GPS控制网关键技术总结.doc

GPS平面控制网技术总结 班级：测绘工程091班姓名：李天赐学号：03227学校：兰州交通大学目 录GPS平面控制网技术总结21 概况21.1测区已有控制资料及运用状况21.2 坐标系统和高程系统22 GPS控制网布设22.1 GPS控制网布设方案及规定32.2 选点、埋石32.3 GPS网重要指标33 GPS外业数据采集33.1所用仪器33.2 仪器检查33.3 GPS测量作业基本技术规定43.4 作业过程44 GPS基线向量解算及检核44.1 GPS基线向量解算44.2 精度记录55 GPS网平差解决55.1 无约束平差55.2 约束平差56. 结论57 提交资料68 体会6GPS平面控制网技术总结1 概况GPS卫星定位技术是一项多功能、高效、迅速、省时和高精度定位技术，已在国内外测量界得到推广和应用，特别在都市控制测量、工程测量和地籍测量中得到广泛应用。为了满足我院测绘工程专业学生教学实习和学院建设需要，在兰州交通大学校园内建立了D级GPS控制网。该控制网使用3台Unistrong双频GPS接受机进行外业观测。本控制网运用此前埋设控制点，由学生完毕选点、网技术设计、外业观测、数据解决工作，先后历时7天，于12月16日前完毕所有工作。1.1测区已有控制资料及运用状况（1）已收集到地形图资料有校园示意图。（2）控制点资料。测区内已经收集到控制点资料有：地方独立坐标系下GPS D级点2个。其坐标数据如表1所示：表1 已知点坐标和高程点名X(m)Y(m)H(m)备注GPS1-178.807404.405-0.923GPS D级点GPS2-346.8651243.5275.067GPS D级点1.2 坐标系统和高程系统测区位于高斯3度投影带第34带，中央子午线经度为102。平面坐标系采用地方独立坐标系，投影面为参照椭球体；高程系统采用1985国家高程基准。2 GPS控制网布设2.1 GPS控制网布设方案及规定（1）以D级GPS控制网作为首级控制，本GPS控制网以同步环为基本单元，采用边连接方式布网，将2个已知点和2个待定点连接成如下网形：（网型附后）（2）D级GPS控制网最长边为294.603m,最短边为136.848m，平均边长为225.976m。图形构造较好。本网共布设4个点，其中2个已知点为兰州交通大学地方独立坐标系下D级GPS点，2个未知点为D级GPS点。（3）GPS控制网中联测了2个地方独立坐标系下D级GPS点，以便将GPS定位成果转换至地面坐标系时作为起算数据。2.2 选点、埋石在测区范畴内共布设了12个控制点，选取其中4个点作为D级GPS点，在点位选取上重要考虑点位分布合理，密度均匀，并且便于直接使用。依照GPS测量规范规定，一方面充分运用原有控制点点位标石；另一方面点位应选在视野开阔、点位周边高度角不不大于15度以上天空无障碍物（如树林、高楼、水塔及高程建筑物等）地方；无强烈反射无线电波金属或其他障碍物或大范畴水面，点位远离强功率电台、电视发射塔、微波中继站、高压变电所等规定。因而，咱们将4个GPS点布设在校园内人行道、交叉路口上等适本地方，每个点位均做到稳固可靠，便于到达，使用以便，可长期保存。各点均已埋设标石，各GPS点位见网图和点之记。2.3 GPS网重要指标E级网共设计9个测点，其中已知点2个，新建GPS点7个。共设计6个时段，设站1次有2个，设站2次有5个，设站3次有2个，重复设站次数为2，不不大于规范规定1.6规定。网型构造重要指标见表2。表2 D级GPS控制网网型构造重要指标总点数基 线总 数独 立基线总数必 要基线总数多 余观测数复 测基线数同步环个 数观 测时段数4184 3 3333一次设站点数二次设站点数三次设站点 数边长/km最长边最短边平均边长2220.2940.13680.22593 GPS外业数据采集3.1所用仪器使用3台高精度测量型静态中3台Unistrong双频GPS 接受机以静态定位方式进行同步观测。该机具备12个通道、测量相量为L1载波相位，其内存为64MB，采样间隔设为15秒，标称精度5mm+1pmmD，D以Km计为单位。3.2 仪器检查3.2.1 GPS接受机检视仪器在使用前，按规程规定项目，分别按普通检视和实地检查进行了全面检查。3.2.2 普通检视（1）接受机及天线型号应对的，主机与配件齐全；（2）接受机及天线外观应良好，各部件及附件完好；（3）设备使用手册及后解决软件手册及软盘齐全。3.2.3 通电检查（1）各信号灯工作正常；（2）按键和显示系统正常；（3）接受机锁定卫星时间快慢，接受机信号强弱及信号失锁状况正常。3.2.4 实测检查在GPS接受机完毕了普通检视和通电检查后，又进行了实测检查，经计算符合规定。3.2.5 用于天线基座光学对点器在作业过中进行了经常性检查，以保证对中精确性。3.3 GPS测量作业基本技术规定GPS测量作业基本技术规定如表3所示。表3 基本技术规定同步观测有效卫星数4卫星截止高度角15数据采样间隔10-30秒观测时段长度40分钟点位几何PDOP图形强度因子6重复测量至少基线数5%平均重复设站次数1.6天线对中精度普通标志2mm3.4 作业过程3.4.1观测前准备 （1）每天出发前检测电池容量与否充分，并携带备用干电池。仪器及其附件应携带齐全。（2）作业前应检测接受机内存与否充分。3.4.2 天线安顿：严格对中、整平，对中误差不大于2mm。外业记录涉及：测量员、点名、点号、观测日期、观测起止时间、天线高等基本要素。3.4.3 观测：同步观测健康卫星数4，卫星高度角15，数据采样率为15秒，观测时段长度依照观测精度批示灯规定拟定，当边长10公里时，观测精度批示灯闪两下即可，点位几何PDOP图形强度因子6。 3.4.4 量取仪器高：测前测后分别在个3个方向（每个方向间夹角为120度）量取仪器高，互差不大于3mm。取其中数作为测前测后仪器高，然后取测前测后平均值作为最后成果。3.4.5测站间联系测站间用对讲机联系，同步开机，接受机开始记录数据后，作业员要经常观测卫星个数、记录状况、电池电量和精度批示灯等，只有各测站精度批示灯都亮并符合规定后；才干结束观测，但时间不能少于60分钟。4 GPS基线向量解算及检核4.1 GPS基线向量解算GPS基线向量计算采用Spectra Precision Survey Office随机软件进行基线解算和数据解决。对当天采集数据在当天晚上及时地传播到计算机中，并检查外业记录和输入点号、点名、测前和测后天线高度与否有误。对同步环、异步环（独立边构成闭合环）、闭合差及复测基线进行检查，以便发现不合格成果，发现超限时应分析查明因素，依照状况决定裁减、重测或补测办法。该网各条基线均符合精度规定。4.1.1基线解算中起算点坐标为宿迁地方独立坐标系下GPS D级点。4.1.2本网采用符合规定双差固定解作为基线解算最后成果。4.1.3基线解算内容涉及解求当天时段所有同步基线，并进行同步环检查工作，以检查外业数据对的性和可靠性，并进行不同步段间基线比较，涉及异步环检查和复测基线比较，以检查不同步段间外业数据一致性，以便检查出基线观测数据中与否存在粗差。4.1.4同一时段观测值基线解决中，数据剔除率为10%，规范规定其值宜不大于10%,D级网共观测基线18条，实际参加平差为14条。4.2 精度记录全网基线解算后，计算出同步环、异步环和复测基线闭合差及其限差。4.2.1同步环闭合差D级网共生成52个同步环，各环闭合差4.2.2异步环闭合差4 .2.3复测基线闭合差环边3环数52通过数0未通过次数52长度(m)水平(m)垂直(m)PPM通过/未通过原则1最佳0.0020.0005.195最坏0.0310.06590.234平均环716.5150.0120.02641.362原则误差43.9740.0300.00827.113由以上记录数据知，兰州交通大学GPS测量控制网外业观测数据质量较好。5 GPS网平差解决5.1 无约束平差 为全面考察GPS网内部符合精度，一方面进行无约束平差，以符合各项质量检查规定独立基线构成闭合图形和三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，进行GPS网无约束平差。 经无约束平差检查，没有明显粗差。5.2 约束平差5.2.1 起算点选用由于宿迁地方独立坐标系下2个已知点精度较高，故D级网选用这2个已知点作为起算点，作为强制约束固定值，也可作为加权观测值统一进行二维约束平差。网中2个待定点坐标和高程已知，平差得到点坐标可以与之比较。平差计算采用随机软件完毕。 选用独立基线构成GPS网，进行网二维约束平差计算。5.2.2二维约束平差后记录成果二维约束平差后记录成果如下：D级网点位精度点号半长轴 (m)半短轴 (m)方位角GPS10.0040.003158GPS20.0050.003155GPS30.0040.002159GPS40.0040.003164 由上表可知：D级网点位精度较好。6. 结论（1）第五小组GPS网从点位普查、选点、埋石、外业数据采集到数据解决历时2天，其效率是常规办法难以达到。（2）学院D级GPS网平均边长为225.976m，进行二维约束平差后，其最大点位中误差为1.8mm，其最弱边相对中误差为1/115165，满足D级网精度规定。7 提交资料（1）技术总结。（2）GPS网布设图。（3）GPS外业观测记录（测量手簿）。（4）GPS基线解算成果。（5）学院GPS网地方坐标系坐标成果。8 体会在这次实习中，咱们学到了不少东西，每次实习都会让咱们懂得诸多课本学不到知识，让咱们跟多理解实践中应当怎么做，如何做，遇到困难如何解决，如何可以做更好，如何可以更以便快捷完毕任务，我这次制作是国家D级GPS，我更全面理解了GPS控制网制作过程，在实习过程中，也养成了小组分工和合伙精神，良好团队精神可以有很大效率提高，以及工作愉悦，可以让人更好完毕任务质量。通过这次学习，咱们学到了诸多知识，合伙交流知识和熟悉了GPS运用。特别是遇到困难时，解决问题精神GPS网略图基线解决报告观测开始到解类型水平精度(m)垂直精度(m)大地方位角椭球距离(m)D高度(m)GPS4 - GPS1 (B34) GPS1 GPS4 固定 0.004 0.005 3031721 218.249 1.448 GPS4 - GPS1 (B32) GPS1 GPS4 固定 0.040 0.045 3031705 218.229 1.400 GPS3 - GPS1 (B28) GPS1 GPS3 固定 0.010 0.013 3291026 294.515 3.630 GPS3 - GPS1 (B24) GPS1 GPS3 固定 0.011 0.014 3291026 294.513 3.631 GPS3 - GPS1 (B36) GPS1 GPS3 固定 0.004 0.005 3291028 294.509 3.647 GPS2 - GPS1 (B23) GPS1 GPS2 固定 0.010 0.013 115853 242.893 6.087 GPS2 - GPS1 (B22) GPS1 GPS2 固定 0.022 0.028 115902 242.892 6.083 GPS2 - GPS1 (B19) GPS1 GPS2 固定 0.023 0.032 115913 242.896 6.043 GPS4 - GPS3 (B35) GPS4 GPS3 固定 0.004 0.006 131910 136.794 2.209 GPS3 - GPS2 (B31) GPS3 GPS2 固定 0.010 0.014 942045 201.925 2.461 GPS3 - GPS2 (B26) GPS3 GPS2 固定 0.010 0.014 942045 201.925 2.461 GPS3 - GPS2 (B27) GPS3 GPS2 固定 0.010 0.014 942045 201.925 2.461 GPS3 - GPS2 (B30) GPS3 GPS2 固定 0.010 0.014 942045 201.925 2.461 GPS2 - GPS4 (B33) GPS2 GPS4 固定 0.004 0.007 2430950 260.985 -4.643 验收概要已解决合格标志失败14 14 0 0 GPS点派生用于计算点测量数据：GPS2 精度置信水平：95% GPS矢量平均矢量限差 (m) 最大平均水平限差：0.050 最大平均垂直限差：0.080GPS4 GPS2水平精度(m) 垂直精度(m) 长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) GPS2 - GPS4 (PV33)0.004 m0.007 m261.087 m210.695 m119.081 m-97.946 mGPS3 GPS2长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) 平均：201.987 m-198.254 m-37.081 m-10.916 m：0.000 m0.000 m0.000 m残差水平(m) 垂直(m) 3D(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS3 - GPS2 (PV31)0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS3 - GPS2 (PV26)0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS3 - GPS2 (PV27)0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS3 - GPS2 (PV30)0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m数据水平精度(m) 垂直精度(m) 长度(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS3 - GPS2 (PV31)0.010 m0.014 m201.987 m-198.254 m-37.081 m-10.916 mGPS3 - GPS2 (PV26)0.010 m0.014 m201.987 m-198.254 m-37.081 m-10.916 mGPS3 - GPS2 (PV27)0.010 m0.014 m201.987 m-198.254 m-37.081 m-10.916 mGPS3 - GPS2 (PV30)0.010 m0.014 m201.987 m-198.254 m-37.081 m-10.916 mGPS1 GPS2长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) 平均：243.029 m-16.939 m-143.254 m195.587 m：0.004 m0.010 m0.011 m残差水平(m) 垂直(m) 3D(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS2 (PV23)0.005 m0.009 m0.011 m-0.003 m-0.009 m-0.004 mGPS1 - GPS2 (PV22)0.007 m0.005 m0.009 m0.007 m-0.006 m0.001 mGPS1 - GPS2 (PV19)0.018 m0.035 m0.040 m0.011 m0.030 m0.023 m数据水平精度(m) 垂直精度(m) 长度(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS2 (PV23)0.010 m0.013 m243.027 m-16.936 m-143.245 m195.591 mGPS1 - GPS2 (PV22)0.022 m0.028 m243.025 m-16.945 m-143.248 m195.586 mGPS1 - GPS2 (PV19)0.023 m0.032 m243.029 m-16.950 m-143.284 m195.564 m坐标来源东距(m) 北距(m) 高程(m) 高度(m) 已平差（全局）0.213 m-0.683 m1492.813 m1492.813 m全局(GPS23420.11O)0.000 m0.000 m1494.193 m1494.193 m全局(GPS23421.11O)0.000 m0.000 m1494.193 m1494.193 m全局(GPS23423.11O)0.211 m-0.683 m1492.804 m1492.804 m点合成坐标：GPS1 东距北距高程高度-50.220 m-238.286 m1486.723 m1486.723 m数据用来计算状态D东(m)D北(m)距离（水平）(m)D高程(m)D高度(m)已平差（全局）NEeh启用0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS2 GPS1启用-0.003 m0.000 m0.003 m-0.012 m-0.012 mGPS3 GPS1启用0.000 m-0.002 m0.002 m0.000 m0.000 mGPS4 GPS1启用0.002 m0.001 m0.002 m0.002 m0.002 m全局(GPS13420.11O)启用0.003 m-0.092 m0.092 m-3.224 m-3.224 m全局(GPS13423.11O)启用3.627 m-6.694 m7.613 m-15.215 m-15.215 m全局(GPS13422.11O)启用0.126 m-1.806 m1.810 m-5.421 m-5.421 m全局(GPS13421.11O)启用0.003 m-0.093 m0.093 m-3.224 m-3.224 m用于计算点测量数据：GPS1精度置信水平：95% GPS矢量平均矢量限差 (m) 最大平均水平限差：0.050 最大平均垂直限差：0.080GPS2 GPS1长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) 平均：243.029 m16.939 m143.254 m-195.587 m：0.004 m0.010 m0.011 m残差水平(m) 垂直(m) 3D(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS2 (PV23)0.005 m0.009 m0.011 m0.003 m0.009 m0.004 mGPS1 - GPS2 (PV22)0.007 m0.005 m0.009 m-0.007 m0.006 m-0.001 mGPS1 - GPS2 (PV19)0.018 m0.035 m0.040 m-0.011 m-0.030 m-0.023 m数据水平精度(m) 垂直精度(m) 长度(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS2 (PV23)0.010 m0.013 m243.027 m-16.936 m-143.245 m195.591 mGPS1 - GPS2 (PV22)0.022 m0.028 m243.025 m-16.945 m-143.248 m195.586 mGPS1 - GPS2 (PV19)0.023 m0.032 m243.029 m-16.950 m-143.284 m195.564 mGPS3 GPS1长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) 平均：294.602 m-181.311 m106.153 m-206.515 m：0.002 m0.004 m0.003 m残差水平(m) 垂直(m) 3D(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS3 (PV28)0.005 m0.012 m0.013 m0.006 m-0.010 m-0.005 mGPS1 - GPS3 (PV24)0.003 m0.010 m0.010 m0.004 m-0.008 m-0.004 mGPS1 - GPS3 (PV36)0.002 m0.005 m0.006 m-0.003 m0.004 m0.002 m数据水平精(m) 垂直(m) 长度(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS3 (PV28)0.010 m0.013 m294.606 m181.317 m-106.163 m206.510 mGPS1 - GPS3 (PV24)0.011 m0.014 m294.604 m181.315 m-106.161 m206.510 mGPS1 - GPS3 (PV36)0.004 m0.005 m294.600 m181.308 m-106.149 m206.517 mGPS4 GPS1长度(m) DX(m) DY(m)DZ(m) 平均：218.305 m-193.744 m24.169 m-97.653 m：0.002 m0.004 m0.003 m残差水平(m) 垂直(m) 3D(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS4 (PV34)0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS1 - GPS4 (PV32)0.026 m0.048 m0.055 m-0.002 m-0.025 m-0.049 m数据水平精度(m) 垂直精度(m) 长度(m) DX(m) DY(m) DZ(m) GPS1 - GPS4 (PV34)0.004 m0.005 m218.305 m193.744 m-24.169 m97.653 mGPS1 - GPS4 (PV32)0.040 m0.045 m218.284 m193.743 m-24.194 m97.604 m坐标来源东距(m) 北距(m) 高程(m) 高度(m) 已平差（全局）-50.220 m-238.286 m1486.723 m1486.723 m全局(GPS13420.11O)-50.222 m-238.194 m1489.947 m1489.947 m全局(GPS13423.11O)-53.846 m-231.592 m1501.939 m1501.939 m全局(GPS13422.11O)-50.346 m-236.480 m1492.145 m1492.145 m全局(GPS13421.11O)-50.222 m-238.193 m1489.947 m1489.947 m点合成坐标：GPS3 东距北距高程高度-201.134 m14.621 m1490.365 m1490.365 m数据用来计算状态D东(m) D北(m) 距离（水平）(m) D高程(m) D高度(m) 已平差（全局）NEeh启用0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS2 GPS3启用-0.003 m-0.002 m0.004 m0.013 m0.013 mGPS4 GPS3启用0.005 m0.005 m0.007 m-0.013 m-0.013 mGPS1 GPS3启用0.000 m0.002 m0.002 m0.000 m0.000 m全局(GPS33420.11O)启用0.196 m0.224 m0.297 m-2.881 m-2.881 m全局(GPS33421.11O)启用0.196 m0.224 m0.297 m-2.881 m-2.881 m全局(GPS33422.11O)启用-0.009 m-1.995 m1.995 m-6.656 m-6.656 m点合成坐标：GPS4 东距北距高程高度-232.657 m-118.497 m1488.169 m1488.169 m数据用来计算状态D东(m) D北(m) 距离（水平）(m) D高程(m) D高度(m) 已平差（全局）NEeh启用0.000 m0.000 m0.000 m0.000 m0.000 mGPS3 GPS4启用-0.005 m-0.005 m0.007 m0.013 m0.013 mGPS2 GPS4启用0.006 m0.004 m0.008 m-0.001 m-0.001 mGPS1 GPS4启用-0.002 m-0.001 m0.002 m-0.002 m-0.002 m全局(GPS43423.11O)启用-0.500 m0.379 m0.628 m-2.449 m-2.449 m全局(GPS43422.11O)启用0.106 m-1.062 m1.067 m-8.730 m-8.730 m日期：-12-29 20:12:12工程：C:Documents and SettingsAdministrator桌面1.vceSpectra Precision Survey OfficeGPS基线矢量列表精度置信水平： 95%矢量ID起始点ID终点ID解类型开始时间持续时间水平精度(m)垂直精度(m)椭球距离(m)PV34GPS1GPS4固定-12-8 14:36:3001:08:450.0040.005218.249PV32GPS1GPS4固定-12-8 16:17:1500:56:450.0400.045218.229PV28GPS1GPS3固定-12-8 13:05:1501:09:450.0100.013294.515PV24GPS1GPS3固定-12-8 13:05:1501:09:450.0110.014294.513PV36GPS1GPS3固定-12-8 14:36:3001:08:450.0040.005294.509PV23GPS1GPS2固定-12-8 13:05:1501:09:450.0100.013242.893PV22GPS1GPS2固定-12-8 13:05:1501:09:450.0220.028242.892PV19GPS1GPS2固定-12-8 16:17:1500:56:450.0230.032242.896PV35GPS4GPS3固定-12-8 14:36:1501:09:450.0040.006136.794PV31GPS3GPS2固定-12-8 13:05:1501:10:300.0100.014201.925PV26GPS3GPS2固定-12-8 13:05:1501:10:300.0100.014201.925PV27GPS3GPS2固定-12-8 13:05:1501:10:300.0100.014201.925PV30GPS3GPS2固定-12-8 13:05:1501:10:300.0100.014201.925PV33GPS2GPS4固定-12-8 16:14:0001:03:150.0040.007260.985平差GPS观测观测ID观测后验误差残差原则化残差GPS2 - GPS4 (PV33) 方位角24309514.610 sec0.573 sec0.303高度-4.644 m0.011 m-0.001 m-0.183椭球距离260.977 m0.004 m-0.008 m-3.832GPS4 - GPS3 (PV35) 方位角1319165.901 sec5.738 sec1.793高度2.196 m0.009 m-0.013 m-2.433椭球距离136.800 m0.005 m0.006 m2.119GPS1 - GPS3 (PV36) 方位角32910272.216 sec-0.301 sec-0.194高度3.642 m0.009 m-0.005 m-1.026椭球距离294.512 m0.005 m0.003 m1.209GPS1 - GPS2 (PV19) 方位角1158594.170 sec-13.285 sec-0.980高度6.090 m0.012 m0.047 m1.197椭球距离242.897 m0.006 m0.000 m0.009GPS1 - GPS4 (PV34) 方位角30317193.947 sec-2.232 sec-1.130高度1.446 m0.009 m-0.002 m-0.661椭球距离218.250 m0.005 m0.001 m0.332GPS1 - GPS2 (PV23) 方位角1158594.170 sec6.157 sec1.120高度6.090 m0.012 m0.003 m0.166椭球距离242.897 m0.006 m0.003 m0.441GPS1 - GPS4 (PV32) 方位角30317193.947 sec14.161 sec0.782高度1.446 m0.009 m0.046 m0.824椭球距离218.250 m0.005 m0