《GPS测量原理及应用》设计.docx
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《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/T18314-2001全球定位系统GPS规范
三､测区概况
3.1地形条件
重庆交通大学,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
①点位应设在平坦､易于安装接受设备､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信号被遮挡或被障碍物吸收
③点位应远离大功率无线电发射源和高压输电线
④地面基础稳定,易于点的保存
⑤网形应有利于同步观测边､点联结
⑥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
4.3GPS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BL2000GPS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:
2011.6.20
§1.2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:
0.000000Y加常数:
500000.000000
中央纬度:
0中央子午线:
108:
0:
0
§2WGS-84三维无约束平差
§2.1平差参数
参考因子:
1.02χ平方检验（α=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
1
0001→0004.1735
-290.9912
-239.3194
279.8487
469.3239
0.0033
-0.0004
0.0006
0.0030
0.0017
1:
144122
2
0001→0006.1735
-126.3234
-277.9903
451.5463
545.0965
0.0037
0.0006
-0.0037
-0.0054
-0.0027
1:
145423
3
0002→0006.1735
-160.6163
-174.4480
257.5870
350.1154
0.0041
0.0000
0.0000
0.0000
-0.0000
1:
86056
4
0003→0006.1672
-0.6644
-110.7758
213.5877
240.6063
0.0021
0.0000
0.0000
0.0000
-0.0000
1:
117113
5
0003→0008.1704
298.6192
159.4640
-148.5910
369.7045
0.0029
0.0003
-0.0002
-0.0002
0.0002
1:
128871
6
0003→0009.1704
166.7765
257.8258
-379.5783
488.2297
0.0057
-0.0011
0.0013
0.0008
-0.0003
1:
86227
7
0004→0006.1735
164.6678
-38.6709
171.6976
241.0207
0.0032
-0.0009
0.0027
0.0018
0.0003
1:
74994
8
0005→0006.1672
189.8875
54.8297
6.6800
197.7579
0.0109
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
1:
18185
9
0008→0009.1704
-131.8427
98.3618
-230.9873
283.5713
0.0056
0.0010
-0.0010
-0.0006
-0.0003
1:
50791
10
0009→0010.1703
-241.4182
-25.3795
-80.9355
255.8856
0.0133
0.0000
0.0000
-0.0000
-0.0000
1:
19242
11
0009→0011.1703
-318.3176
114.0532
-363.3523
496.3457
0.0098
0.0000
0.0000
-0.0000
0.0000
1:
50777
§2.3T检验列表
基线名
T-X
T-Y
T-Z
0001→0004.1735
0.0797
0.0910
0.5142
0001→0006.1735
0.1255
0.4129
0.7099
0002→0006.1735
0.0000
0.0000
0.0000
0003→0006.1672
0.0000
0.0000
0.0000
0003→0008.1704
0.0748
0.0371
0.0449
0003→0009.1704
0.1364
0.0814
0.0928
0004→0006.1735
0.1896
0.4010
0.4260
0005→0006.1672
0.0000
0.0000
0.0000
0008→0009.1704
0.1324
0.0679
0.0833
0009→0010.1703
0.0000
0.0000
0.0000
0009→0011.1703
0.0000
0.0000
0.0000
§2.4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）
1
0001
29:
29:
24.88888N
106:
33:
57.28288E
234.6893
0.0043
0.0019
0.0018
0.0034
2
0002
29:
29:
32.11494N
106:
33:
57.15861E
235.2775
0.0047
0.0018
0.0018
0.0039
3
0003
29:
29:
33.60531N
106:
34:
03.52384E
243.5155
0.0030
0.0013
0.0013
0.0023
4
0004
29:
29:
35.14066N
106:
34:
10.16981E
245.0204
0.0039
0.0014
0.0018
0.0032
5
0005
29:
29:
41.12332N
106:
34:
12.05702E
254.5198
0.0101
0.0060
0.0058
0.0059
6
0006
29:
29:
41.33769N
106:
34:
04.72009E
256.4185
0.0030
0.0013
0.0013
0.0023
7
0008
29:
29:
28.32237N
106:
33:
51.21083E
229.2945
0.0035
0.0013
0.0016
0.0029
8
0009
29:
29:
19.68430N
106:
33:
54.86091E
230.3692
0.0045
0.0014
0.0017
0.0040
9
0010
29:
29:
16.68472N
106:
34:
03.71915E
229.2721
0.0127
0.0075
0.0063
0.0081
10
0011
29:
29:
06.21379N
106:
34:
04.97927E
225.6820
0.0098
0.0048
0.0039
0.0077
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｡
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