GPS测量与数据处理实习报告.docx

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GPS测量与数据处理实习报告

课程编号：

1300356课程性质：

必修

GPS测量与数据处理实习

实习报告

学院：

测绘学院

专业：

测绘工程（实验班）

地点：

武汉大学

班级：

组号：

姓名：

学号：

教师：

朱智勤周晓慧

章迪

2014年1月6日至2014年1月10日

文档一：

武汉大大学GPS控制网技术总结3

一、项目概况3

1.1实习目的3

1.2测区概况3

1.3任务来源3

二、技术依据4

三、点位分布4

四、外业观测情况6

4.1仪器型号6

4.2作业技术要求6

4.3实际观测总时段数8

4.4平均设站数9

五、数据处理结果分析9

5.1基线处理及质量控制9

5.2网平差处理及质量控制13

六、结果评价、结论与建议24

七、附件26

附件一：

GPS控制网示意图26

附件二：

GPS控制网成果资料27

附件三：

GPS控制网外业观测记录29

文档二：

RTK平面图测量总结31

一、作业过程31

二、1：

500地形地物图32

文档三：

实习体会33

一、体会与收获33

二、GPS测量总结35

三、建议与意见35

文档一：

武汉大学GPS控制网技术总结

一、项目概况

1.1实习目的

“GPS测量与数据处理实习”是测绘工程专业学生培养方案中一项重要的实践环节。

学生通过该实习，掌握利用GPS技术进行控制测量、地形测量和放样等测绘工作的方法，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。

学生通过本次实习，达到以下目的：

1）熟练掌握华测X90、X91和T5接收机的使用；

2）熟悉GPS静态测量的外业实施流程；

3）掌握GPS静态数据格式转换与预处理的方法；

4）掌握GPS静态数据基线解算和网平差的方法（TGO）；

5）养成自主学习、主动查阅规范要求进行测量工作的好习惯；

6）培育创新能力和团队协作意识。

1.2测区概况

测区为武汉大学1区、2区、3区及国际软件学院，大概位于北纬30°、东经114°。

整个测区地势起伏较大，道路曲折较大，交通较为方便但是路径较长，测区中通信方便，树木和建筑物较多，在实习期间多阴雨天气，对GPS测量很不利，同时可能对外业进度造成影响。

1.3任务来源

本次任务是武汉大学测绘学院2011级测绘信息化实验班的GPS测量与数据处理实习必修课程，采用GPS静态测量技术，在武汉大学1区~3区及国际软件学院范围内布设一个控制网（下称武汉大学GPS控制网）。

武汉大学GPS控制网的具体要求为：

1）精度等级：

国家D级；

2）控制网覆盖范围：

武汉大学1区~3区及国际软件学院；

3）点数：

12个（包括已知控制点）；

4）平均点间距：

400m；

5）控制点：

见武汉大学GPS控制点成果图（注意，为确保实习人员的人身安全和仪器设备的安全，不要在校外设点）；

6）成果：

以队为单位，完成设计、选点、观测，每人分别制作网中某个点的观测记录手薄（附带点位标记点和其周围环境照片）、进行整网的数据处理和质量分析，并提交各自的结果。

二、技术依据

Ø测量规范：

《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314——2009。

Ø教材及参考资料：

1）《2008级测绘工程专业B方向GPS测量与数据处理实习任务书》。

2）黄劲松等，GPS测量与数据处理实习教程，武汉大学出版社，2009

3）魏二虎等，GPS测量操作与数据处理，武汉大学出版社，2003.

4）李征航等，GPS测量与数据处理，武汉大学出版社，2005.

5）全球定位系统（GPS）测量规范，中华人民共和国国家标准，GB/T18314-2001，2001.

6）网站上的参考资料：

三、点位分布

点位分布于武汉大学1区~3区和国际软件学院，大致的分布情况为：

1区6个点（包含2个已知控制点），2区3个点，3区2个点，国际软件学院1个点，共计12个点。

各点位地貌植被等比较相近。

各点分布的具体情况如下：

GPS01分布于信息学部友谊广场，地势较为平坦，东面有教学实验大楼，楼房较高，距离较远，南面有广埠屯电脑城，楼房较高，西面有资源与环境科学学院院楼，楼房较低，北面有信息学部主教，距离较远楼房较低；GPS02处于国际软件学院操场，地址条件良好，地势开阔平坦，障碍物较少，接受卫星信号良好；GPS03位于信息学部天文台广场（信息学部图书馆东侧），地势较高并且平坛，周围有少许低矮树木，南北两面各有一层建筑物；GPS04位于文理学部珞珈山东南侧，后因来往车辆较多，临时改点到珞珈山东，北面有五层居民楼，其余三面遮挡较少，10m远处有几颗树木，对空通视良好；GPS05位于文理学部物院前广场，地势开阔平坦，距离高层建筑物较远，点位稳定，易于保护，为已知控制点；GPS06位于武汉大学茶岗小区，北面有居民楼，其余三面视野开阔，对空通视良好，几乎没有遮挡物；GPS07位于工学部的行政楼之前的广场中，地势较高，为已知控制点，除了北部行政楼阻挡以外其他各方向阻碍均很少；GPS08位于工学部动力与机械学院门口，地势较低，东、西、北三面有四层建筑物，但距离较远，高度角15°以上没有成片障碍物，南面视野开阔，没有障碍物；GPS09处在文理学部老行政楼前，地势很高，除南面有行政楼遮挡外，其余三面非常空旷，没有任何障碍物；GPS10位于文理学部樱顶之上，地势很高，地质条件良好，点位稳定；GPS11处在文理学部湖滨食堂门口，地势有些起伏，周围障碍物较低，对空通视良好；GPS12位于文理学部外院与法学院院楼之间，东西两侧没有障碍物，地势开阔平坦，点位稳定。

点位分布图如下所示：

四、外业观测情况

4.1仪器型号

GPS接收机为CHC测地型GNSS接收机，天线型号为T5；

其他配机包括电缆、脚架、电池、充电器、钢卷尺、背包和仪器箱等。

4.2作业技术要求

●选点原则

1、测站四周视野开阔，高度角15°以上不允许存在成片的障碍物。

2、原理大功率的无线电信号发射源，以避免损坏接收机天线；与高压输电线、变压器等保持一定的距离，避免干扰。

3、测站应远离房屋、围墙、广告牌、山坡及大面积平静水面等信号反射物，避免出现严重的多路径效应。

4、测站应位于地质条件良好，点位稳定，易于保护的地方，并尽可能顾及交通等条件

5、充分利用符合要求的原有控制点的标石和观测墩

6、尽可能使所选测站附近的小环境（地形、地貌和植被等）与周围大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

●观测要求

GPS接收机在开始观测前，应进行预热和静置，天线的安置时，其对中误差应不大于1毫米。

每时段观测前后应该各量取天线高一次，两次量高之差不应大于3毫米，取平均值作为最后天线高，若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿记事栏。

经检查，所有规定作业项目均已全面完成，并符合要求，记录与资料完整无误方可迁站。

具体要求如下：

1、观测组应严格按规定的时间进行作业，服从命令，听从指挥，不可单独行动；

2、经检查接收机电源电缆和天线等各项连接无误，方可开机；

3、开机后经检验有关指示灯与仪器表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息；

4、接收机启动前与作业过程中，应随时逐项填写测量手簿中的记录项目；

5、接收机开始记录数据后，观测员可使用专用功能键和选择菜单，查看各项状况，如发现一场情况或未预料到的情况，应记录在测量手簿的备注栏内，并及时报告给队长；

6、每时段观测开始及结束前各记录一次观测卫星好、天气状况、实时定位经纬度和大地高、PDOP值等；

7、每时段观测前后应各量取天线高一次，两次量高之差不应该大于3毫米，取平均值作为最后天线高，若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿记事栏；

8、观测员要细心操作，观测期间防止接收设备震动，更不得移动，要防止人员和其他物体碰动天线或阻挡信号；

9、观测期间，不应在天线附近502米以内使用电台，10米以内使用对讲机；

10、由于观测的期间多阴雨天气，若小雨时仍在工作，不能给接收机打伞以免影响信号，可在设站前在接收机上套一个透明薄塑料袋；

11、一时段观测过程中不应进行以下操作：

A）接收机重新启动

B）进行自测试

C）改变卫星截止高度角

D）改变数据采样间隔

E）改变天线位置

F）按动关闭文件和删除文件等功能键

4.3实际观测总时段数

实际观测总时段数为6，实际观测计划如下：

时段

点名

接收机类型

天线类型

斜高（m）

GPS03

CHC测地型GNSS接收机

1.497

GPS05

CHC测地型GNSS接收机

1.499

GPS01

CHC测地型GNSS接收机

1.394

GPS02

CHC测地型GNSS接收机

1.397

GPS04

CHC测地型GNSS接收机

1.584

GPS09

CHC测地型GNSS接收机

1.528

GPS03

CHC测地型GNSS接收机

1.454

GPS05

CHC测地型GNSS接收机

1.433

GPS12

CHC测地型GNSS接收机

1.486

GPS11

CHC测地型GNSS接收机

1.502

GPS04

CHC测地型GNSS接收机

1.493

GPS09

CHC测地型GNSS接收机

1.421

GPS08

CHC测地型GNSS接收机

1.517

GPS07

CHC测地型GNSS接收机

1.548

GPS12

CHC测地型GNSS接收机

1.467

GPS11

CHC测地型GNSS接收机

1.504

GPS10

CHC测地型GNSS接收机

1.5509

GPS06

CHC测地型GNSS接收机

1.622

GPS08

CHC测地型GNSS接收机

1.462

GPS07

CHC测地型GNSS接收机

1.34

GPS01

CHC测地型GNSS接收机

1.451

GPS02

CHC测地型GNSS接收机

1.456

GPS10

CHC测地型GNSS接收机

1.462

GPS06

CHC测地型GNSS接收机

1.325

4.4平均设站数

本次外业作业的平均设站次数为2。

五、数据处理结果分析

5.1基线处理和质量控制

1）基线处理软件

TrimbleGeomaticsOffice（TGO）、华测Compass数据处理软件。

采用CGO将文件转换为Rinex格式，再将文件导入TGO中进行基线解算。

2）基线解算方法

①首先用某一种特定的计算形式对所有基线进行解算，在解算过程中可以只对比率量进行控制，参考变量和RMS不进行控制，得到所有基线的解。

②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，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。

③如果还有解算不好的基线，再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。

④观察环闭合差报告，看通过的环的闭合差是否超限如果超限，通过上述的2、3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，复测基线较差

，若复测基线长度较差有超限，则按2、3的方法来处理。

3）质量控制指标

本次各项限差大小如下表所示：

仪器标称精度

固定误差a（mm）

比例误差b（ppm）

平均边长

（km）

0.78

（mm）

10.1

同步环x/y/z

分量限差（mm）

3.5

同步环水平方向

限差（mm）

5.0

重复基线较差

限差（mm）

28.6

3边异步环x/y/z

分量限差（mm）

52.6

4）同步环闭合差

根据GB/T18314——2009要求，应对所有三边同步环进行检验，闭合差满足如下的要求：

式中σ为对基线测量中误差的要求。

此次水平方向为5mm，垂直方向为7mm

●时段1：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.002m

-.001m

1.298

最差

.004m

.014m

8.177

平均闭合环

2032.128m

.003m

.004m

4.171

标准偏差

246.322m

.001m

.007m

2.505

●时段2：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.001m

-.003m

3.117

最差

.007m

-.017m

6.563

平均闭合环

2495.747m

.005m

-.010m

4.595

标准偏差

181.874m

.002m

.005m

1.431

●时段3：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.001m

.004m

2.658

最差

.007m

.025m

10.729

平均闭合环

1934.287m

.004m

.012m

6.923

标准偏差

369.274m

.002m

.007m

3.196

●时段4：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.000m

.002m

0.875

最差

.002m

.011m

4.691

平均闭合环

2238.059m

.001m

.002m

2.536

标准偏差

207.594m

.001m

.006m

1.471

●时段5：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.001m

.000m

0.593

最差

.003m

.007m

3.644

平均闭合环

1670.518m

.002m

.003m

2.489

标准偏差

240.392m

.001m

.003m

1.24

●时段6：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.005m

.007m

最佳

.001m

0.362

最差

.002m

-.005m

1.607

平均闭合环

3550.371m

.001m

-.002m

0.955

标准偏差

238.635m

.001m

.003m

0.532

5）异步环闭合差

根据GB/T18314——2009要求，由若干条独立基线边构成的异步闭合环，其闭合差应符合规定：

，

式中n为多边形的边数，σ为对基线测量中误差的要求。

异步环多边形闭合差的大小，是基线向量质量检核的主要指标。

如果闭合差超限，应及时分析原因，对其中部分成果进行重测。

此次水平和垂直方向均为52mm。

三边异步环检测结果如下表所示：

闭合环节点:

闭合环数目:

通过的数目:

失败的数目:

长度

∆水平

∆垂直

PPM

通过/失败指标

.052m

最佳

.000m

0.362

最差

.016m

-.025m

15.214

平均闭合环

2320.185m

.005m

-.002m

4.567

标准偏差

657.372m

.004m

.009m

2.948

6）重复基线较差的统计等内容

根据GB/T18314——2009要求，B级网基线外业预处理和C级以下各级GPS网基线处理，复测基线长度较差ds，两两比较应满足下式的规定：

式中，

，

、

和

为复测基线的分量较差，σ为对基线测量中误差的要求。

此次限差为28.6mm。

复测基线长度较差如下表所示：

重复基线

从

到

基线向量增量

向量增量

ds（mm）

X（m）

Y（m）

Z（m）

X（mm）

Y（mm）

Z（mm）

-555.508

-23.343

-344.381

9.8

B41

-555.514

-23.349

-344.386

230.827

-224.662

489.936

-1

-4

-3

5.1

230.828

-224.658

489.939

B11

-564.876

57.108

-516.245

-1

11.2

B14

-564.878

57.097

-516.244

B23

242.789

255.918

-205.176

-5

-3

9.9

B32

242.794

255.921

-205.184

B35

607.979

225.247

-11.456

-4

-3

-2

5.4

B38

-607.983

-225.25

11.454

B17

-137.346

90.728

-243.767

-13

-8

-3

15.6

B20

137.333

-90.736

243.764

5.2网平差处理及质量控制

1）网平差软件

TrimbleGeomaticsOffice（TGO）。

2）坐标参照系

坐标参考系为WGS-84。

3）网平差过程

1基线向量提取

基线向量选取的原则：

选取相互独立的基线，所选取的基线应构成闭合的几何图形，选取质量好的基线向量，选取的能够成边数较少的异步环的基线向量，选取边长较短的基线向量。

2三维无约束平差

在无约束平差中，根据无约束平差的结果，判别所构成的GPS网中是否存在粗差基线，如发现含有粗差的基线应该进行相应的处理，必须使得最后用于构网的所有基线向量均满足质量要求。

调整各基线向量观测值的权，使得它们相互匹配。

③二维约束平差

约束平差的具体过程为：

1、指定进行平差的基准和坐标系统；2、指定起算数据；检验约束条件的质量；4、进行平差解算。

4质量分析与控制

采用以下两个指标来评定GPS网的质量，基线向量的改正数、相邻点的中误差和相对中误差。

4）三维无约束平差结果

●平差大地坐标

用...报告误差1.96σ

点名称

纬度

纵轴误差

经度

横轴误差

高度

高度误差

30°31'52.92553"N

.000m

114°21'25.62676"E

.000m

35.522m

.000m

30°31'39.84729"N

.004m

114°21'20.80341"E

.003m

31.504m

.010m

30°31'52.90784"N

.004m

114°21'01.45834"E

.003m

27.456m

.010m

30°32'11.57600"N

.003m

114°21'21.21405"E

.003m

26.157m

.008m

30°32'05.47214"N

.006m

114°21'58.19415"E

.005m

34.968m

.017m

30°32'24.61391"N

.005m

114°21'39.77381"E

.004m

51.759m

.014m

30°32'29.34682"N

.006m

114°21'56.98307"E

.005m

23.074m

.015m

30°32'38.46318"N

.006m

114°21'53.69377"E

.006m

26.965m

.017m

30°32'48.80496"N

.006m

114°21'29.32776"E

.005m

21.250m

.015m

30°32'40.87167"N

.006m

114°21'17.06972"E

.005m

31.528m

.013m

30°32'30.88823"N

.005m

114°21'29.10908"E

.004m

65.576m

.012m

30°32'31.31897"N

.005m

114°21'04.84484"E

.004m

20.552m

.013m

●标准残差柱状图.

●点误差椭圆

5）二维约束平差结果

●平差网格坐标

用...报告误差1.96σ

点名称

北坐标

纵轴误差

东坐标

横轴误差

固定

3379122.490m

.005m

534213.708m

.004m

3378719.335m

.009m

534086.416m

.007m

3379119.896m

.007m

533569.433m

.006m

3379696.451m

.000m

534094.237m

.000m

北东高度

3379511.683m

.008m

535080.612m

.008m

3380099.547m

.005m

534587.670m

.005m

3380246.795m

.007m

535045.911m

.007m

3380527.244m

.006m

534957.313m

.007m

3380843.607m

.005m

534306.827m

.005m

3380598.255m

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