1、GPS测量原理及应用课程设计重 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 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
2、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/T 18314-2001全球定位系统GPS规范三、测区概况3.1地形条
3、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10001200小时，冬暖夏热，无霜期长、雨量充沛、常年降雨量10001450毫米，春夏之交夜雨尤甚，四、外业实施4.1踏勘选点、做标记点位应设在平坦、易于安装接受设备、视野开阔的较高点上 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 点位应远离大功率无线电发射源和高压输电线 地面基础稳定，易于点的保存
4、网形应有利于同步观测边、点联结 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4.3 GPS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BL2000 GPS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
5、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
6、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
7、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
8、，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
9、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:2011.6.201.2 坐标系统 坐标系名称:WGS-84 椭球长半轴 a：. 椭球扁率 f：1/298. 投影名称:高斯投影 尺度:1. 投影高:0. X加常数:0. Y加常数:. 中央纬度:0 中央子午线:108:0:0 2 WGS-84三维无约束平差 2.1 平差参数 参考因子：1.02 平
10、方检验(=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100010004.1735-290.9912-239.3194279.8487469.32390.0033-0.00040.00060.00300.00171: 200010006.1735-126.3234-277.9903451.5463545.09650.00370.0006-0.0037-0.0054-0.00271: 300020006.1735-160.6163-174.4480257.5870350
11、.11540.00410.00000.00000.0000-0.00001: 86056400030006.1672-0.6644-110.7758213.5877240.60630.00210.00000.00000.0000-0.00001: 500030008.1704298.6192159.4640-148.5910369.70450.00290.0003-0.0002-0.00020.00021: 600030009.1704166.7765257.8258-379.5783488.22970.0057-0.00110.00130.0008-0.00031: 862277000400
12、06.1735164.6678-38.6709171.6976241.02070.0032-0.00090.00270.00180.00031: 74994800050006.1672189.887554.82976.6800197.75790.01090.00000.00000.00000.00001: 18185900080009.1704-131.842798.3618-230.9873283.57130.00560.0010-0.0010-0.0006-0.00031: 507911000090010.1703-241.4182-25.3795-80.9355255.88560.013
13、30.00000.0000-0.0000-0.00001: 192421100090011.1703-318.3176114.0532-363.3523496.34570.00980.00000.0000-0.00000.00001: 507772.3 T 检验列表 基线名 T - XT - YT - Z00010004.17350.07970.09100.514200010006.17350.12550.41290.709900020006.17350.00000.00000.000000030006.16720.00000.00000.000000030008.17040.07480.03
14、710.044900030009.17040.13640.08140.092800040006.17350.18960.40100.426000050006.16720.00000.00000.000000080009.17040.13240.06790.083300090010.17030.00000.00000.000000090011.17030.00000.00000.00002.4 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)1000129:29:24.88888N106:33:57.28288E234.6893
15、0.00430.00190.00180.00342000229:29:32.11494N106:33:57.15861E235.27750.00470.00180.00180.00393000329:29:33.60531N106:34:03.52384E243.51550.00300.00130.00130.00234000429:29:35.14066N106:34:10.16981E245.02040.00390.00140.00180.00325000529:29:41.12332N106:34:12.05702E254.51980.01010.00600.00580.00596000
16、629:29:41.33769N106:34:04.72009E256.41850.00300.00130.00130.00237000829:29:28.32237N106:33:51.21083E229.29450.00350.00130.00160.00298000929:29:19.68430N106:33:54.86091E230.36920.00450.00140.00170.00409001029:29:16.68472N106:34:03.71915E229.27210.01270.00750.00630.008110001129:29:06.21379N106:34:04.9
17、7927E225.68200.00980.00480.00390.0077七、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。
