张世杰gps测量实习报告剖析.docx

实 习 报 告2016-2017学年第一学期系 部：矿业与煤炭学院课程名称：GPS测量实习 专 业：测绘工程 姓 名：张世杰 学 号：1372143115内蒙古科技大学矿业与煤炭学院教务科制实习项目名称：GPS测量实习实习日期：2016年9月26日 实习地点：内蒙古科技大学一、实习目的 1、在实习过程中掌握N90型GPS的使用方法， 2、熟练使用CASS7.0成图系统 3、熟练使用HGO静态数据处理软件，学会如何处理GPS静态数据 4、进行几种GPS测量模式的实际操作锻炼，巩固和加深课堂学习的知识， 进一步了 解GPS的原理与应用二、测区概况测区位于内蒙古自治区包头市阿尔丁大街内蒙古科技大学内蒙古科技大学坐落在首批全国文明城市、美丽的草原钢城—包头，包头市地处内蒙古高原的南端，阴山山脉横贯市区中部，形成北部高原、中部山地、南部平原三个地形区域黄河流经该市南缘，而内蒙古科技大学处于包头市的南部，因而整个校区地势平坦，最大高差不超过5m该测区处于北方，降雨较少，气候干燥，适合用GPS进行测量。

三、使用设备 使用的设备有中海达公司的N 90型接收机四台，思拓力公司的S6型接收机三台因为接收机型号不同，不能一起混合使用，所以在测量静态的时候用中海达公司的N90型，测量RTK是用的是思拓力的S6型,以便熟悉两种仪器的用法测量中还用到脚架七个，基座八个，盒尺六个四、实习内容及过程4.1 GPS静态相对定位观测 采用GPS静态测量技术，在控制测量实习水准网和导线网的基础上布设一个GPS控制网具体实习内容包括：技术设计、选点、外业观测计划、外业观测、数据传输及格式转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结要求：(1)等级：基线观测按照国家E级网的技术要求进行观测，观测结果作为GPS数据解算和导线计算的起算数据；GPS网其余点的观测按照E级GPS网的技术要求进行观测；(2)控制网覆盖范围：内蒙古科技大学校园，GPS网与导线网构成闭合图形3)点数：6个；(4)平均点间距：300m；(5)选点：两个点作为已知点，形成异步环6)观测：包括GPS网站址环视图绘制，GPS设站和天线的整平、对中、安装，GPS接收机静态系统连接，GPS接收机静态系统参数设置，GPS接收机测站信息记录，GPS接收机静态数据采集与观测信息评价；(7)成果：以每人为单位，完成实习、选点、观测，每人分别制作一个点的点之记、进行数据处理和质量控制，并提交各自的结果。

4.2测绘区域踏勘和GPS控制点布设 测绘区域踏勘和GPS控制点布设测绘区域的选取和控制点的布设直接关系到观测数据质量的好与坏，因此测绘区域踏勘和GPS控制点布设就极为重要，因此我们必须遵守以下原则：（1）选点：必选点（4个），分别为基线端点及其备用点；余下2个点自定，但至少应选取6个GPS点，构成结构良好的闭合网形且平均边长间距大致为300m；（2）观测点视场开阔，围障碍物高度角>10゜~15゜（3）点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)其距离不小于200m；远离高压输电线，其距离不得小于50m以避免电磁场对GPS信号的干扰4）点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方5）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6）当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及现标是否安全可用性作检查，符合要求方可利用此过程在老师的带领下，我们依次寻找校园内各个控制点，符合要求的记录并做好标记4.3静态相对定位观测方位设计 GPS网应根据测区实际需要和布网状况进行设计：（1）GPS网的点应有二点以上的点相互通视，有利于常规测量施测时的应用；（2）在布网设计中应顾及原有的测绘成果以及各种大比例尺地形图的沿用（3）为求定GPS点在地面坐标系的坐标，应与附近的国家高级控制点联测，联测点数不应少于2个；（4）GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附合线路形式构成。

各等级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合下表规定：等级三等四等一级闭合环或附合路线的边数（条）≤8 ≤10 ≤10各等级GPS网中卫星高度角、有效观测卫星数、时段长度、数据采集间隔、PDOP应符合下表规定： 观测作业要求：每时段采集数据前，作业员应量取天线高，查看此时段的接收卫星数、卫星号、故障情况；一个时段观测过程中不得进行关闭接收机又重新启动、进行接收机初始化（发现故障除外）、改变卫星高度角、改变数据采集间隔、改变天线位置；观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号；观测时不应在接收机旁使用和对讲机，避免干扰卫星信号；在观测过程中应保证接收机正常工作，数据记录正确，每天观测结束后，应及时将数据输出到计算机硬、软盘上，确保观测数据不会丢失本次测量采用边点混合式进行GPS静态相对定位，考虑到数据精度，最终的GPS网示意图如下：4.4 观测工作 观测工作观测过程中应注意的事项:(1)一个时段观测中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试改变卫星高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等；(2)观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号；(3)雷雨过境时应关机待测，并卸下天线以防雷击；(4)不可踩到和碰到接收机数据电缆和天线电缆，以防人为信号失锁，记录数据丢失，电缆折断甚至控制器死机；(5)每一时段开始前，应查看电池电压，判断是否满足本时段观测；(6)测前应保证接收机有足够的存贮空间，以及避免手簿系统故障或中断造成数据丢失；(7)观测中应保证接收机工作正常，且记录完整无误，经检查所有规定作业项目全部完成后方可迁站；(8)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；(9)及时充电；观测步骤如下：1、安置仪器在选好的观测站点上安放三脚架，小心打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在测点上对中、整平基座。

从仪器箱中取出接收机，将其安放在对中器上，并将其锁紧2、量取由地面中心位置量至天线边缘的斜距各观测时段观测前、观测中和观测后各量取一次仪器高，最后取其平均值3、启动仪器，接通GPS电源，指示灯显示电池电量，3秒钟后，屏幕显示卫星状态；如果卫星被锁定，卫星灯闪烁，当出现5颗以上的卫星被锁定后，可以进行静态测量；保存基础信息，并且显示数据正在记录4、GPS静态观测设计由六个点组成的GPS网，其中至少2个测站为校园内已知点，观测两个时段，每时段同步观测时间不少于45分钟按照要求填写记录表5、结束观测按结束键结束每测段观测，全部观测工作结束后长按电源键关机，把仪器从三脚架上取下，装箱4.5观测数据处理 静态数据处理的一般步骤包括：（1）新建项目并设置坐标系统；（2）导入数据,并编辑文件天线高信息；（3）.基线解算并根据残差信息进行调整，直到基线质量合格；（4）网平差输入控制点信息后，完成自由网平差->84约束平差->当地三维约束平差或二维约束平差；（5）导出各种解算报告报告见附本4.6、RTK碎步点测量4.6.1、GPS-RTK碎步点采集 采用GPS-RTK测量方法进行碎步点采集具体内容包括：仪器架设、基准站设置、流动站设置、外业观测、数据传输、数据编辑、点校正、四参数。

4.6.2、 RTK原理 RTK是实时动态测量，其工作原理可分为两部分阐述一、实时载波相位差分 我们知道，在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响，为了消除这些误差源，必须使用两台以上的GPS接收机同步工作GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分解算那么对于RTK测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算也就是说，两台接收机（一台基准站，一台流动站）都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号（或载波相位差分改正信号）发射出去；那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系在这一过程中，由于观测条件、信号源等的影响会有误差，即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm二、坐标转换 空间相对位置关系不是我们要的最终值,因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系,所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。

这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出它们的高程坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况从上面可以看出，RTK的测量精度包括两个部分，其一是GPS的测量误差，其二是坐标转换带来的误差 4.6.3、外业作业过程在作业过程中，通常的使用方法为：（1）架设基准站、设置好GPS主机工作模式；（2）打开手簿软件、连接基准站、新建项目、设置坐标系统参数、设置好基准站参数，使基准站发射差分信号；（3）连接移动站，设置移动站，使得移动站接收到基准站的差分数据，并达到窄带固定解；（4）移动站到测区已知点上测量出窄带固定解状态下的已知点原始坐标；（5）根据已知点的原始坐标和当地坐标求解出两个坐标系之间的转换参数（6）运用坐标转换参数，则RTK测出的原始坐标会自动转换成当地坐标；（7）到另外你至少一个已知点检查所得到的当地坐标是否正确；（8）在当地坐标系下进行测量，放样等操作，得到当地坐标系软件介绍及简易操作流程6下的坐标数据；（9）将坐标数据在手簿中进行坐标格式转换，得到想要的坐标数据格式；（10）将数据经过软件传输到电脑中，进行后续成图操作。

其中RTK野外作业的主要步骤为：设置基准站、求解坐标转换参数、碎部测量、点放样、线放样由于大部分情况下使用的坐标系都为国家坐标系或地方坐标系，而GPS所接收到为WGS-84 坐标系下的数据，因此如何进行坐标系统的转换成为RTK使用过程中的很重要的一个环节一般情况下，可以根据已知条件的不同而使用不同的坐标转换方法，主要转换方法有：平面四参数转换+高程拟合、三参数转换、七参数转换、一步法转换、点校验，而碎部测量、点放样、线放样在不同参数模式下操作方法大概相同基准站可架设在已知点或未知点上（注：如果需要使用求解好的转换参数，则基准站位置最好和上次位置要一致，打开上次新建好的项目，在设置基准站，只需要修改基准站的天线高，确定基准站发射差分信号，则移动站可直接进行工作，不用重新求解转换参数）基准站架设点必须满足以下要求：a、高度角在15度以上开阔，无大型遮挡物；b、无电磁波干扰（200米内没有微波站、雷达站、信号站等，50米内无高压线）；c、在用电台作业时，位置比较高，基准站到移动站之间最好无大型遮挡物，否则差分传播距离迅速缩短；d、至少两个已知坐标点 （已知点可以是任意坐标系下的坐标，最好为三个或三个以上，可以检校已知点的正确性）；e、不管基站架设在未知点上还是已知点上，坐标系统也不管是国家坐标还是地方施工坐标，此方法都适用。

4.6.4、检查和测量 计算完转换参数后， 建议到。