湖南工程职业技术学院工程测量技术专业.docx
《湖南工程职业技术学院工程测量技术专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南工程职业技术学院工程测量技术专业.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
湖南工程职业技术学院工程测量技术专业
湖南工程职业技术学院工程测量技术专业
GPS及控制测量
综
合
实
训
指
导
书
编写左美蓉
二零一零年二月
一、实训目的
GPS及控制测量综合实训是在完成了《GPS测量技术》和《控制测量》的理论和方法学习后，模拟生产任务所进行的一次综合实训。
通过5周时间的实训，应达到一下目的:
1、巩固课堂所学的知识，加深对GPS定位原理与测量和控制测量基本理论的理解。
能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高学生们的分析问题和解决问题的能力。
2、对学生进行控制测量野外作业的基本技能训练，提高动手能力。
通过实训，熟悉GPS作业计划、GPS控制网布设、观测、数据处理的作业程序及方法，熟悉并掌握工程控制测量的作业程序及施测方法。
3、熟悉并掌握等级导线的作业程序及施测方法。
4、对外业观测成果进行整理、检查和计算。
掌握用测量平差理论处理控制测量成果的基本技能，掌握运用“GPS数据后处理软件”处理GPS测量成果的基本技能。
5、通过完成控制测量实际任务的锻炼，认识控制测量在生产中的前期作用和重要性，提高学生从事测绘工作的计划、组织和管理能力。
学会观测小组中人员的协作与分工，培养协作精神，培养学生良好的专业品质和职业道德。
二、实训要求
实训在学校及学校周边进行。
全班统一实训，在教师的指导下分小组进行；实训以班为单位进行分组，每组设小组长1名，付组长1名，负责本小组的实训组织、人员安排、仪器管理、纪律考勤。
组员要服从和全力支持组长的工作；全部实训由指导教师统一指挥，小组长对教师负责，组员对小组长负责。
三、实训仪器设备和工具
每组配备仪器设备：
1、全站仪1台、棱镜2个、脚架3个、小钢尺、记录夹板、导线测量手簿；
2、S3水准站仪1台（配脚架）、双面水准尺、尺垫1对、三准测
3、精密水准仪1台（配脚架）、铟刚水准尺一对、尺垫一对、皮尺一把。
二等水准测量手簿
4、GPS接收机一台套、GPS野外观测记录表；
注：
四套仪器设备根据每个班的实习进程分批领取，完成一项任务并归还仪器后换领一套。
四、作业依据和技术指标
1．作业依据
1GB50026-2007《工程测量规范》
2CH/T1001-2005《测绘技术总结编写规定》
3CJJ73-97《全球定位系统GPS城市测量技术规程》建设部发布的行业标准；
42009年国家质量技术监督局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》。
2、技术指标
表一导线测量的主要技术要求
等级
导线
长度（km）
平均
边长
（km）
测角中误差（″）
测距中误差（mm）
测距相对中误差
测回数
方位角闭合差（″）
相对闭合差（″）
J2
J6
一级
4
0.5
5
15
≤1/30000
2
4
±10√n
≤1/15000
注：
表中n为测站数
表二各级导线边长测量技术要求
控制网等级
测距仪
观测次数
总测回数
备注
往
返
1、Ⅱ为必须用≤（±5mm+3ppm·D）的Ⅱ级测仪。
2、1测回是指照准目标一次，读数四次，可根据仪器出现的离散程度和大气透明度作适当增减，往返测回数各占总测回数一半。
3、根据具体情况，可采用不同时段观测代替往返观测，时段是指上下午或不同上网白天。
二等
Ⅰ
1
1
6
Ⅱ
8
三等
Ⅰ
1
1
4
Ⅱ
1
1
6
四等
Ⅰ
1
1
2
Ⅱ
1
1
4
一级
Ⅱ
1
—
2
二、三级
Ⅱ
1
—
1
表三边长测量各项较差的限值
项目
一测回读数较差
单程测回间较差
往返或不同时段的较差
Ⅰ
5mm
7mm
2（a+b·D）
Ⅱ
10mm
15mm
注：
1.往返较差应将斜距化算到同一水平面上方可进行比较；
2.2（a+b·D）为仪器标称精度。
表四水准测量的主要技术要求
等级
每千米高差中误差（mm）
路线长度
水准仪的型号
水准尺
观测次数和与已知点联测次数
往返测较、附合或环形闭合差（mm）
平地
山地
二等
2mm
——
DS1
因瓦
往返各一次
往返各一次
±4√L
——
三等
6mm
≤50
DS2
因瓦
往返各一次
往返各一次
±12√L
±4√n
DS3
双面
注：
L为往返测段、附合或环线的水准路线长度（km）；n为测站数
表五水准观测的主要技术要求
等级
仪器型号
视线长度（m）
前后视较差（m）
前后视累积差（m）
视线离地面最低高度（m）
基辅分划或黑红面读数较差（mm）
基辅分划或黑红面所测高差较差（mm）
二等
DS1
50
1
3
下丝读数大于0.3（0.5）
0.5（0.4）
0.6（0.7）
三等
DS2
100
3
6
三丝能读数（0.3
）
1.0
1.5
DS3
75
2.0
3.0
四等
DS3
100
5
10
三丝能读数（0.2）
3.0
5.0
表六GPS测量各等级的作业的基本技术要求（CJJ—97）
项目
等级
观测方法
二等
三等
四等
一级
二级
卫星高度角
（°）
静态
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
有效观测卫星数
静态
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
平均重复设站数
静态
≥2
≥2
≥1.6
≥1.6
≥1.6
时段长度（min）
静态
≥90
≥60
≥45
≥45
≥45
数据采样间隔（s）
静态
10~60
10~60
10~60
10~60
10~60
注：
当采用双频机进行快速静态观测时，时间长度可缩减为10min.
GPS测量各等级的点位几何图形强度因子PDOP值应小于6.
五、实训内容与任务
1、E级（或四等）GPS控制网及5″导线控制网的技术设计。
2、E级（或四等）GPS控制网的数据采集。
3、E级（或四等）GPS控制网数据处理。
4、5″导线及内业计算。
5、三等水准观测及内业计算。
六、时间安排
实习时间为5周，具体安排见表七。
表七实训时间安排
时间
实习内容安排
备注
2天
实训动员、技术设计、领仪器、检验仪器
实训内容和日期安排因具体情况可有变动。
6天
GPS网的观测、二等水准测量
2天
数据处理
10天
导线和三等水准的施测
5天
内业计算、编写实训报告、实训总结、归还仪器、实训结束。
七、控制测量实训技术指导
技术设计书的内容包括：
测区及任务概况、技术依据及精度指标、观测方案、数据处理方案等。
（一）GPS控制网测量
GPS控制网按E级（或四等）网的要求进行测量。
为了加强网形强度，采用边连式或网连式。
1、GPS控制网技术设计
1）设计内容：
GPS网网形、精度、基准、作业方法等。
、
2）实训网设计程序：
1首先依据指导教师提出的测量任务要求，踏勘、调查测区。
踏勘内容：
测区交通情况、水系分布情况、植被情况的调查与了解：
已有测量控制点如：
三角点、水准点、GPS点、多普勒点、导线点的等级、坐标、高程系统，点位的数量及分布，点位标志的保存状况等；人文地理情况；
收集下列资料：
各类图件：
1：
1万~1：
10万比例尺地形图，大地水准面起伏图，交通图；各类控制点成果：
三角点、水准点、GPS点、多普勒点、导线点及各控制点坐标系统、技术总结等有关资料。
测区与GPS测量有关的其它情况如:
地质、气象、交通、通讯等方面的资料、行政去划表。
2按《规范》或《规程》标准设计GPS网的精度、密度。
3根据精度与密度要求设计网型。
确定观测时的设计网的连接方式。
4观测计划编制
根据实训用GPS接受机数量（4台或5台）、GPS网型、交通工具等条件编制实训观测计划。
5设计外业观测计划
观测计划的主要内容应包括：
编制GPS卫星的可见性预报图：
在高度角>15°的限制条件下，可预报星历，可编制GPS卫星的可见性预报图；选择卫星几何图形强度，PDOP值不应大于6，选择最佳的观测时段，即卫星数大于4颗PDOP值小于6的时段；编排作业调度表；设计观测期内每天出测前下发的作业进度表。
表八GPS作业调度表
时段编号
观测时间
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
机号
机号
机号
机号
机号
1
2
3
4
5
6设计观测期内星历预报方案
7设计数值处理方案，包括：
数据处理的基本方法及使用的软件：
起算点坐标的决定方法；闭合差检验及点位精度评定指标。
3）GPS网的基准设计
1明确GPS网所采用的基准，获取相应参数。
2根据基准选定联测的平面与高程控制点，设计基准转换和高程拟合方法。
2.GPS外业作业及外业数据采集
GPS测量外业实施包括GPS点的选买埋、观测、数据传输及数据预处理工作。
1）选点：
选点工作还应遵守一下原则：
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，以减小GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
3点位应远离大功率无线点发射源（如电视台、微波站等）其距离不小于200m;运离高压输电线，其距离不得小于50m。
以避免电磁场对GPS信号的干扰。
4点位附近不应有大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，易于点位的保存。
7选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。
8网形应有利于同步观测边、点联结。
9当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
10当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及目标的是否安全可用作一检查，符合要求方可利用。
2）标志埋设
GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定。
坚固以利长久保存和利用。
在基岩露头地区，也可直接在基岩上嵌入金属标志。
每个点位标石埋设结束后，填写点之记并提交以下资料：
点之记：
GPS网的选点网图；土地占用批准文件与测量标志委托保管书；选点与埋石工作技术总结。
点名一般取村名、地名山名、单位名。
应向当地政府部门或群众进行调查后确定，利用原有旧点时点名不宜更改，点名编排应适应计算机计算。
3）观测工作
1观测工作主要依据的技术指标
实训作业执行《规范》E级或《规程》四等要求。
2天线安置：
包括整平、对中基座、安置天线并将定向标志线指向正北（应顾及到当地磁偏角的影响），以便减弱相位中心偏差的影响，天线定向误差依定位精度不同而异，一般不应超过±3°~5°.在圆盘天线间隔120°的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超过3mm，取其三次结果的平均值记入测量手簿中，天线高记录取值0.001m；测量气象参数。
3开机观测
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，启动接收机进行观测。
接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供操作手册进行输入和查询操作，在未掌握有关操作系统之前，不要随意按键和输入，在正常接收过程中禁止更改任何设置参数。
4）注意事项：
通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员要注意：
1当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
、
2开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段、高度截止角、采样间隔等控制信息。
3接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、适时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
4一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：
关闭又重新启动;进行自测试（发现故障除外）：
改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
5每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。
6在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据破坏或丢失。
对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。
7仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器并记入测量手簿之中。
8接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
9观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。
10观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
5）观测记录
在外业观测工作中，所有的信息资料均要妥善记录。
记录形式主要有两种：
1观测记录
观测记录由GPS接收机自动进行，均记录在存储介质（如硬盘、硬卡或记忆卡等）上，其主要内容有;载波相位观测值及相应的观测历元：
同一历元的测码伪距观测值；
GPS卫星星历及卫星钟差参数：
实时绝对定位结果：
测站控制信息及接收机工作状态信息。
2测量手簿
测量手簿是在接收机启动前及观测过程中，由观测者随时填写的。
记录表的备注栏应记载观测过程中发生的重要问题，问题出现的时间及其处理方式等。
观测记录和测量手簿都是GPS精密定位的依据，必须认真、及时填写，坚决杜绝事后补记追记。
外业观测中存储介质上的数据文件应及时拷贝一式两份，分别保存在专人保管的防水、防静电的资料箱内。
存储介质的外面，适当处应贴制标签，注明文件名、网区名、点名、时段名、采集日期、测量手簿编号等。
接收机内存数据文件在转录到外存介质上时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工织合的操作命令。
3内业数据处理
把数据从接收机中下载下来以后，使用随机软件进行数据处理：
限差执行《规范》或《规程》的要求：
提交各点的地方坐标和解算精度说明，并进行分析。
（二）一级导线测量
精度等级为一级导线，作业前应根据测区实际情况，在收集资料的基础上进行简单的导线设计。
精密导线的作业内容包括踏勘、设计、选点、造标、埋石、侧边、测角和三等高程测量等内容。
1.踏勘与设计
在测区踏勘与了解、收集资料基础上进行技术设计，包括网型、点位、内外业作业方法设计，精度估算等内容，应完成技术设计说明书的书写，内容简明扼要。
2.选点
进行实地选点的目的是按实地情况检查落实图上设计，修改其中不恰当或不完善部分，实地选定导线点的最适宜位置，在地面上标定出来。
实地选点的步骤如下：
（1）领取图上设计资料以及侧板、望远镜、照准仪、罗针、三棱尺、测旗等器材装备。
（2）在测板上按1：
100000或1：
200000比例尺绘制间隔为10km的方格网，将已有的三角点、GPS点、导线点、水准点展绘在测板上。
（3）先到已有的三角点、GPS点、导线点上：
判明图上标定的点位是否与实地相应，检查目标、标石的完整情况。
按已知方向标定测板方位，画出磁北线，按照图上设计逐一检查各方向的通视情况，向预选点位描绘方向线。
（4）到预选点上按已知点上所描绘的方向线标定测板，用交会法确定该预选点的点位。
然后和步骤2一样，向以后的预选点描绘方向线。
如此顺次逐点作业，至所有图上设计的点位交会在测板上为止。
（5）视线超越障碍物应有一定的高度并旁离障碍物有一定上网距离。
对地面上不能通视的方向，必须采取有效的方法（如在端点树立明显的高目标、爬高建筑物、利用辉光器等）检查通视和确定钻标应建的高度。
（6）点位应选在展望良好，易于扩展，土质坚实的地方，一般应在至高点上、并尽量利用旧有三角点位置。
决定点位时应考虑造标和观测时是否安全和便利，标石能否长期保存。
因此，所决定的点位应离开公路、铁路和其它建筑物不少于50m，离高压电线不少于120m。
（7）点位选定后，须打一木桩，树立标记，义工周围点交会和埋石造标人员找点之用。
（8）在有准确地形图的地区，每点选定后应填写“点之记”。
它包括点名、所在地、计划建造的目标类型、高度，标石类型等内容。
在没有准确的地形图时，则必须绘“点之记”，除上述内容外，还应有点位略图及有关方向的略图，交通运输以及砂、石来源说明等。
填写“点之记”的具体方法可参照相关《规范》。
（9）导线的边长、节长、导线点间距和导线边倾角等都必须符合《规范》要求。
（10）导线边沿线的地形必须符合电磁波测距，应避开大城镇、大湖泊、大河流等不利地形。
必须使测线的地形剖面在电磁波测距时，不致产生过大的地面反射影响，为此最好使测线离开地面不要太高，避免通过所谓“锅底形”的地形，也不宜通过较宽的水面。
同时还应注意到，在导线两端点测量的气象数据对于整个导线有较好的代表性，以便提高气象改正的精度。
（11）导线应尽可能沿交通线布设，最好把导线点设在沿线的小山头上，及便于观测，避免造高标，又便于以后的扩展。
（12）要特别注意导线边所经过的地形，除适于测距外，还必须适于测角。
没有明显的旁折光影响，以避免水平角观测中系统误差。
为此，当导线沿山谷布设时，导线点不宜选在谷底，而应在较高处。
导线边不要旁依山坡，离开较长的山坡至少几十米。
（13）将电磁波测距所得的倾斜距离化为水平距离时，需进行距离的的改正计算。
（14）当根据电磁波测距的要求选点有困难时，可考虑设置偏心站，偏心距应不超过100m，如设偏心站不能取得可靠的测距结果时，可避开中间的不利地形，在导线边的一侧靠近中央处选一中间点，分段测距，然后归算导线边长。
两侧段与导线边夹角，一般应小于30°，最大的不得超过40°.
3.造标、埋石
按《规范》要求规格建造并埋设。
4.边长测量
一级导线边长测量观测两测回，一测回是指照准目标一次，读数四次，可根据仪器出现的离散程度和大气透明度坐适当增减，往返测回数各占总测回数的一半。
5.角度测量
（1）水平观测角
实用全站仪进行测角，水平角测四个测回，左右角各测二个测回。
当对观测的左右角折角分别取中数后，应按△=[左角]K中+[右角]中算出水平闭合差，其差值应不超过10″。
（2）垂直角观测
在导线上，每一方向用全站仪按中丝法测3各测回。
（注意仪器高和棱镜高的量取）
6.记录及计算
外业手簿的记录在专用表格中进行，记录与计算参考表格说明。
7.控制网数据处理
首先对外业数据严格检核，检核无误后录入电子表格，再用平差软件进行数据处理，计算出控制点的平面坐标和三角高程。
（二）水准测量
水准测量按二等或三等要求作业（根据仪器条件在每次实训时具体确定），水准网应布设成闭合或附合环、或网状形式。
1.二等水准测量的一般规定
为了消除或减弱各种水准测量误差的影响，精密水准测量作业时应遵循以下规定。
（1）工作开始前半小时，将水准仪置于露天阴影下，使仪器和空气温度一致，观测时用大白布伞遮蔽阳光，迁站时用白绸罩罩住仪器，以减小i角变化的影响。
（2）对微倾式水准仪：
观测前应测出倾斜螺旋的置平零点（标准位置）,并作标记：
观测中随着气温变化，应随时调整零点位置。
对自动安平水准仪的圆水准器，观测时须严格置平。
（3）在每一测站上，仪器距前、后水准标尺的距离应尽可能相等，这样就可以消除或减弱与距离有关的误差影响，例如i角误差、地球弯曲及折光差。
（4）观测时仪器三脚架的两腿应放置在乎行于水准路线的方向，另一腿则交替地在前进方向的左边和右边，以消除交叉误差的影响。
（5）在相邻两测站上要变换观测程序，即一站的观测程序为后、前、前、后，另一站的观测程序为前、后、后、前：
每一测段应进行往返测，往返测沿同二条路线，采用同样的尺承，以减弱仪器脚架和尺台（或尺桩）升沉的影响。
并可望在往返高差中数内得到进一步的减弱。
（6）为了消除折光误差的影响，测段的往测和返测要分别在上午和下午进行。
观测必须在日出后至少半个小时开始，日落前至少半个小时结束，中午前后约2.5小时内不得进行观测：
但可根据地区季节及气象情况适当增减中午间歇的时间。
观测时视线离地面要有一定高度。
（7）一个测段（即两个相邻水准标石之间的水准路线）应设置偶数测站，这样就可以消除一对水准标尺的零点不等差对高差的影响。
2.精度及测站限差要求
表九水准测量的测站限差
视线长（m）
视线高
前后视距差
前后视距累积差
同一标尺的读数差
同一测站的高差之差
上下丝平均值与中丝之差
二等
50
下丝读数≥0.3
1.0m
3.0
0.4mm
0.6mm
1.5mm
三等
75
三丝能读数
3.0m
6.0
2.0mm
3.0mm
——
3.精密水准测量的观测方法
（1）观测程序
往测在奇数测站：
1后视第一次（或基本分划）读数：
②前视第一次（或基本划分读数）③前视第二次（或辅助分划）读数：
④后视第二次（或辅助分划）读数。
以上观测程序简称为“后前前后”
往测在偶数站
1前视第一次（或基本分划）读数：
②后视第一次（或基本分划）读数③后视第二次（或辅助分划）读数。
④前视第二次（或辅助分划）读数
以上观测程序简称为“前后后前”
返测时，前后标尺互换位置，奇数偶数测站的观测程序与往测偶数奇数测站的观测程序相同，即奇数测站的观测程序是“前-后-后-前”，偶数测站的观测程序是“后-前-前-后”。
此外，为了确定仪器至水准标尺的距离，在进行读数①之前及读数②以后，都要读记上下视距丝的读数。
三等水准测量不分奇站，按后、前、前、后或后、后、前、前的观测顺序进行。
、
（2）一个测站上的操作步骤
在每天工作开始前，应检查圆水准器（或正交水准管）位置是否正确：
找出倾斜螺旋的标准位置，并作一记号。
每站的操作步骤为：
1面对后视（现观测的）水准标尺，使仪器的两脚沿水准路线方向，另一脚在观测员左手一边，先固定两脚，再调整另一脚的前后左右位置使圆水准器气泡大致居中。
然后用脚螺旋将圆水准器整置水平，这时望远镜转至任何方向，符合水准气泡两端影像偏离在1mm以内。
2照准后视水准标尺，转动倾斜螺旋使符合水准器气泡两端影像大致符合。
用下、上视距丝照准水准标尺的基本分划读取视距，读记标尺分划的三位数和测微分划尺上的一位数。
接着转动倾斜螺旋使气泡影像精密符合，并转动测微螺旋使楔形丝精确夹准水准标尺的基本分划，读标尺分划线三位数和测微分划尺的三位数。
读数时，标尺分划线的三位数和测微分划尺的数字要连贯读出。
3旋转望远镜照准前视水准标尺，利用倾斜螺旋使符合水准器影像精密符合，转动测微螺旋使楔形丝精确夹准水准标尺的基本分划，读取标尺分划线与测微分划尺的读数，然后按下、上视距丝读取视距，情况与②所述相同。
4用水平微动螺旋旋转望
升级会员 