GPS 實習(xí)報告

　Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

　重慶交通大學(xué) 《S GPS 原理與應(yīng)用》 集中實習(xí)報告 學(xué)生姓名：

　 尚語絲

　學(xué)

　號：15

　 專業(yè)班級：

　 測繪 2 班

　 所在小組 ：

　 2

　指導(dǎo)老師：

　鄧明鏡

　開課時間：——

　 總 成 績

　 教師簽名

　目

　錄

　 3 實測組織及儀器設(shè)備

　一

　概

　述

　實習(xí)目的

　 （1）進一步理解《GPS 測量原理與應(yīng)用》課堂教學(xué)的內(nèi)容，鞏固和加深課堂所學(xué)的理論知識；

　（2）熟練掌握 GPS 儀器設(shè)備的使用方法，學(xué)會使用 GPS 儀器進行控制測量的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力；

�。�3）培養(yǎng)學(xué)生 GPS 數(shù)據(jù)處理能力；

　（4）培養(yǎng)學(xué)生 GPS 控制測量的組織能力、獨立分析問題和解決問題的能力；

�。�5）培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作、吃苦耐勞的精神，養(yǎng)成嚴(yán)格按照測量規(guī)范進行測量作業(yè)的工作作風(fēng)。

�。�6）通過 GPS 測量及數(shù)據(jù)處理實習(xí)，將所學(xué)知識融會貫通，從外業(yè)準(zhǔn)備工作開始，逐步進行測區(qū)踏勘、資料收集、人員組織、制定外業(yè)觀測計劃，編寫技術(shù)設(shè)計書及 GPS 網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測方案并實施，直至內(nèi)業(yè) GPS 數(shù)據(jù)處理，得到合格的測量成果。

　 測區(qū)概況

　本次 GPS 實習(xí)測區(qū)基本包括整個重慶交通大學(xué)南岸校區(qū)，從 4號門到 1 號門，以 4 號門為起始，最遠(yuǎn)點過學(xué)府大道至慧園小區(qū)，點位分布極廣,且地理環(huán)境豐富多樣, 為保證 GPS 衛(wèi)星的信號良好所有點位均位于建筑物的樓頂。測區(qū)范圍包括整個學(xué)校以及相應(yīng)的建

　筑物，其交通便利，人口稠密，氣候溫暖潮濕，地勢坡度較大；已有學(xué)校校園相關(guān)三等平面控制坐標(biāo)。

　 實測組織及儀器設(shè)備

　小組組長：涂文麗 小組成員：古海江、宋超、劉鋒、刁圣洋、尚語絲、傅乙杰、鄧小龍、李昌元、張明星 儀器設(shè)備：南方 GPS 接收機 4 臺、腳架 4 個、基座 4 個、手機、GPS外業(yè)數(shù)據(jù)記錄表等 二

　S GPS 測量技術(shù)要求

　S GPS 網(wǎng)執(zhí)行技術(shù)依據(jù)

　 （1）中華人民共和國建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》。

　 （2）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T 18314—2001），中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)。

�。�3）2001 年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》

　（4）《工程測量規(guī)范》GB50026-2007。

　測區(qū)已有資料成果情況

　測區(qū)有兩個 GPS 控制點，且精度可靠，可做為測區(qū)首級網(wǎng)基線起算數(shù)據(jù)。

　 兩個 GPS 控制點數(shù)據(jù)如表 1：

　點名 X 坐標(biāo)（m）

　Y 坐標(biāo)（m）

　高程（m）

　4

　D

　表 1：已知控制點坐標(biāo) 重慶交通大學(xué)南岸校區(qū)地區(qū)衛(wèi)星圖 工作內(nèi)容

　 （1）建立 D 級平面控制網(wǎng)；

�。�2）建立 D 級三角高程擬合控制網(wǎng)。

　測量坐標(biāo)系統(tǒng)

　 （1）自定義假定獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，投影面根據(jù)已知坐標(biāo)擬合假設(shè)；

�。�2）GPS 測量：采用 WGS-84 大地坐標(biāo)系；

�。�3）高程系統(tǒng)：采用 1985 國家高程基準(zhǔn)。

　三

　S GPS 控制網(wǎng)的布設(shè)

　布設(shè)方案及要求

　 （1）布網(wǎng)要求

　GPS 網(wǎng)相鄰點間基線中誤差 ? 按下式計算：

　式中 a(mm)為固定誤差；b(ppm)為比例誤差系數(shù)；D(km)為相鄰間的距離。GPS-E 級網(wǎng)的主要技術(shù)要求應(yīng)符合表 2 規(guī)定。相鄰點最小距離應(yīng)為平均距離的 1/2～1/3；最大距離應(yīng)為平均距離的 2～3 倍。

　級別 平均距離(km) a(mm) b/6 -10

　最弱邊相對中誤差 D 級 ～5 ≤10 ≤20 1/45000 表 2 GPS 網(wǎng)的主要技術(shù)要求

　 注：當(dāng)邊長小于 200m 時，邊長中誤差應(yīng)小于 20mm。

　（2）布網(wǎng)原則及網(wǎng)形設(shè)計

　 ① GPS 網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測區(qū)實際需要和交通狀況進行設(shè)計。GPS 網(wǎng)的點與點間不要求每點通視，但考慮常規(guī)測量方法加密時的應(yīng)用，每點應(yīng)有 1～2 個通視方向。

　 ② 在布網(wǎng)設(shè)計中應(yīng)顧及原有測繪成果資料以及各種大比例尺地形圖的沿用，對凡符合 GPS-D 級網(wǎng)布點要求的舊有控制點，應(yīng)充分利用其標(biāo)石。

　 ③ GPS 網(wǎng)應(yīng)由若干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路構(gòu)成。E 級 GPS 網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數(shù)應(yīng)符合表 3 的規(guī)定。

　 非同步觀測的 GPS 基線向量邊，應(yīng)按所設(shè)計的網(wǎng)圖選定，也可按軟件功能自動挑選獨立基線構(gòu)成環(huán)路。

　級別 E 級 閉合環(huán)或附合線路邊數(shù) ≤10

　（條）

　表 3 閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)的規(guī)定

　 ④ 為求定 GPS 點在 54 北京坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，應(yīng)與當(dāng)?shù)?54 北京坐標(biāo)系中的原有控制點聯(lián)測，聯(lián)測總點數(shù)不得少于 3 個。

�、� 為了求得 GPS 網(wǎng)點正常高，應(yīng)進行水準(zhǔn)測量的高程聯(lián)測，高程聯(lián)測采用等級水準(zhǔn)測量方法進行，聯(lián)測的 GPS-D 級控制點且應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中。

　 選點

　由于 GPS 測量觀測站之間不一定要求通視，而且網(wǎng)的圖形布設(shè)比較靈活，所以選點工作比常規(guī)控制測量的選點要簡便。但由于點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行和保證測量成果的可靠性有著重要的意義，所以選點工作開始之前，除收集資料和了解測區(qū)得的地理情況和原來控制點分布及標(biāo)架、標(biāo)石完好狀況，決定其適宜的點外，選點工作還應(yīng)遵守以下原則：

　 ① 點位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備，視野開闊的較高點上。視場內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)小 15 度，以減少 GPS 信號被遮擋或被障礙物吸收。

　 ② 點位附近不應(yīng)有大面積水域或強烈干擾衛(wèi)星信號接收物體，以減弱多路經(jīng)效應(yīng)影響。

　 ③ 點位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺，微波站等），其距離不小于 200m；遠(yuǎn)高壓輸電線和微波無線電傳送通道，其距離不得小于 50m。

�、� 點位應(yīng)選在交通便利，有利于其他觀測手段擴展與聯(lián)測的地方，地面基礎(chǔ)穩(wěn)固，便于點的保存。

　 S GPS 網(wǎng)的主要指標(biāo)

　GPS 觀測時采用的技術(shù)指標(biāo)見表 4 項

　目 技術(shù)要求 E 級 GPS 衛(wèi)星高度角 ≥15° 有效衛(wèi)星觀測總數(shù) ≥4 衛(wèi)星有效觀測時間 ≥60 分鐘 數(shù)據(jù)采樣間隔 15 秒 圖形強度因子（GDOP）

　≤6 表 4 GPS 測量采用技術(shù)指標(biāo)

　 網(wǎng)形略圖

　 圖 1 網(wǎng)形略圖 選點說明

　共選取 12 個點作為測點，包含 2 個已知點。

　 選點 點位

　選

　點

　情

　況 況 點

　位

　說

　明 明 點號 4 點位說明 點位位于 4 號門門口

　點號 D 點位說明 點位位于 機電學(xué)院門口

　 點號 E 點位說明 點位位于 雅園 E 棟天臺

　點號 B 點位說明 點位位于 雅園 B 棟天臺

　點號 A 點號說明 點位位于 3 號門天橋

　點號 I 點號說明 點位位于 土木學(xué)院天臺

　點號 H 點號說明 點位位于 慧園 A 棟天臺

　點號 Y 點號說明 點位位于 知園操場

　點號 V 點號說明 點位位于 語音樓天臺

　點號 C 點號說明 點位位于 操場中央

　點號 J 點號說明 點位位于 菁園天臺

　點號 3 點位說明 點位位于 三教天臺 表 5 選點情況

　 S GPS 測量流程圖

　外業(yè)觀測

　S GPS 外業(yè)觀測要求

�。�1）測量人員嚴(yán)格遵守觀測計劃和調(diào)度命令。按規(guī)定時間經(jīng)行同步觀測作業(yè)，測站之間密切配合。

　（2）到達點位后，按要求架好接收機天線，做到精準(zhǔn)對中、嚴(yán)格整平、使天線、電源正確連接。

　（3）接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員密切關(guān)注測站變化情況，做到發(fā)現(xiàn)異常情況及時調(diào)整。

　準(zhǔn)備工作 儀器檢驗 埋石選點 數(shù)據(jù)采數(shù)據(jù)匯總 數(shù)據(jù)檢驗 基線解算 平差結(jié)算 生成報告

�。�4）觀測員操作細(xì)心，在靜置和觀測期間，防止為了接收機設(shè)備震動、移動和其他物品碰撞。

�。�5）觀測員觀測結(jié)束后，當(dāng)及時詳細(xì)記錄 GPS 外業(yè)觀測表。

　 S GPS 接收機參數(shù)

　本次實習(xí)采用 GPS 靜態(tài)定位模式、D 級 GPS 平面控制網(wǎng); 設(shè)置衛(wèi)星數(shù)目：2; 采樣間隔：30s; 高度角：30” 四

　S GPS 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

　儀器設(shè)備

　南方 GPS 接收機 4 臺

　 儀器檢驗

　 （1）GPS 接收機的檢視

　 儀器在使用前，按規(guī)程規(guī)定的項目，分別按一般檢視和實地檢驗進行了全面檢驗。

　（2）一般檢視

　 ① 接收機及天線型號應(yīng)正確，主機與配件齊全；

　 ② 接收機及天線外觀應(yīng)良好，各部件及附件完好；

　 ③ 設(shè)備使用手冊及后處理軟件手冊及軟盤齊全。

�。�3）通電檢驗

�、� 各信號燈工作正常；

　 ② 按鍵和顯示系統(tǒng)正常；

　 ③ 接收機鎖定衛(wèi)星時間快慢，接收機信號強弱及信號失鎖情況正常。

　（4）實測檢驗

　 在 GPS 接收機完成了一般檢視和通電檢驗后，又進行了實測檢驗，經(jīng)計算符合要求。

�。�5）用于天線基座的光學(xué)對點器在作業(yè)過中進行了經(jīng)常性檢驗，以確保對中的準(zhǔn)確性。

　 S GPS 測量作業(yè)的基本技術(shù)要求

　GPS 測量作業(yè)的基本技術(shù)要求如表 6 所示 同步觀測有效衛(wèi)星數(shù) ≥4 衛(wèi)星截止高度角 ≥15° 數(shù)據(jù)采樣間隔 10-30 秒 觀測時段長度 ≥120 分鐘 點位幾何 PDOP 圖形強度因子 ≤6 重復(fù)測量的最少基線數(shù) ≥5% 平均重復(fù)設(shè)站次數(shù) ≥ 天線對中精度 普通標(biāo)志±2mm 表 6 基本技術(shù)要求

　作業(yè)過程

�、倜刻斐霭l(fā)前檢測電池容量是否充足，并攜帶備用干電池。儀器及其附件應(yīng)攜帶齊全。作業(yè)前應(yīng)檢測接收機內(nèi)存是否充足。

　 ②天線安置：嚴(yán)格對中、整平，對中誤差小于 2mm。外業(yè)記錄包括：測量員、點名、點號、觀測日期、觀測起止時間、天線高等基本要素。

　 ③觀測：同步觀測健康衛(wèi)星數(shù)≥4，衛(wèi)星高度角≥15°，數(shù)據(jù)采樣率為 15 秒，觀測時段長度根據(jù)觀測精度指示燈的要求確定，當(dāng)邊長≤10 公里時，觀測精度指示燈閃兩下即可，點位幾何 PDOP 圖形強度因子≤6。

�、芰咳�儀器高：測前測后分別在 2 個方向（每個方向間的夾角為 120 度）量取儀器高，互差小于 3mm。取其中數(shù)作為測前測后的儀器高，然后取測前測后的平均值作為最終結(jié)果。

�、轀y站間聯(lián)系：測站間同時開機，接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，作業(yè)員要經(jīng)常觀察衛(wèi)星個數(shù)、記錄情況、電池電量和精度指示燈等，只有各測站精度指示燈都亮并符合要求后；才能結(jié)束觀測，但時間不能少于 2 個小時。

　五

　數(shù)據(jù)處理

　數(shù)據(jù)預(yù)處理

　為了獲得 GPS 觀測基線向量并對觀測成果進行質(zhì)量檢核，首先要進行 GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理，根據(jù)預(yù)處理結(jié)果對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量進行分析并做出評價，以確

　保觀測成果和定位結(jié)果的預(yù)期精度。GPS 網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分基線向量解算和網(wǎng)平差兩個階段。各階段數(shù)據(jù)處理軟件均采用隨機所帶軟件。處理的主要內(nèi)容有：GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化、時鐘多項式的擬合和標(biāo)準(zhǔn)化。

　 基線解算

　基線解算采用中海達 HDS2003 軟件在計算機上進行。以已知的高等級點的WGS-84 坐標(biāo)系坐標(biāo)作為基線解算依據(jù)，在根據(jù)軟件包說明按缺省參數(shù)進行解算。

　 所組成的異閉合環(huán)基線要符合以下精度限差：

　式中 ? 為標(biāo)準(zhǔn)差（相應(yīng)級別規(guī)定的精度—按實際平均邊長計算）(mm)；XW 、YW 、ZW 為坐標(biāo)差分量閉合差； n 為異步環(huán)中基線邊的個數(shù)。

　 S GPS 網(wǎng)平差

　GPS 網(wǎng)的平差計算應(yīng)用 HDS2003 軟件在 WGS-84 空間直角坐標(biāo)系下進行三維無約束平差，以檢查本次 GPS 網(wǎng)的內(nèi)符合精度。同時為將 WGS-84 坐標(biāo)下的 GPS基線觀測值投影到高斯平面上，并轉(zhuǎn)換到 1980 西安坐標(biāo)系中，采用 HDS2003 軟件進行二維約束平差。

　 各項檢驗符合要求后，應(yīng)以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測信息，進行三維無約束平差，發(fā)現(xiàn)和剔除 GPS觀測值中可能存在的粗差；得到 GPS 網(wǎng)中各個點在 WGS-84 系下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標(biāo)；為將來可能進行的高程擬合，提供經(jīng)過了平差處理的大地高數(shù)據(jù)。

　 應(yīng)用兩個已知的地方坐標(biāo)系下的 GPS 控制點作為起算數(shù)據(jù)，平差時將 GPS基線向量觀測值及其方差矩陣轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)系的二維平面上，然后在地方坐標(biāo)系中進行二維約束平差。

　六

　平差報告

　見附件

　七

　實習(xí)心得

　 此次實習(xí)時間不長，但我卻收獲良多。不僅是對于 GPS 課程的理論知識

　 有了更明確的了解，也通過這次實習(xí)培養(yǎng)了自己學(xué)習(xí)實踐能力與堅持的品質(zhì)。

　對于外業(yè)整個測量來說：我體會最深刻的是 GPS 接收機接收信號良好的重要性，因為它關(guān)系著最后測量成果是否合格。最終這 12 個控制點構(gòu)成的控制網(wǎng)也是我們小組經(jīng)過三四次外業(yè)返工的辛苦成果。為 GPS 接收機保證信號的良好，12 個點除已知點外均位于天臺。小組成員男同學(xué)們的在炎熱酷暑，一遍遍毫無抱怨帶著儀器爬樓，體現(xiàn)出了作為一個測量人員吃苦耐勞的精神，這一點深深打動了我，也給我樹立了榜樣。

　對于內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)處理：我基本是全程操作，深感到了對外業(yè)測量精度要求的必要性。因為外業(yè)成果不合格，再精細(xì)的數(shù)據(jù)處理也沒有任何意義。同時也借此機會，學(xué)習(xí)了 HOGO GPS 數(shù)據(jù)處理軟件，學(xué)會了如何利用 HGGO 處理 GPS 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)對于軟件方面的學(xué)習(xí)，還是要自己多動手操作，也并沒有想象中老師課堂上教的會很難，只要自己耐心與獨立思考，總能解決問題。

　對于 GPS 接收機的使用：由已學(xué)會的小組成員教其他成員，我剛開始操作很困難，由于只有三個按鍵，而又需要設(shè)置很多參數(shù)。但操作久了，我便感到GPS 接收機不僅功能強大，其實操作起來也很簡便。所以實踐才能熟能生巧。

　對于整個 GPS 的測量流程：老師在測量前有講解，但在我理解里十分模糊，并不明確，甚至搞不清同步環(huán)、異步環(huán)的定義。直到參與到整個測量實習(xí)中到圓滿結(jié)束此次實習(xí)，我已清晰明了的明白的此次實習(xí)的流程、目的和意

　義。感受到了要想掌握課堂上的理論知識，投入實踐才是最好的選擇，而不是憑自己的一味理解和死記硬背。

　對于其他實習(xí)要求：這次實習(xí)雖然不能說做到最完美，但也 做到了態(tài)度端正，注重質(zhì)量與細(xì)節(jié)。例如：只要選定控制點，就必須標(biāo)定，實地畫出點位，方便日后作業(yè)，絕不偷懶。外業(yè)記錄表放置在對應(yīng)型號 GPS 接收機的箱子內(nèi)，防止下次測量混淆，出現(xiàn)錯誤因小失大。但是很多其他方面需要在做事中去注意細(xì)節(jié)，例如：每天外業(yè)工作前接收機要保證充滿電量，否則就會出現(xiàn)一臺中途沒電，會導(dǎo)致 4 臺數(shù)據(jù)全部作廢的情況。還有當(dāng)天測量的數(shù)據(jù)要及時導(dǎo)出并檢驗是否合格。這方面需要一個測量人員的責(zé)任心與細(xì)心。我切身經(jīng)歷后，也驕傲地感受到了測繪工作者是一份責(zé)任重大而了不起的工作。

　對于我所在的小組：我慶幸也很感謝，慶幸所在一個精英薈萃的小組，小組成員們從一起的不知所措到后面的團結(jié)協(xié)作，圓滿完成任務(wù)。使我學(xué)習(xí)了良多，在他們身上我看到了耐心與細(xì)致，精益求精的品質(zhì)是我所不能的，榜樣的力量影響了我。在日后的學(xué)習(xí)中，我需要借鑒他們的精神。感謝他們這短短幾天的一路指導(dǎo)與相伴。

　對于我所學(xué)的 GPS：目前雖然我了解到的還是冰山一角，自己知之甚少，但我感到測繪行業(yè)以后將不再是傳統(tǒng)意義上的風(fēng)吹日曬，將越發(fā)向著高精度、自動化發(fā)展，不再需要過多辛苦的外業(yè)。還當(dāng)然，這一切的發(fā)展是基于高先進水平、高自動化的測量設(shè)備與儀器，而先進的科技是基于嚴(yán)密謹(jǐn)慎的理論知識。所以我們十分有必要打好基礎(chǔ)，不斷學(xué)習(xí)理論知識。

　感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)與我的團隊成員的一路朝夕相伴，盡職盡責(zé)。這次實習(xí)給我的，不僅是測量的辛苦，處理數(shù)據(jù)的繁瑣。也讓我感受到了測繪工程這

　門學(xué)科的魅力，團隊協(xié)作的重要性，培養(yǎng)的我的耐心與獨立思考能力。更希望自己在日后的學(xué)習(xí)中能取得更多進步。

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