩小历元间隔,让更多的数据参与解算。
同步观测时间较长时,增加历元间隔,让更少的数据参与解算。
周跳较多时,要增加历元间隔,跳过中断的数据继续解算。
增加采样密度是诊断和修复周跳的重要措施
粗差容忍系数常设3.5
最小同步时间:
控制项目中可能增加的基线项目
同步环搜索深度最大n边形
合格解选择:
中误差:
观测值解误差的均方根
方差比:
评估最好的方差与次最好解中误差的比。
解类型选择:
8公里内的基线必须采用双差固定解
长于30公里的中长基线浮动解
解算不合格时:
查看超限的同步环和异步环,首先找中误差和方差比不合格的基线,再找公共基线
基线解算完看解算成果:
观测值残差分析残差绝对值大小应在载波波长的1/10内,通过残差图,记录有关残差较大的卫星和时段,对相应卫星时段进行取舍。
6基线网平差
自动处理仅得到环闭合差报告
三维平差:
得到WGS-84坐标
二维平差:
得到地方坐标系下的直角坐标
高程拟合:
进行高程拟合平差
网平差计算:
相当于二维平差+高程拟合
五、实验报告要求:
1.简述GPS数据处理的基本流程。
实验三RTK测量
一、目的与要求:
1.掌握RTK设备的连接方法
2.掌握RTK数据采集的方法;
3.掌握RTK数据传输方法。
二、计划学时与设备:
1.实验学时数:
4学时,实验组由4~5人组成。
2.实验设备:
RTK设备一套(四台)。
三、实验内容
RTK设备的组成连接、点测量和点放样
四、方法与步骤:
(一).选则合适的地方设置基准站、流动站;
☆ 基准站安装
1、在基准站架设点安置脚架,安装上基座对点器,将多用途电缆连接收机,将基准站主机装上连接器置于基座之上,对中整平。
2、安置发射天线和电台,建议使用对中杆支架,将连接好的天线尽量升高,再在合适的地方安放发射电台,用多用途电缆和扩展电源电缆连接主机,电台和蓄电池。
基准站连接时的顺序为:
将全向天线电缆与电台连接,连接电瓶,开主机,开电台(通常选择低功率),设置通道号。
观测结束时先关电台,关主机,断电源,后拆全天向天线,(为保护电台)。
基准站工作模式设置:
P+F长按等六个灯都同时闪烁;a:
按F键选择本机的工作模式,当BT灯亮按P键确认选择基准站工作模式;b:
等数秒钟后电源灯正常后长按F键等STA和DL灯闪烁放开F键(听到第二声响后放手即可),按F键SAT,PWR循环闪,当PWR亮按P键确认如下选择电台传输方式
☆ 移动站安装
1、在碳纤对中杆上安装手簿托架,将接收天线接上移动站主机,将主机和对中杆连接,完毕后主机开机。
2、固定数据采集手簿,打开手簿进行蓝牙连接,连接完毕后即可进行仪器设置操作。
移动站工作模式设置:
P+F长按等六个灯都同时闪烁;a:
按F键选择本机的工作模式,当STA灯亮按P键确认选择移动站工作模式;b:
等数秒钟后电源灯正常后长按F键等STA和DL灯闪烁放开F键(听到第二声响后放手即可),按F键DL,SAT,PWR循环闪,当DL亮按P键确认选择电台传输方式。
(二)建立连接
Ø基准站连接
◇ 手簿与主机之间蓝牙连接。
打开蓝牙管理器
方法一:
直接双击屏幕下排的蓝牙图标(或:
开始菜单——设置——控制面板——蓝牙管理器);
蓝牙同步
搜索——选中对应的主机——点击机号左边的“+”,双击“串口服务”,选定一端口“COM*”,OK.
◇ 工程之星软件连接
双击配置——端口配置——选择与蓝牙相同的“COM*”,OK;
Ø移动站连接
◇ 手簿与主机之间蓝牙连接。
打开蓝牙管理器
直接双击屏幕下排的蓝牙图标;
蓝牙同步
搜索——选中对应的主机——点击机号左边的“+”,双击“串口服务”,选定一端口“COM*”,OK.
移动站和基准的端口号不同
◇ 工程之星软件连接
双击配置——端口配置——选择与蓝牙相同的“COM*”,OK;
配置——电台配置——切换通道号——选择n(看电台通道号)——点“切换”
配置——仪器设置—差分格式:
RTCM3——OK
(三)工程之星操作:
先以给定控制点坐标进行RTK控制测量,然后进行碎部点采集和点放样。
1、新建工程
文件——新建工程——输入工程名(常以日期命名),OK——选择坐标系统——下一步——输入中央子午线(常规中央子午线可不输入)、投影高——确定。
输入直高(=竿高+9cm)
2、求转换参数。
用平滑存储采集两个以上控制点。
按两次S可以进入存储设置,选择平滑存储,输入平滑存储次数。
设置——求转换参数——增加——输入控制点已知坐标——OK
依次增加其余的点。
再保存,确定文件名,应用。
3、校正
当基准站关机或移动位置后都需要进行校正。
工具——校正向导。
a)基准站架设在已知点上。
输入基准站架设点的已知坐标、天线高直高(=竿高+9cm),点校正,确定。
b)基准站架设在未知点上。
移动站放到一个已知控制点上,气泡居中,输入移动站所在点的已知坐标,移动站天线高直高(=竿高+9cm),点校正,确定。
4、采点。
控制点测量:
测量控制点测量,按A存储数据。
碎部点采集:
测量点测量
5、放样
点放样:
测量——点放样——点
进入放样点坐标库——选择要放样的点——确定。
提示距离和方位偏差。
(或点放样↑目标文件导入导入文件类型打开文件导入)
放样之后一定要实测放样点进行检核。
(三).数据传输
1、格式转换
EGstar—工程—文件导入导出—文件导出—导出文件类型(选择所需格式)—点击测量文件,选择要转换的数据文件——点击成果文件输入导出文件名“******”—点击“导出”。
退出
我的设备——EGJOB—打开文件夹,选择文件,长按—复制——退出
SD卡——长按空白处——粘贴。
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我的设备—控制面板—USB功能转换—U盘模式确认。
文件就可以U盘传输的方式用数据线连接传输给电脑。
从电脑向手簿传送文件的过程与上述相反,在编辑原文件时注意数据格式。
五、实验注意事项
1.电台功率在刚开始时,应设在低档上。
2.流动站接收电台频道应和基准站发射电台频道保持一致。
六、报告要求
1、简要说明RTK连接和设置方法
2、RTK测量和放样方法
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- GPS测量原理及应用 GPS 测量 原理 应用 课间 实验 指导书
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