第一篇：GPS測量原理及應(yīng)用
GPS測量原理及應(yīng)用
實習報告
專 業(yè)：12級測繪工程專業(yè)
班 級：1220502 姓 名：方 明
學 號：201220050208 指導教師：吳良才
目錄
一、前言.............................................................................................................3
1.1 實習目的.................................................................................................3
1.2 實習內(nèi)容.................................................................................................3
1.3 實習分組情況.........................................................................................3
二、GPS接收機認識學習.................................................................................4
2.1 實驗目的要求........................................................................................4
2.2 儀器設(shè)備及精度指標...........................................................................4
2.3 實驗步驟及操作.....................................................................................4
三、GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)采集.....................................................................5
3.1 技術(shù)設(shè)計.................................................................................................5
3.2 測區(qū)情況及測前準備.............................................................................5
3.3 選點情況.................................................................................................5
3.4 觀測的作業(yè)要求.....................................................................................6
3.5 具體操作步驟.........................................................................................6
四、GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)處理.......................................................................7
4.1 數(shù)據(jù)傳輸.....................................................................................................7
4.2 數(shù)據(jù)處理.....................................................................................................7
4.2.1 數(shù)據(jù)導入.............................................................................................7
4.2.2 基線解算.............................................................................................7
4.2.3 自由網(wǎng)無約束平差...............................................................................8
4.3 成果輸出報表..............................................................................................8
五、基站架設(shè)以及RTK測圖............................................................................9
5.1 實驗目的要求.........................................................................................9
5.2 儀器設(shè)備.................................................................................................9
5.3 RTK測圖步驟.........................................................................................9
5.3.1 基準站設(shè)置....................................................................................9
5.3.2 移動站設(shè)置....................................................................................9
5.3.3 點測量............................................................................................9
5.3.4 數(shù)據(jù)傳輸.......................................................................................10
5.4 南方CASS繪圖....................................................................................10
六、實習體會.....................................................................................................11
一、前言.1 實習目的
通過實習，結(jié)合課堂教學我們可以掌握GPS接收機的操作方法，掌握利用GPS技術(shù)進 行控制測量、地形測量和放樣等測繪工作方法。加深對課堂所學理論知識的理解，產(chǎn)生對GPS測量技術(shù)的感性認識，并培養(yǎng)和提高利用所學理論知識動手解決實際問題的能力。
1.2 實習內(nèi)容
這次實習的主要實習內(nèi)容主要有四項：
1．GPS接收機認識實習；熟悉南方靈銳S86 GPS接收機的基本操作，對GPS接
收機工作原理有個認識。
2．GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)采集；在校區(qū)進行GPS網(wǎng)的布設(shè)，并進行靜態(tài)相對定
位數(shù)據(jù)采集。
3.GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)處理；利用南方GPS接收機數(shù)據(jù)處理軟件，對所采集的樣本
數(shù)據(jù)進行基線解算和網(wǎng)平差。
4.基站架設(shè)以及RTK測圖，利用GPS RTK測量技術(shù)進行碎部點測量，并用數(shù)據(jù)處理軟
件對采集的數(shù)據(jù)進行處理。以組為單位，進行地形圖的繪制。
1.3 實習分組情況
?
本次實習班級分6組進行 ?
本組成員情況介紹：
組長：方 明
組員：郭建雄、陳亞棟、付超遠、帥蘇芳、鄒輝霞、王安迪 ?
靜態(tài)采集的數(shù)據(jù)以組為單位，每個組數(shù)據(jù)一樣； ?
動態(tài)測量RTK測圖以組為單位，每個組一份圖。
二、GPS接收機認識學習
2.1 實驗目的要求
(1)了解GPS接收機組成的各個部分（接收機天線、主機及其操作面板、電源
等）及其連接；
(2)掌握GPS接收機數(shù)據(jù)采集的操作，包括整平對中、開機、輸入點號、天
線高、查看接收機工作狀態(tài)、關(guān)機等；
(3)通過認識實習，為以后的GPS靜態(tài)相對定位和RTK測圖實習做好知識和技
術(shù)上的準備。
2.2 儀器設(shè)備及精度指標
本次實習采用南方靈銳S86 GPS接收機
接收機的精度指標：
靜態(tài)平面精度：3mm+1ppm
靜態(tài)高程精度：5mm+1ppm
RTK平面精度：1cm+1ppm RTK高程精度：2cm+1ppm
2.3 實驗步驟及操作
（1）安置儀器：在任意點上放置三角架，安放基座和天線，整平對中；（2）天線與主機的連接；
（3）熟悉開機、關(guān)機、量取天線高；主機面板菜單的各項功能；輸入點 號、天線高，查看接收機工作狀態(tài)等。
三、GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)采集
3.1 技術(shù)設(shè)計依據(jù)
依據(jù)GPS測量規(guī)范及實習任務(wù)書，具體內(nèi)容為：
（1）等級：國家E級；
（2）點數(shù)：4個點組成兩個三角行，有同步環(huán)有異步環(huán)；（3）GPS控制點：依據(jù)ECIT CAMP GPS 2014網(wǎng)點選擇；
（4）成果：以:組為單位，完成設(shè)計、選點、觀測，每人分別進行數(shù)據(jù)處理
和質(zhì)量控制，并提交各自的結(jié)果。
3.2 測區(qū)概況及測前準備
測區(qū)概況：本次實習測區(qū)范圍為東華理工大學廣蘭校區(qū)，測區(qū)內(nèi)總體地勢較為平坦，部分地區(qū)有較大起伏，利于基準站和移動站的架設(shè)，但由于校區(qū)內(nèi)樹木、房屋等高大地物的影響，導致接收機接收衛(wèi)星信息叫空曠地區(qū)差些。
測前準備：通過一天時間將控制點位選好，以備靜態(tài)測量時使用。其次，需要分配每個小組的任務(wù)，并將測量時的一些注意事項協(xié)調(diào)好。然后，通過GPS接受儀器對所選的控制點進行測量，每個點位保證觀測兩個時段。當外業(yè)測量結(jié)束后，運用南方GPS處理軟件進行內(nèi)業(yè)計算，得出每個控制點的坐標和高程
3.3 選點情況
小組選點情況如圖： JX51——0001（北門）
JX52——0002（國防科技樓旁）JX54——0004（西大門）JX64——0005（東大門）
3.4 觀測的作業(yè)要求
（1）觀測的時段長度≥45min,幾何圖形強度因子PDOP<6；
（2）天線的對中誤差≤3mm，天線應(yīng)整平：基座上的圓氣泡居中，天線定向
標志應(yīng)指向正北，定向誤差不宜超過±5°；
（3）觀測組應(yīng)按調(diào)度規(guī)定時間進行作業(yè)，保證同步觀測同一組衛(wèi)星； ④每時段開機后應(yīng)量取天線高，并及時輸入點名（點號）及天線高，關(guān)機后
再量取一次天線高作校核，兩次互差<3mm,取平均值作為最后結(jié)果，并
記錄在外業(yè)觀測記錄紙上；
（4）儀器工作正常后，應(yīng)及時填寫外業(yè)觀測記錄紙中的有關(guān)內(nèi)容；
（5）作業(yè)期間，觀測人員不能擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動或被移動，防止人和其他物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號。雷雨過境時應(yīng)關(guān)機停測，并卸下天線以防雷擊；
（6）觀測中應(yīng)保證接收機工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將
數(shù)據(jù)下載到計算機上。
3.5 具體操作步驟
（1）在選好的觀測站點上安放三腳架。注意觀測站周圍的環(huán)境必須符合以下的條件，即凈空條件好，遠離反射源，避開電磁場干擾等。因此，安放時用
戶應(yīng)盡量避免將接收機放在樹蔭、建筑物下，也不要在靠近接收機的地方
使用對講機，手提電話等無線電設(shè)備。
（2）小心打開儀器箱，取出基座及對中器，將其安放在腳架上，在測點上對中、整平基座。
（3）從儀器箱中取出接收機，將其安放在對中器上，并將其鎖緊，再分別取出
采集器及其托盤，將它們安裝在腳架上。
（4）按開機鍵。三秒之內(nèi)按F1進入設(shè)置工作模式。
（5）進入設(shè)置工作模式后選擇靜態(tài)模式，然后修改截止角（15°），采樣頻率
10s，采樣模式為自動（6）按F1確定就可以采集了
（7）注意儀器在采集的時候data鍵會閃爍，要是沒有閃爍那就可能儀器的存儲已滿，要進行刪除里面以前的數(shù)據(jù)。
（8）開始進行觀測，要記住開始時間，量取儀器高。
四、GPS靜態(tài)相對定位數(shù)據(jù)處理
4.1 數(shù)據(jù)傳輸
? 用數(shù)據(jù)線讓接收機與計算機連接
? 利用“靈銳助手”或者與接收機機型對應(yīng)的軟件傳輸數(shù)據(jù) ? 修改點名以及天線高
4.2 數(shù)據(jù)處理
4.2.1 數(shù)據(jù)導入
應(yīng)用南方測繪GPS數(shù)據(jù)處理軟件
新建一個工程，用于存儲文件，增加觀測數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)都導入。
4.2.2 基線解算
常用設(shè)置中將截止角設(shè)為15度，歷元間隔為10。然后處理全部基線。處理完畢后查看每條基線的整數(shù)解，若其小于3，則需要查看此基線的基線殘差圖，去除部分多余的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，進行單獨處理這條基線，直到整數(shù)解滿足大于3的條件為止。7
4.2.3 自由網(wǎng)無約束平差
首先進行網(wǎng)平差設(shè)置，選中三維平差、二維平差、水準高程擬合，重置中央子午線為117度，高程擬合方案為曲面擬合。之后進行網(wǎng)平差，生成成果報告。
4.3 成果輸出報表（見附錄）
五、基站架設(shè)以及RTK測圖
5.1 實驗目的要求
（1）掌握基準站的架設(shè)；
（2）掌握RTK系統(tǒng)的構(gòu)成，基準站和流動站組成的各部件及其連接；（3）掌握RTK基準站和流動站的位置；（4）掌握RTK測圖的基本原理；
（5）掌握南方CASS成圖的 軟件的使用。
5.2 儀器設(shè)備
南方靈銳S86 GPS接收機；S730手簿；腳架、基座；對中桿。
5.3 RTK測量的基本步驟
5.3.1基準站設(shè)置
在已知點上架設(shè)腳架，固定基座，嚴格對中整平后，測量儀器高。開機，將接
收機調(diào)整為基準站模式，設(shè)置差分格式為CMR、電臺頻道為3。觀察DX和
TX指示燈，TX燈閃表示基準站向外發(fā)送數(shù)據(jù)，DX燈閃表示基準站接收衛(wèi)星
信號。
5.3.2移動站設(shè)置
（1）將移動站主機連接在碳纖維對中桿上，將接收天線接在主機上，調(diào)節(jié)GPS
接收機至移動站模式。
（2）打開主機，主機開始自動初始化和搜索衛(wèi)星，當達到一定條件后，主機上
的RX指示燈開始1秒閃1次，表明已經(jīng)收到基準站差分信號。
（3）打開手簿，啟動工程之星軟件。
（4）設(shè)置文件保存路徑，新建文件和文件。
（5）連接儀器，搜索到移動站對應(yīng)的接收機信號，通過藍牙將移動站和手簿連
接在一起。
（6）電臺設(shè)置。
（7）設(shè)置移動參數(shù)：設(shè)置差分格式，CMR，設(shè)置天線高。
5.3.3 點測量
將對中桿放在目標點上，使水準器的氣泡置中。當達到固定解時按下手
簿上的A鍵進行點的采集；按兩下手簿上的B鍵可以查看采集的點的坐標等。
5.3.4 數(shù)據(jù)傳輸
在野外采集的數(shù)據(jù)都會自動保存在手簿的“我的電腦→Flashdisk→Jobs”中。
我們需要的測量成果文件是以*.dat為后綴的文件，此文件自動存儲在我們新
建工程文件下的DATA文件中。
5.4 南方CASS繪圖
打開南方CASS→繪圖處理→展野外測點點號→將測量成果文件.dat導入CASS中。
根據(jù)草圖將圖完成。
展野外點點號分布圖（成果圖見附錄）
六、實習體會
這次實習中最主要的就是GPS靜態(tài)測量。GPS靜態(tài)測量，是利用測量型GPS接收機進行定位測量的一種。主要用于建立各種的控制網(wǎng)。進行GPS靜態(tài)測量時，認為GPS接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標。在測量中，GPS靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由40分鐘到十幾小時不等。通過實習，熟悉并熟練掌握GPS儀器的使用及進行控制測量的基本方法, 鞏固課堂所學知識，加深對測量學的基本理論的理解。了解GPS原理以及在測繪中的應(yīng)用,能夠用有關(guān)理論指導作業(yè)實踐，做到理論與實踐相統(tǒng)一，提高分析問題、解決問題的能力，從而對控制測量學的基本內(nèi)容得到一次實際應(yīng)用，使所學知識進一步鞏固、深化。學會GPS進行控制測量的基本方法并對GPS數(shù)據(jù)的處理，培養(yǎng)實際動手能力。
經(jīng)過了這次實習我們認識到GPS靜態(tài)相對定位對網(wǎng)形選擇的要求是很高的。首先在選擇基線時要注意在任意三角形內(nèi)所選基線至少有兩點要相互通視。再就是流動點和基準點的距離不能超過20KM。在進行對中和正平，保證接線連接正確之后，準備開機。要保證進行測量的幾組，同時開機，確保測量的準確性。測量的時候，要記錄儀器高、點位置和時間段。我們采取的時間段是60分鐘，所以一次測量60分鐘之后，進行換站，下一步測量。
附錄1
GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理成果輸出報表
GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)型
東華理工大學GNSS網(wǎng)平差結(jié)果 施工單位：12級測繪工程 負 責 人：方明
負 責 人：2014年12月14日
2014年12月14日
文件名
觀測日期
開始
結(jié)束
點名
天線高
天線高
機號
00013482.STH 2014年12月14日 13時57分 14時57分 0001
1.5774
1.5000
W1386782639
00023481.STH 2014年12月14日 12時40分 13時40分 0002
1.4971
1.4200
W1386782643
00023482.STH 2014年12月14日 13時56分 14時56分 0002
1.4971
1.4200
W1386782643
00043481.STH 2014年12月14日 12時40分 13時42分 0004
1.4981
1.4210
W1386782658
00053481.STH 2014年12月14日 12時40分 13時42分 0005
1.4238
1.3470
W1386789841
00053482.STH 2014年12月14日 13時56分 14時57分 0005
1.4238
1.3470
W1386789841
基線簡表
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增量
長度
相
對誤差
00013482-00023482 觀測量L1 L2 P2同步時長 59分鐘 歷元間隔:10 高度截止角:15.0 三差解
0.012 0.008 0.009
-0.031
0.063
0.039
0.080
1/7 雙差浮點解
0.012 0.008 0.009
229.450
101.620
13.463
251.307
1/21148 雙差固定解 33.44 0.009 0.003 0.009
229.470
101.623
13.465
251.327
1/27627
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增量
長度
相
對誤差
00043481-00023481 觀測量L1 L2 P2同步時長 59分鐘 歷元間隔:10 高度截止角:15.0 三差解
0.011 0.008 0.008
-0.000
0.001
0.000
0.001
1/0 雙差浮點解
0.011 0.008 0.008
-4.642
-146.737
236.273
278.170
1/24904 雙差固定解 16.43 0.012 0.004 0.011
-4.639
-146.720
236.276
278.163
1/23309
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增量
長度
相
對誤差
00053481-00023481 觀測量L1 L2 P2同步時長 60分鐘 歷元間隔:10 高度截止角:15.0 三差解
0.006 0.005 0.004
368.991
-29.742
348.149
508.180
1/87354 雙差浮點解
0.009 0.007 0.006
368.781
-29.570
348.240
508.080
1/58062 雙差固定解 10.51 0.011 0.003 0.010
368.792
-29.578
348.226
508.078
1/46900
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增量
長度
相
對誤差
00053482-00023482 觀測量L1 L2 P2同步時長 59分鐘 歷元間隔:20 高度截止角:15.0 三差解
0.010 0.007 0.007
0.028
-0.058
-0.035
0.073
1/8 雙差浮點解
0.010 0.007 0.007
368.795
-29.631
348.201
508.067
1/52151 雙差固定解
4.51 0.017 0.010 0.014
368.804
-29.586
348.230
508.091
1/30255
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增量
長度
相
對誤差
00053481-00043481 觀測量L1 L2 P2同步時長 61分鐘 歷元間隔:10 高度截止角:15.0 三差解
0.009 0.007 0.006
0.028
-0.059
-0.036
0.074
1/8 雙差浮點解
0.009 0.007 0.006
373.414
117.144
111.955
407.056
1/43572 雙差固定解 10.53 0.011 0.005 0.010
373.431
117.135
111.947
407.066
1/35563
中誤差 水平
垂直
X增量
Y增量
Z增
量
長度
相
對誤差
00013482-00053482 觀測量L1 L2 P2同步時長 60分鐘 歷元間隔:10 高度截止角:15.0 三差解
0.012 0.011 0.003
-136.186
132.812
-335.497
385.673
1/33339 雙差浮點解
0.047 0.046 0.010
-138.597
131.763
-334.890
385.644
1/8138 雙差固定解 17.95 0.026 0.016 0.021
-139.362
131.213
-334.766
385.626
1/14570 重復基線報告
基 線 名
質(zhì)量
中誤差
X
Y
Z
基線長 相對
誤差 長度較差 長度限差
重復基線
0.0127
0.0064
0.0039
0.0022
508.0843
25.0ppm
12.72
8.61
00053481-00023481
10.51 0.0108
368.7917
-29.5778
348.2256
508.0780
1/46900
00053482-00023482
4.51 0.0168
368.8045
-29.5856
348.2299
508.0907
1/30255
剔除基線后重復基線
剔除基線后重復基線
0.0127
0.0064
0.0039
0.0022
508.0843
25.0ppm
12.72
8.61
00053481-00023481
10.51 0.0108
368.7917
-29.5778
348.2256
508.0780
1/46900
00053482-00023482
4.51 0.0168
368.8045
-29.5856
348.2299
508.0907
1/30255
基線解詳細情況
1.00013482--00023482 Gnss基線解算結(jié)果 Ver 1.00 基線 雙差固定解 測
站:(0001)輸入文件: E:FM