GPS静态测量实习报告.docx

1 GPS控制网外业观测设计1.1 项目概况 任务来源在2016至2017学年的上学期，通过学习卫星导航定位基础这门课程，有了GPS观测的理论基础。为了将理论与实践相结合，将课本上的知识运用到实际生活中解决问题，故利用2016年暑假的时间进行GPS测量实习。通过实际操作学习并掌握平面控制测量、高程控制测量、GPS控制网的设计、外业观测及内业数据处理,使我们对控制测量实施全过程有一次亲身体验，从而提高每位我们的实际操作技能。平面控制网、高程控制网、GPS三维控制网的设计、外业数据采集及内业数据处理全过程。本阶段的任务是在沈阳市建设D级GPS控制网。主要任务包括技术设计、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、技术总结等。 测区概况 测区在沈阳市市内。经度：东经123度25分左右，纬度：北纬41度45分左右。首先，测区内以平原为主，地势平坦，平均海拔50米左右。山地丘陵集中在东北、东南部，属辽东丘陵的延伸部分，西部是辽河、浑河冲积平原，地势由东向西缓缓倾斜。其次，测区内主要以建筑和道路为主，人员密集、经济发达，属于繁华地带。1.2 技术依据 本次GPS控制网外业观测设计依据如下：全球定位系统（GPS）测量规范民共和国国家标准，GB/T 18314-2009，2009. CH 2001-92全球定位系统（GPS）测量规范 CH 1002-95测绘产品检查验收规定 GPS城市测量规范东北大学GPS实习任务书-20151.3 现有测绘资料及选点情况 现有测绘资料： 徐绍铨等，GPS 测量原理及应用（第三版），武汉大学出版社，2008； 魏二虎等，GPS 测量操作与数据处理，武汉大学出版社，2003； 全球定位系统（GPS）测量规范，中华人民共和国国家标准，GB/T 18314-2009，2009. 百度地图上各个控制点附近的街景以及由东北大学到各个控制点的路线。 选点情况要求 应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上。 目标要显著，视场周围15度以上不应有障碍物，以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收； 应远离大功率无线电发射源(如电台、微波站等)，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。 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受的物体，以减弱多路径效应的影响。 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。 地面基础稳定，易于点的保存。 选点人员应按技术设计进行踏勘；在实地按要求选定点位。当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全、可用性进行检查,符合要求方可利用。 网形应有利于同步观测边、点联结。 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。 沈阳市D级GPS控制网选点图：控制点个数：15;1.4观测计划及实际执行情况 观测方案的设计：GPS网相邻点间基线中误差按下式计算：式中a(mm)为固定误差;b(ppm)为比例误差系数;d(km)为相邻点间的距离。（相邻点最小距离应为平均距离的1/21/3；最大距离应为平均距离的23倍。） 设计GPS网的图形，GPS控制网的测设一般可分为技术设计、外业施测、内业数据处理等三个阶段。首先，本次GPS静态观测实习共有3台可工作的GPS接收机,综合C级网的技术指标以及实际情况,本次GPS网网形设计如下图：观测同步环10个：A：1,2,4； B：1,3,4； C：3,8,7； D：8,10,12； E：12,10,14； F：11,9,14； G:10,9,4； H:9,13,5； I:2,6,15； J:2,5,15.网的技术设计：精度分级 GPS测量按其精度划分为A、B、C、D、E五级。C、D 、E级GPS网相邻点间铉长精度用下式表示，M=a2+(bd)2）1/2M-标注差，mm;a-固定误差,mm；b-比例误差系数,ppm；d-相临点间间距，km. 并按下表规定执行。级别固定误差a比例误差bC 105D1010E1020GPS 网中相邻两点间距离可视需要而定，一般按下表要求。 级别项目ABCDE相邻点最小距离km相邻点最大距离km相邻点均距离km 10020003001525070540151021510511052在特殊情况下，个别点允许超过此要求。GPS三维控制网要求：最简独立闭合环或附合路线的边数规定级别ABCDE闭合环或附合路线的边数566810GPS网中相邻点之间的平均距离级别项目AAABCDE平均距离km10003007010-155100.25。布网原则：选点准备应视其目的作业时卫星情况，预期达到的精度，成果可靠性以及效率综合考虑，按照优化设计原则进行。GPS网一般应该由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附和线路形式。 质量控制方法: 仪器方面： 本次实习采用的是苏仪光GPS接收机，其仪器的标称精度符合d级网的要求。 在测量之前对GPS天线基座进行检验，以便测量时选择完好的基座，减少测量误差。 选点和网形设计方面： 首先，本次控制网选点严格按照选点要求，避开了大功率发射源等干扰源；其次，控制点之间平均距离为5km，点位分布均匀，覆盖整个沈阳市市区。 网形设计按照d级网的要求进行，相邻点的距离、同步环和异步环的边数等均符合d级网的要求。 观测方面：测量时保证测量的精度时段长度规定为60分钟。按照静态定位的测量原理，测量时观测的最少卫星数位四个。 外业观测时需要对GPS接收机进行以下设置：(1)调度安排，确定每台接收机观测的测站，开机时间，搬站情况。(2)观测组按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组。(3)每时段开机前，作业员量取天线高，并及时记录测站名、年月日、时段号、天线高等信息。关机后再量取一次天线高作校核，两次量取天线高互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，若互差超限，应查明原因，提出处理意见，记入测量手簿。(4)仪器工作过程中，作业人员对照指示灯工作状况说明，判断仪器是否正常工作。(5)一个时段观测过程中，不得进行以下操作：关闭接收机，又重新开机;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;(6)观测院在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器收到震动，防止人或其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。(7)观测组必须严格遵守调度命令，按规定的时间进行作业，同步观测同一组卫星。经检查测站上的电源电缆和天线等各项连接无误，且接受机预置状态正确时，方能启动接受机进行观测。(8)接受机启动前与作业过程中，应随时逐项填写观测手簿中记录项目。接受机开始记录数据后，观测员可是使用专用功能键和选择菜单，查看测站信息，接受卫星量，卫星号，各通道信噪比，相应测量残差，实时定位结果及变化和储存介质记录情况等。每时气象观测应不小于3次。(9)每时段观测前后应各量天线高一次，两次量高之差不应大于3毫米。观测员要细心操作，静置和观测期间防止接受设备震动，更不得移动，要防止人员和其他物体碰动天线或阻挡视信号。 数据处理方面 本次内业数据处理采用FGO处理软件，满足d级网内业处理的要求。1.5数据处理 数据的下载及转换，在外业观测结束后，应及时的将数据导出来，可通过数据线和读卡器，其次是将数据转换成统一的格式RXO格式，并正确填写天线高和量取方式，最后以“观测时段+点号+地点+天线高”命名。 新建项目，包括建立坐标系统和天线参数，并将数据导入修改天线高，天线等参数。 进行基线解算，在解算完毕之后，检查模糊度状态，确定其都为“是”。之后在数据区域单击鼠标右键，选择“存储”。如果不全是否，需检查该基线的数据，可通过修改截至高度角，删减观测时段等方法来使模糊度固定。如若不能，可考虑删除该基线。 网平差计算。在查看平差报告中的F检验，如果显示接受，则表明满足要求。在“文件”菜单中保存平差报告。其中，F检验与F检验临界值越接近越好。平差报告1 项目信息1.1 项目属性项目名称:LTCY GPS项目单位:测绘1401施工单位:负责人: 控制网等级:d测量员: 计算员:开始日期:结束日期:备注:1.2 坐标系统坐标系名称:Unknown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:0.000000X加常数:0.000000 Y加常数:500000.000000中央纬度:0 中央子午线:1232 WGS-84三维无约束平差2.1 平差参数参考因子：1.19平方检验(=95%)：通过自由度：392.2 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体育馆冶金馆.251261.123071.5197-29.240998.51960.00480.00060.00200.00020.00171: 207222北广场冶金馆.2523-95.1754-65.40482.8043115.51630.00450.0006-0.00080.0009-0.00001: 256303北广场龙王庙公园.2525986.5397791.0398-131.68571271.35580.00870.0060-0.0020-0.00410.00381: 1465864中山公园方型广场.2527-981.0512290.3835-878.46151348.50980.0037-0.00260.0002-0.00240.00351: 3617025中山公园方型广场.2528-981.0512290.3835-878.46151348.50980.0037-0.00830.00030.00510.00281: 3617026新世界花园体育馆.2534-217.1500-1490.90301248.25181956.54760.0035-0.00100.00140.0008-0.00041: 5511847市图书馆体育馆.25711183.8910309.4763438.89201299.99980.00440.0044-0.0047-0.00130.00251: 2978248市图书馆工业展览馆.2572731.2087-626.28441035.79451414.13170.00300.0000-0.0014-0.0010-0.00011: 4646439领事馆工业展览馆.2582-1009.2196417.3325-1012.12491488.98870.00620.0063-0.0028-0.0037-0.00251: 23887310体育馆图书馆.2511209.954155.236877.9810230.67910.00360.0007-0.0001-0.0025-0.00021: 6474611北广场图书馆.252353.6557-81.6877110.0262147.16510.0028-0.0006-0.00010.00110.00061: 5201612北广场南湖公园.2524646.5682-138.3739528.7081846.59910.00570.00110.0075-0.0039-0.00291: 14983513中山公园南湖公园.2525-987.9630467.7601-1048.32931514.55100.00810.0023-0.0090-0.0052-0.00071: 18781514中山公园领事馆.2526-1234.2923-883.883664.03521519.48290.00430.0022-0.00280.0000-0.00021: 35113815新世界花园新世界学校.2532-722.5373-1188.1983657.68681538.31970.00410.0020-0.0027-0.00160.00051: 37618516市图书馆新世界学校.2572678.5037612.1810-151.6731926.35710.0047-0.00520.00880.00410.00131: 19642117市图书馆药科大学.2574-238.0257-984.9280774.59861275.43810.0023-0.00030.00050.00110.00041: 54339518领事馆青年公园.2582-793.1663-437.5293-80.1945909.38210.0066-0.00270.00640.0024-0.00091: 13823419冶金馆图书馆.2511148.8311-16.2829107.2218184.15310.0041-0.0004-0.0024-0.0007-0.00051: 4515420冶金馆图书馆.2523148.8311-16.2829107.2218184.15310.00410.00080.00300.00290.00211: 4515421龙王庙公园南湖公园.2524-339.9715-929.4137660.39381189.75220.00930.0122-0.0131-0.00430.00441: 12826522方型广场南湖公园.2525-6.9119177.3767-169.8678245.69360.0084-0.00270.00530.0073-0.00121: 2939023方型广场领事馆.2526-253.2412-1174.2671942.49681526.87080.00510.00290.0033-0.0018-0.00411: 29792324体育馆新世界学校.2532-505.3873302.7047-590.5651834.15440.00360.0054-0.0005-0.00500.00011: 23183725体育馆新世界学校.2572-505.3873302.7047-590.5651834.15440.0036-0.00100.00470.0081-0.00341: 23183726工业展览馆药科大学.2574-969.2344-358.6436-261.19591065.95680.00310.0009-0.0013-0.00280.00031: 34330027工业展览馆青年公园.2582216.0533-854.8617931.93051282.95050.00620.0019-0.0036-0.00150.00161: 2068952.3 T 检验列表基线名T - XT - YT - Z体育馆冶金馆.25120.09340.28880.0155北广场冶金馆.25230.06900.11680.0711北广场龙王庙公园.25250.41420.20680.3452中山公园方型广场.25270.46680.04800.3938中山公园方型广场.25280.38730.03110.5083新世界花园体育馆.25340.25920.27200.1945市图书馆体育馆.25710.75750.62160.2257市图书馆工业展览馆.25720.00120.33080.1735领事馆工业展览馆.25820.61580.23630.5042体育馆图书馆.25110.25330.01290.3947北广场图书馆.25230.26470.02040.2239北广场南湖公园.25240.19170.78120.4857中山公园南湖公园.25250.16470.37290.2848中山公园领事馆.25260.41490.39900.0064新世界花园新世界学校.25320.36150.37990.2687市图书馆新世界学校.25720.86260.85670.5497市图书馆药科大学.25740.16370.19220.2951领事馆青年公园.25820.32940.48520.2840冶金馆图书馆.25110.06860.34480.0523冶金馆图书馆.25230.15010.47340.2515龙王庙公园南湖公园.25240.57870.50490.3419方型广场南湖公园.25250.16130.26930.3430方型广场领事馆.25260.11950.29840.1565体育馆新世界学校.25320.64800.03670.4765体育馆新世界学校.25720.21510.41530.6707工业展览馆药科大学.25740.26870.29730.4674工业展览馆青年公园.25820.21680.35870.24582.4 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北广场41:45:46.41357N123:24:49.19347E55.45740.00400.00180.00180.00312方型广场41:46:16.76074N123:24:33.10476E55.80910.00620.00230.00290.00503工业展览馆41:46:13.70658N123:25:36.77717E56.78390.00370.00150.00160.00314领事馆41:46:57.69623N123:25:10.25823E56.77420.00530.00200.00230.00435龙王庙公园41:45:40.69991N123:23:54.68763E55.16570.00860.00420.00430.00616南湖公园41:46:09.37530N123:24:29.12608E55.92290.00530.00230.00230.00427青年公园41:46:54.20858N123:25:49.36136E56.83990.00610.00230.00260.00508市图书馆41:45:28.68503N123:25:48.25948E57.19900.00350.00140.00140.00289体育馆41:45:47.79748N123:24:58.10567E55.75300.00320.00140.00140.002510图书馆41:45:51.18347N123:24:49.20198E55.84210.00370.00170.00160.002911新世界花园41:44:53.33344N123:24:14.72442E63.68460.00440.00200.00230.003212新世界学校41:45:22.05653N123:25:09.14969E58.52630.00410.00170.00160.003313药科大学41:46:02.32486N123:26:20.35157E57.85010.00390.00160.00160.003214冶金馆41:45:46.52847N123:24:54.19191E55.69770.00480.00220.00210.003715中山公园41:46:54.89212N123:24:04.56536E57.49040.00580.00220.00250.00473 三维平差3.1 平差参数网的参考因子： 0.00003.2 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)相对误差较差x (m)较差y(m)较差z(m)1体育馆冶金馆.251261.123071.5197-29.240998.51960.00000.00060.00200.00020.00171: 00.00000.00000.00002北广场冶金馆.2523-95.1754-65.40482.8043115.51630.00000.0006-0.00080.0009-0.00001: 00.00000.00000.00003北广场龙王庙公园.2525986.5397791.0398-131.68571271.35580.00000.0060-0.0020-0.00410.00381: 00.00000.00000.00004中山公园方型广场.2527-981.0512290.3835-878.46151348.50980.0000-0.00260.0002-0.00240.00351:17082099840.00000.00000.00005中山公园方型广场.2528-981.0512290.3835-878.46151348.50980.0000-0.00830.00030.00510.00281:17082099840.00000.00000.00006新世界花园体育馆.2534-217.1500-1490.90301248.25181956.54760.0000-0.00100.00140.0008-0.00041:13660264960.00000.00000.00007市图书馆体育馆.25711183.8910309.4763438.89201299.99980.00000.0044-0.0047-0.00130.00251: 00.00000.00000.00008市图书馆工业展览馆.2572731.2087-626.28441035.79451414.13170.00000.0000-0.0014-0.0010-0.00011:432807600.00000.00000.00009领事馆工业展览馆.2582-1009.2196417.3325-1012.12491488.98870.00000.0063-0.0028-0.0037-0.00251:-5643244750.00000.00000.000010体育馆图书馆.2511209.954155.236877.9810230.67910.00000.0007-0.0001-0.0025-0.00021: 00.00000.00000.000011北广场图书馆.252353.6557-81.6877110.0262147.16510.0000-0.0006-0.00010.00110.00061:-4947046400.00000.00000.000012北广场南湖公园.2524646.5682-138.3739528.7081846.59910.00000.00110.0075-0.0039-0.00291: 00.00000.00000.000013中山公园南湖公园.2525-987.9630467.7601-1048.32931514.55100.00000.0023-0.0090-0.0052-0.00071:17510740160.00000.00000.000014中山公园领事馆.2526-1234.2923-883.883664.03521519.48290.00000.0022-0.00280.0000-0.00021:-14238158720.00000.00000.000015新世界花园新世界学校.2532-722.5373-1188.1983657.68681538.31970.00000.0020-0.0027-0.00160.00051:1654725760.00000.00000.000016市图书馆新世界学校.2572678.5037612.1810-151.6731926.35710.0000-0.00520.00880.00410.00131: 00.00000.00000.000017市图书馆药科大学.2574-238.0257-984.9280774.59861275.43810.0000-0.00030.00050.00110.00041: 00.00000.00000.000018领事馆青年公园.2582-793.1663-437.5293-80.1945909.38210.0000-0.00270.00640.0024-0.00091:-4401088650.00000.00000.000019冶金馆图书馆.2511148.8311-16.2829107.2218184.15310.0000-0.0004-0.0024-0.0007-0.00051:5583810560.00000.00000.000020冶金馆图书馆.2523148.8311-16.2829107.2218184.15310.00000.00080.00300.00290.00211:5583810560.00000.00000.000021龙王庙公园南湖公园.2524-339.9715-929.4137660.39381189.75220.00000.0122-0.0131-0.00430.00441: 00.00000.00000.000022方型广场南湖公园.2525-6.9119177.3767-169.8678245.69360.0000-0.00270.00530.0073-0.00121: 00.00000.00000.000023方型广场领事馆.2526-253.2412-1174.2671942.49681526.87080.00000.00290.0033-0.0018-0.00411: 00.00000.00000.000024体育馆新世界学校.2532-505.3873302.7047-590.5651834.15440.00000.0054-0.0005-0.00500.00011: 00.00000.00000.000025体育馆新世界学校.2572-505.3873302.7047-590.5651834.15440.0000-0.00100.00470.0081-0.00341: 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(m)1北广场41:45:46.41357N123:24:49.19347E55.45740.00000.00000.00000.00002方型广场41:46:16.76074N123:24:33.10476E55.80910.00000.00000.00000.00003工业展览馆41:46:13.70658N123:25:36.77717E56.78390.00000.00000.00000.00004领事馆41:46:57.69623N123:25:10.25823E56.77420.00000.00000.00000.00005龙王庙公园41:45:40.69991N123:23:54.68763E55.16570.00000.00000.00000.00006南湖公园41:46:09.37530N123:24:29.12608E55.92290.00000.00000.00000.00007青年公园41:46:54.20858N123:25:49.36136E56.83990.00000.00000.00000.00008市图书馆41:45:28.68503N123:25:48.25948E57.19900.00000.00000.00000.00009体育馆41:45:47.79748N123:24:58.10567E55.75300.00000.00000.00000.000010图书馆41:45:51.18347N123:24:49.20198E55.84210.00000.00000.00000.000011新世界花园41:44:53.33344N123:24:14.72442E63.68460.00000.00000.00000.000012新世界学校41:45:22.05653N123:25:09.14969E58.52630.00000.00000.00000.000013药科大学41:46:02.32486N123:26:20.35157E57.85010.00000.00000.00000.000014冶金馆41:45:46.52847N123:24:54.19191E55.69770.00000.00000.00000.000015中山公园41:46:54.892