静态gps-rtk实习报告.doc

静态 GPS控制测量实习报告第一部分 实习概述一、实习目的通过实习进一步深入了解 GPS 原理以及在测绘中的应用,巩固课堂所学的知识熟练掌握 GPS 仪器的使用方法,学会 GPS 进行控制测量的基本方法并掌握GPS 数据处理软件的使用方法二、实习地点：内蒙古科技大学三、实习内容：对学校进行 RTK 静态控制测量四、作业依据及参考资料 GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》 CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》 CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》 CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》 CJJ 8-99《城市测量规范》五、测区概况 内蒙古科技大学校园，位于内蒙古包头市阿尔丁大街 7号，测区为内蒙古科技大学整个主校区测区地物主要对象为教学楼、师生住宿楼、植被、电力及通讯设备、供、排灌网络，文体设备等六、静态测量实习方案 1 布网方案 采用三台或四台 GPS接收机，按边连式、点连式或混合式的布网形式布设GPS控制网，等级为 D级2 坐标系统、高程系统和时间系统 GPS基线向量为 WGS-84坐标系，GPS 网平面平差成果为西安 1980坐标系坐标或 1954北京坐标系坐标，并转换为测区相应的独立坐标系坐标。

高程系统采用 WGS-84大地高系统、1985 国家高程基准或 1956年黄海高程系统 时间系统采用北京时间系统或 UTC时间系统 3 测区已有的大地控制成果 测区如有已知的国家高等级三角点，可考虑联测国家高等级点，将 GPS网点的坐标转换到国家坐标系中如无已知的国家高等级三角点，则采用测区独立坐标系统 4 控制网的起算数据 本次实习 GPS控制网可考虑利用国家等级点 2个（据实际情况而定） ，国家等级点必须有西安 1980坐标系坐标或 1954北京坐标系坐标，作为本次实习GPS控制网的起算数据 如无已知的国家高等级三角点，则采用测区中任意两点的独立坐标作为本次实习 GPS控制网的起算数据，独立坐标系可选用已建成的地方独立坐标系，也可以在实习时自己建立 第二部分 GPS 测量原理及测量方法一、GPS 定义全球定位系统 GPS （ Global Position System ） , 是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统 , 可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息 2、GPS 系统的组成 1、空间卫星部分。

由 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星 2、地面控制部分其由 1 个主控站， 5 个监控站和 3 个注入站组成 3、用户接收机部分 GPS 接收机的基本类型分导航型和大地型大地型接收机又分单频型 （ L1 ）和双频型（ L1 ， L2 ） 三、 GPS 定位原理 1）绝对定位原理 利用 GPS 进行绝对定位的基本原理为：以 GPS 卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量 为基础，并根据卫星的瞬时坐标（ XS ,YS ,ZS ），以确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置 设接收机天线的相位中心坐标为（ X,Y,Z ），则有： 　　　　 式(1.1)卫星的瞬时坐标（ XS ,YS ,ZS ）可根据导航电文获得，所以式中只有 X 、 Y 、 Z 三个未知量，只要同时接收 3 颗 GPS 卫星，就能解出测站点坐标（ X,Y,Z ）可以看出， GPS 单点定位的实质就是空间距离的后方交会 2）相对定位原理 GPS 相对定位，亦称差分 GPS 定位，是目前 GPS 定位中精度最高的一种定位方法其基本定位原理为：如图 7-22 所示，用两台 GPS 用户接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的 GPS 卫星，以确定基线端点（测站点）在 WGS-84 坐标系中的相对位置或称基线向量。

四、外业观测步骤1、在校园已选好的点位上架设三角架，严格对准整平，安置 GPS接收机，记录每个点上的接收机号与对应的测站点号，在一个测段的开始、中间、结束分别在 120度的三个方向上量取仪器高并记录2、开机，在观测手簿上记录开机时间每一个时段观测 45分钟左右观测过程中不要碰接收机和脚架，观测者离接收机一定的距离，而且不使用干扰卫星信号的通讯设备，比如等3、关机，记录关机时间，再次量取天线高，和开机前量取的天线高比较，两次误差≤3mm，记录在手簿上，若两次量取的天线高≤3mm，求其平均值，作为最后天线高，若两次天线高误差超限，查明原因，记录在手簿上第三部分 GPS 静态控制与 GPS数据处理一、GPS 网的网形设计此次 GPS静态测量共有 6台接收机GPS 网型设计，应该遵循以下原则：1）GPS 应根据测区需要和交通进行设计GPS 网中点与点之间不要求通视，但考虑加密时的应用，每点应有一个以上的通视方向2）在布网设计中应考虑到原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，宜采用原有坐标系统对凡是符合 GPS网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石3）GPS 网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用符合线路形式构成。

4）为求得 GPS点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系选定起算数据和联测原有地方控制点若干个5）为了求得 GPS网点的正常高，应进行水准测量的高程联测二、 外业观测（1）外业观测的方法D级 GPS控制网应按照《全球定位系统城市测量技术规程》的要求进行，其内容如上表观测技术要求2）外业观测要求① 观测组应严格按作业调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，当情况有变化时应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划②每一时段开机前后应各自量取一次天线高，两次量得的天线高不大于1mm，取平均值作为最后天线高，取平均值作为最后结果，并及时输入测站名，观测时段号等信息，接收机方向还应当一致，仪器正常工作后，作业人员及时逐项填写测量手簿中的各项内容③观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受到震动和被移动，防止人为和其它物体靠近天线遮挡卫星信号④接收机在观测的过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电⑤每日观测结束后，应及时将数据转存到计算机上，确保观测数据不丢失，同时应进行当天的基线计算，记录雨，晴，阴，云等天气情况⑥观测人员应严格按手薄内容进行详细记载，不得错记，不得漏记，严禁伪造。

三、外业观测步骤 1、在校园已选好的点位上架设三角架，严格对准整平，安置 GPS接收机，记录每个点上的接收机号与对应的测站点号，在一个测段的开始、中间、结束分别在 120度的三个方向上量取仪器高并记录2、开机，在观测手簿上记录开机时间每一个时段观测 45分钟左右观测过程中不要碰接收机和脚架，观测者离接收机一定的距离，而且不使用干扰卫星信号的通讯设备，比如等3、关机，记录关机时间，再次量取天线高，和开机前量取的天线高比较，两次误差≤3mm，记录在手簿上，若两次量取的天线高≤3mm，求其平均值，作为最后天线高，若两次天线高误差超限，查明原因，记录在手簿上四、GPS 测量数据处理（1） 数据传输在进行基线解算时，首先需要读取原始的 GPS观测值数据一般来说，各接收机厂商随接收机一起提供的数据处理软件都可以直接处理从接收机中传输出来的 GPS原始观测值数据，而由第三方所开发的数据处理软件则不一定能对各接收机的原始观测数据进行处理，要处理这些数据，首先要进行格式转换目前，最常用的格式是 RINEX格式，对于按此种格式存储的数据，大部分的数据处理软件都能直接进行处理2）数据预处理在读入了 GPS观测值数据后，就需要对观测值数据进行必要的检查，检查的项目包括：测站名、点号、测站坐标、天线高等。

对这些项目进行检查的目的，是为了避免外业操作时的误操作然后是设定基线解算的控制参数，基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算，设定基线解算的控制参数时基线解算是的一个重要环节，通过控制参数的设定，可以实现基线的精化处理GPS 基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量GPS 基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而 GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性GPS 基线向量是 GPS同步观测的直接结果，也是进行 GPS网平差，获取最终点位的观测值若在某一历元中，对 k颗卫星数进行了同步观测，则可以得到 k-1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为 l则整周未知数的数量为 l-1在进行基线解算时，电离层延迟和对流层延迟一般并不作为未知参数，而是通过模型改正或差分处理等方法将它们消除因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数量为 3；另一类是整周未知数参数（ m为同步观测的卫星数），数量为 五、GPS 基线向量解算各级 GPS控制网基线解算可采用随机配备的商用软件或经有关部门试 验鉴定过的基线解算软件进行 GPS基线向量解算。

基线解算后应按以下指标进行质量检核1）重复基线长度较差 ds应满足下式要求：式2sd（3.1）2）同步环坐标分量及环线全长闭合差应满足下式要求：5/)(22sbanwxy /)(22sz式(3.2)53banw3）异步环坐标闭合差应满足下式要求： 22)(sx3banwy式(3.3) 22)(sz式中：n：闭合环边数；σ：相应级别规定的精度（按实际平均边长计算）六、基线向量解算结果分析基线解算完毕后，基线结果并不能马上用与后续的处理，还必须对基线的质量进行检验，只有质量合格的基线结果才能用于后续处理，如果不合格，则需要对基线进行重新解算或重新测量基线的质量检验需通过RATIO、RDOP、RMS、同步环闭合差、异步环闭合差和重复基线较差来进行基线质量控制指标：1）数据删除率：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阙值时，则认为该观测值包含有粗差，则需要将其删除被删除观测值的数量与观测值总数的比值，就是所谓的数据删除率它的实质是从某一方面反映了 GPS原始观测值的质量数据删除率越高，说明数据的质量越差2）RATIO：RRATIO= ,显然，RATIO≥1.0最 小次 最 小 RMS/RATIO实质反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性，这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件的好坏有关。

3）RDOP：指得是在基线解算时待定参数的协因数阵的迹（ ）的平方trQ根，即 值的大小与基线位置和卫星在空间的几何分布12RDOPtrQRP及运行轨迹有关，当基线位置确定后，RDOP 值就只与观测条件有关了，而观测条件又是时间的函数，因此，实际上对于某条基线向量来说，其 RDOP值的大小与观测时间段有关RDOP 的实质是表明了 GPS卫星的状态对相对定位的影响，即取决于观测条件的好坏，它不受观测值质量的影响4）RMS：即均方根误差(Root Mean Square)，即式(3.4)1nVRMST其中，V 是观测值的残差 P 是观测值的权 N 是观测值的总数RMS的实质是表明了观测值的质量，观测值质量越好，RMS 越小，反之，观测值质量越差，则 RMS越大，它不受观测条件（观测期间卫星分布图形）的好坏的影响依照数理统计的理论观测值误差落在 1.96倍 RMS范围内的概率是 95%5）同步环闭合差：是由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差由于同步观测基线间具有一定的内在联系，从而使得同步环闭合差在理论上应总是为0的，如果同步环闭合差超限，则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的，但反过来，如果同步环闭合差没有超限，还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均是合格的。