《GPS测量原理及应用》设计.docx

1、GPS测量原理及应用设计重 庆 交 通 大 学学 生 实 验 报 告实验课程名称 GPS测量原理及应用课程设计 开课实验室 空间数据处理实验室 学 院 河海学院 年级 2008 专业班 地信01 学 生 姓 名 学 号 08260117 开 课 时 间 2012 至 2013 学年第 2 学期总 成 绩教师签名一实习概况1.1实习目的(1)巩固对GPS测量原理及应用的学习,加深对GPS 的基本理论的理解,用理论指导作业实践,用实践来证明原理,做到理论与实践相统一,提高分析问题解决问题的能力;从而对GPS的基本内容得到一次实际应用,使所学知识进一步巩固深化;(2)通过实习,熟练掌握GPS接收机的

2、使用和静态相对定位的外业观测的步骤 ;(3)理解利用GPS观测误差的来源及进行静态相对定位的原理;(4)掌握GPS接收机与计算机结合的技术方法,能够通过数据处理软件处理GPS数据1.2实习地点时间 地点:重庆交通大学 时间:十六周十七周1.3实习组织和安排 本次实习为河海学院08级地理信息系统01全体25的实习,分为5各小组,每组有五个成员组成,我所在小组为第三小组,我担任组长1.4实习任务根据大地测量技术的原理,结合测区自然地理条件的特征,选择边连式与点连式相结合的布网方式,对整个重庆交通大学进行测量二执行规范 GB/T 18314-2001全球定位系统GPS规范三测区概况3.1地形条件重庆

3、交通大学,属山区,地形起伏多变,多建筑物及树木,视野并不开阔,卫星信号差异严重3.2气候条件 属暖亚热带季风性湿润气候,年平均气候在18左右,冬季最低气温平均在6-8,夏季炎热,七月每日最高气温均在35度以上极端气温最高43,最低-2,日照总时数1000-1200小时,冬暖夏热,无霜期长雨量充沛常年降雨量1000-1450毫米,春夏之交夜雨尤甚,四外业实施4.1踏勘选点做标记点位应设在平坦易于安装接受设备视野开阔的较高点上 点位目标要显著,视场周围15以上不应有障碍物,以减少GPS信号被遮挡或被障碍物吸收 点位应远离大功率无线电发射源和高压输电线 地面基础稳定,易于点的保存 网形应有利于同步观

4、测边点联结 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GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石,以精确标志点位,点的标志必须稳定坚固以利长久保存和利用,但是由于受条件限制,此次实习并没有埋石,采用了用油漆标记控制点的方法4.2点之记 1-10号点4.3 GPS网的选点网图 如图所示, 4.4观测实施4.4.1实习器材 中海达BL2000 GPS接收机五台,三脚架五个,钢尺五个,笔若干支,观测记录纸若干张4.4.2测前检测4.4.2.1 一般检视应符合下列规定:a.接收机及天线的外观应良好,型号应正确;b.各种部件及其附件应匹配齐全和完好;c.需紧固的部件应不得松动和脱落;d.设备使用

5、手册和后处理软件操作手册及磁(光)盘应齐全4.4.2.2通电检验应符合下列规定:a.有关信号灯工作应正常;b.按键和显示系统工作应正常;c.利用自测试命令进行测试;d.检验接收机锁定卫星时间的快慢,接收信号强弱及信号失锁情况4.4.3测量原理 GPS静态定位的基本原理:把卫星视为“飞行”的控制点,在已知其瞬时坐标的条件下,以GSP卫星和用户接收机天线之间距离为观测量,进行空间距离的后方交会,从而确定用户接收机天线位置4.4.4观测方法静态观测:由于有五台GPS接收机,而网形结构不规则,考虑到边连式几何精度高,具有更多的重复基线边,能够有效的发现测量中的粗差,因此采用边连式观测六个时段,每一时段

6、观测一个70分钟左右时4.4.6实施步骤1仪器的架设:安装好电池,在待测点上安置三脚架,并安置基座,使仪器距地面一米以上,严格对中整平,仪器基座测前经过检核2天线高的量取:天线高应从标石中心量至天线外边沿标志处,互成120各量取一次,较差小于3毫米,测前测后分别量取采3开机观测,记录观测相关数据 主要是测站编号天线高观测时段等的数据记录4.4.7注意事项:在野外观测前最好提前一天做星历预报以选择最好的观测时段,天线高接收仪的型号序号记录是否正确开关机时间务必记录,摆设GPS人员尽可能留在仪器旁边,不要让仪器离开视线范围之外,数分钟需至接收仪查看一次,注意数据有无持续接收电池剩余电量等五内业数据

7、处理5.1数据预处理和基线解算5.1.1数据预处理(1)将原始观测数据从接收机上用HDS2003 完整版数据处理软件下载到计算机上,通过解码将各种数据分类整理,剔除无效观测值和冗余信息;(2)对输入数据进行检核与修改,包括站名点号测站坐标天线高等;(3)观察网站图;(4)对GPS数据进行静态基线处理,包括处理全部基线,此次实习由于受地势限制,测量精度较低,致使27条基线有20条有问题,给内业工作带来较大的工作量;对数据搜索基线闭合差,一共有一条重复基线,7个同步环,10个异步环,且由于数据质量低,闭合差误差较大;(5)导出处理报告,查看测量结果5.1.2基线解算 如图,为HDS2003 完整版

8、数据处理软件处理基线的界面基线解算要分三个阶段进行,第一阶段进行初始平差,解算出整周未知数参数和基线向量的实数解,在第二阶段将整周未知数固定成整数,在第三阶段,将确定了的整周未知数作为已知数,仅将待定的测站坐标作为未知数再次进行平差解算,解算出基线向量的最终解5.2观测成果的外业检核 舍弃不合格的基线,重新测量,此次实习由于有一台GPS接收机在数据传输时有问题,于是进行了第六个时段的测量5.2.1重复观测边的检核 对于重复观测边的不同时段的成果互差,应小于等于相应的等级规定精度的2 倍5.2.2同步环闭合差的检核5.2.3异步环闭合差的检核5.3网平差六实习成果基线闭合网1 项目信息 1.1

9、项目属性 项目名称:重庆交通大学GPS测量项目单位:重庆交通大学 施工单位: 重庆交通大学河海学院08级地理信息系统01班负责人:黄霞 控制网等级:C 测量员: 08地信01 计算员:黄霞 开始日期:2011.6.16结束日期:2011.6.201.2 坐标系统 坐标系名称:WGS-84 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:0.000000 Y加常数:500000.000000 中央纬度:0 中央子午线:108:0:0 2 WGS-84三维无约束平差 2.1 平差参

10、数 参考因子:1.02 平方检验(=95%):通过 自由度:6 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100010004.1735-290.9912-239.3194279.8487469.32390.0033-0.00040.00060.00300.00171: 144122200010006.1735-126.3234-277.9903451.5463545.09650.00370.0006-0.0037-0.0054-0.00271: 145423300020006.1735-160

11、.6163-174.4480257.5870350.11540.00410.00000.00000.0000-0.00001: 86056400030006.1672-0.6644-110.7758213.5877240.60630.00210.00000.00000.0000-0.00001: 117113500030008.1704298.6192159.4640-148.5910369.70450.00290.0003-0.0002-0.00020.00021: 128871600030009.1704166.7765257.8258-379.5783488.22970.0057-0.0

12、0110.00130.0008-0.00031: 86227700040006.1735164.6678-38.6709171.6976241.02070.0032-0.00090.00270.00180.00031: 74994800050006.1672189.887554.82976.6800197.75790.01090.00000.00000.00000.00001: 18185900080009.1704-131.842798.3618-230.9873283.57130.00560.0010-0.0010-0.0006-0.00031: 507911000090010.1703-

13、241.4182-25.3795-80.9355255.88560.01330.00000.0000-0.0000-0.00001: 192421100090011.1703-318.3176114.0532-363.3523496.34570.00980.00000.0000-0.00000.00001: 507772.3 T 检验列表 基线名 T - XT - YT - Z00010004.17350.07970.09100.514200010006.17350.12550.41290.709900020006.17350.00000.00000.000000030006.16720.00

14、000.00000.000000030008.17040.07480.03710.044900030009.17040.13640.08140.092800040006.17350.18960.40100.426000050006.16720.00000.00000.000000080009.17040.13240.06790.083300090010.17030.00000.00000.000000090011.17030.00000.00000.00002.4 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)10

15、00129:29:24.88888N106:33:57.28288E234.68930.00430.00190.00180.00342000229:29:32.11494N106:33:57.15861E235.27750.00470.00180.00180.00393000329:29:33.60531N106:34:03.52384E243.51550.00300.00130.00130.00234000429:29:35.14066N106:34:10.16981E245.02040.00390.00140.00180.00325000529:29:41.12332N106:34:12.

16、05702E254.51980.01010.00600.00580.00596000629:29:41.33769N106:34:04.72009E256.41850.00300.00130.00130.00237000829:29:28.32237N106:33:51.21083E229.29450.00350.00130.00160.00298000929:29:19.68430N106:33:54.86091E230.36920.00450.00140.00170.00409001029:29:16.68472N106:34:03.71915E229.27210.01270.00750.

17、00630.008110001129:29:06.21379N106:34:04.97927E225.68200.00980.00480.00390.0077七实习总结1通过实习了解了静态观测的基本步骤流程,熟练掌握了GPS的使用方法及GPS的工作原理;2在观测过程中,培养了团队精神,选点布局一定要符合条件,此次试验我们犯了一个低级错误,我们的一号点布局在一个书多建筑物多的地方,致使GPS接收机接收的信号不好,进而导致此次测量精度较低;3此次实习没有过对讲机,致使开机时间有些许差异;此次实习开始没有预料到其中一台GPS接收机不能够传输数据,致使进行了第六个时段的观测,造成了资源的浪费;4本次实验在处理数据时,共有27条基线,其中有20条基线有问题,质量太低;经我基线处理后,处理闭合差时,有18条基线质量太低;5我禁用18条基线,再进行闭合差数据处理,处理数据量很大,结果也不理想;闭合差处理的方法与基线处理时基本相同,需要综合选择处理的基线;10基线处理时,数据采样间隔截止角度尽量一致;11此次实验报告未合格,因为中央经线未设置好,且没有找到合适的协方差比例系数,且我用的是全球版,未能够找到比例因子的设置方法