測量原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

1、重 慶 交 通 大 學(xué)學(xué) 生 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)課程名稱 GPS測量原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 開課實(shí)驗(yàn)室 空間數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)室 學(xué) 院 河海學(xué)院 年級(jí) 2008 專業(yè)班地信01 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào)08260117開 課 時(shí) 間 2012至 2013學(xué)年第 2 學(xué)期總 成 績教師簽名目錄一、實(shí)習(xí)概況31.1實(shí)習(xí)目的31.2實(shí)習(xí)地點(diǎn)、時(shí)間31.3實(shí)習(xí)組織和安排31.4實(shí)習(xí)任務(wù)3二、執(zhí)行規(guī)范3三、測區(qū)概況33.1地形條件33.2氣候條件4四、外業(yè)實(shí)施44.1踏勘選點(diǎn)、做標(biāo)記44.2點(diǎn)之記44.3 GPS網(wǎng)的選點(diǎn)網(wǎng)圖44.4觀測實(shí)施5五、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理65.1數(shù)據(jù)預(yù)處理和基線解算6六、實(shí)習(xí)總結(jié)7一、實(shí)習(xí)概況

2、1.1實(shí)習(xí)目的（1）鞏固對(duì)GPS測量原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，加深對(duì)GPS 的基本理論的理解，用理論指導(dǎo)作業(yè)實(shí)踐，用實(shí)踐來證明原理，做到理論與實(shí)踐相統(tǒng)一，提高分析問題、解決問題的能力；從而對(duì)GPS的基本內(nèi)容得到一次實(shí)際應(yīng)用，使所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步鞏固、深化；（2）通過實(shí)習(xí)，熟練掌握GPS接收機(jī)的使用和靜態(tài)相對(duì)定位的外業(yè)觀測的步驟 ；（3）理解利用GPS觀測誤差的來源及進(jìn)行靜態(tài)相對(duì)定位的原理；（4）掌握GPS接收機(jī)與計(jì)算機(jī)結(jié)合的技術(shù)方法，能夠通過數(shù)據(jù)處理軟件處理GPS數(shù)據(jù)。1.2實(shí)習(xí)地點(diǎn)、時(shí)間 地點(diǎn)：重慶交通大學(xué) 時(shí)間：十六周、十七周1.3實(shí)習(xí)組織和安排 本次實(shí)習(xí)為河海學(xué)院08級(jí)地理信息系統(tǒng)01全體25的實(shí)習(xí)

3、，分為5各小組，每組有五個(gè)成員組成，我所在小組為第三小組，我擔(dān)任組長。1.4實(shí)習(xí)任務(wù)根據(jù)大地測量技術(shù)的原理，結(jié)合測區(qū)自然地理?xiàng)l件的特征，選擇邊連式與點(diǎn)連式相結(jié)合的布網(wǎng)方式，對(duì)整個(gè)重慶交通大學(xué)進(jìn)行測量。二、執(zhí)行規(guī)范 GB/T 18314-2001全球定位系統(tǒng)GPS規(guī)范三、測區(qū)概況3.1地形條件重慶交通大學(xué)，屬山區(qū)，地形起伏多變，多建筑物及樹木，視野并不開闊，衛(wèi)星信號(hào)差異嚴(yán)重。3.2氣候條件 屬暖亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年平均氣候在18左右，冬季最低氣溫平均在6-8，夏季炎熱，七月每日最高氣溫均在35度以上。極端氣溫最高43，最低-2，日照總時(shí)數(shù)10001200小時(shí)，冬暖夏熱，無霜期長、雨量充沛、常

4、年降雨量10001450毫米，春夏之交夜雨尤甚，四、外業(yè)實(shí)施4.1踏勘選點(diǎn)、做標(biāo)記點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在平坦、易于安裝接受設(shè)備、視野開闊的較高點(diǎn)上點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS信號(hào)被遮擋或被障礙物吸收點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源和高壓輸電線地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便，有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)志必須穩(wěn)定堅(jiān)固以利長久保存和利用，但是由于受條件限制，此次實(shí)習(xí)并沒有埋石，采用了用油漆標(biāo)記控制點(diǎn)的方法。4.2點(diǎn)之記 1-10號(hào)點(diǎn)4.3 GPS網(wǎng)的選點(diǎn)網(wǎng)圖 如

5、圖所示，4.4觀測實(shí)施4.4.1實(shí)習(xí)器材中海達(dá)BL2000 GPS接收機(jī)五臺(tái)，三腳架五個(gè)，鋼尺五個(gè)，筆若干支，觀測記錄紙若干張。4.4.2測前檢測4.4.2.1 一般檢視應(yīng)符合下列規(guī)定：a.接收機(jī)及天線的外觀應(yīng)良好，型號(hào)應(yīng)正確；b.各種部件及其附件應(yīng)匹配、齊全和完好；c.需緊固的部件應(yīng)不得松動(dòng)和脫落；d.設(shè)備使用手冊(cè)和后處理軟件操作手冊(cè)及磁（光）盤應(yīng)齊全。4.4.2.2通電檢驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：a.有關(guān)信號(hào)燈工作應(yīng)正常；b.按鍵和顯示系統(tǒng)工作應(yīng)正常；c.利用自測試命令進(jìn)行測試；d.檢驗(yàn)接收機(jī)鎖定衛(wèi)星時(shí)間的快慢，接收信號(hào)強(qiáng)弱及信號(hào)失鎖情況。4.4.3測量原理GPS靜態(tài)定位的基本原理：把衛(wèi)星視為“飛

6、行”的控制點(diǎn)，在已知其瞬時(shí)坐標(biāo)的條件下，以GSP衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間距離為觀測量，進(jìn)行空間距離的后方交會(huì)，從而確定用戶接收機(jī)天線位置4.4.4觀測方法靜態(tài)觀測：由于有五臺(tái)GPS接收機(jī)，而網(wǎng)形結(jié)構(gòu)不規(guī)則，考慮到邊連式幾何精度高，具有更多的重復(fù)基線邊，能夠有效的發(fā)現(xiàn)測量中的粗差，因此采用邊連式觀測六個(gè)時(shí)段，每一時(shí)段觀測一個(gè)70分鐘左右時(shí)。4.4.6實(shí)施步驟1、儀器的架設(shè)：安裝好電池，在待測點(diǎn)上安置三腳架，并安置基座，使儀器距地面一米以上，嚴(yán)格對(duì)中整平，儀器、基座測前經(jīng)過檢核2、天線高的量?。禾炀€高應(yīng)從標(biāo)石中心量至天線外邊沿標(biāo)志處，互成120°各量取一次，較差小于3毫米，測前測后分別量

7、取采3、開機(jī)觀測，記錄觀測相關(guān)數(shù)據(jù)主要是測站編號(hào)、天線高、觀測時(shí)段等的數(shù)據(jù)記錄。4.4.7注意事項(xiàng)：在野外觀測前最好提前一天做星歷預(yù)報(bào)以選擇最好的觀測時(shí)段，天線高、接收儀的型號(hào)、序號(hào)記錄是否正確。開關(guān)機(jī)時(shí)間務(wù)必記錄，擺設(shè)GPS人員盡可能留在儀器旁邊，不要讓儀器離開視線范圍之外，數(shù)分鐘需至接收儀查看一次，注意數(shù)據(jù)有無持續(xù)接收、電池剩余電量等。五、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理5.1數(shù)據(jù)預(yù)處理和基線解算5.1.1數(shù)據(jù)預(yù)處理（1）將原始觀測數(shù)據(jù)從接收機(jī)上用HDS2003 完整版數(shù)據(jù)處理軟件下載到計(jì)算機(jī)上，通過解碼將各種數(shù)據(jù)分類整理，剔除無效觀測值和冗余信息；（2）對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核與修改，包括站名、點(diǎn)號(hào)、測站坐標(biāo)、天

8、線高等；（3）觀察網(wǎng)站圖；（4）對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)基線處理，包括處理全部基線，此次實(shí)習(xí)由于受地勢限制，測量精度較低，致使27條基線有20條有問題，給內(nèi)業(yè)工作帶來較大的工作量；對(duì)數(shù)據(jù)搜索基線閉合差，一共有一條重復(fù)基線，7個(gè)同步環(huán)，10個(gè)異步環(huán)，且由于數(shù)據(jù)質(zhì)量低，閉合差誤差較大；（5）導(dǎo)出處理報(bào)告，查看測量結(jié)果。5.1.2基線解算如圖，為HDS2003 完整版數(shù)據(jù)處理軟件處理基線的界面?；€解算要分三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段進(jìn)行初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)和基線向量的實(shí)數(shù)解，在第二階段將整周未知數(shù)固定成整數(shù)，在第三階段，將確定了的整周未知數(shù)作為已知數(shù)，僅將待定的測站坐標(biāo)作為未知數(shù)再次進(jìn)行平差解算，

9、解算出基線向量的最終解5.2觀測成果的外業(yè)檢核舍棄不合格的基線，重新測量，此次實(shí)習(xí)由于有一臺(tái)GPS接收機(jī)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有問題，于是進(jìn)行了第六個(gè)時(shí)段的測量。5.2.1重復(fù)觀測邊的檢核 對(duì)于重復(fù)觀測邊的不同時(shí)段的成果互差，應(yīng)小于等于相應(yīng)的等級(jí)規(guī)定精度的2 倍5.2.2同步環(huán)閉合差的檢核5.2.3異步環(huán)閉合差的檢核5.3網(wǎng)平差六、實(shí)習(xí)成果基線閉合網(wǎng)§1 項(xiàng)目信息 §1.1 項(xiàng)目屬性 項(xiàng)目名稱:重慶交通大學(xué)GPS測量項(xiàng)目單位:重慶交通大學(xué) 施工單位: 重慶交通大學(xué)河海學(xué)院08級(jí)地理信息系統(tǒng)01班負(fù)責(zé)人:黃霞 控制網(wǎng)等級(jí):C 測量員: 08地信01 計(jì)算員:黃霞§1.2 坐標(biāo)

10、系統(tǒng) 坐標(biāo)系名稱:WGS-84 橢球長半軸 a：6378137.000000 橢球扁率 f：1/298.257224 投影名稱:高斯投影 尺度:1.000000 投影高:0.000000 X加常數(shù):0.000000 Y加常數(shù):500000.000000 中央緯度:0 中央子午線:108:0:0 §2 WGS-84三維無約束平差 §2.1 平差參數(shù) 參考因子：1.02平方檢驗(yàn)(=95%)：通過自由度：6 §2.2 平差基線邊 序號(hào)基線名 DX(m)DY(m)DZ(m)距離中誤差 (m)改正數(shù) (m)改正數(shù) (m)改正數(shù) (m)改正數(shù) (m)相對(duì)誤差100010004

11、.1735-290.9912-239.3194279.8487469.32390.0033-0.00040.00060.00300.00171: 144122200010006.1735-126.3234-277.9903451.5463545.09650.00370.0006-0.0037-0.0054-0.00271: 145423300020006.1735-160.6163-174.4480257.5870350.11540.00410.00000.00000.0000-0.00001: 86056400030006.1672-0.6644-110.7758213.5877240.60

12、630.00210.00000.00000.0000-0.00001: 117113500030008.1704298.6192159.4640-148.5910369.70450.00290.0003-0.0002-0.00020.00021: 128871600030009.1704166.7765257.8258-379.5783488.22970.0057-0.00110.00130.0008-0.00031: 86227700040006.1735164.6678-38.6709171.6976241.02070.0032-0.00090.00270.00180.00031: 749

13、94800050006.1672189.887554.82976.6800197.75790.01090.00000.00000.00000.00001: 18185900080009.1704-131.842798.3618-230.9873283.57130.00560.0010-0.0010-0.0006-0.00031: 507911000090010.1703-241.4182-25.3795-80.9355255.88560.01330.00000.0000-0.0000-0.00001: 192421100090011.1703-318.3176114.0532-363.3523

14、496.34570.00980.00000.0000-0.00000.00001: 50777§2.3 T 檢驗(yàn)列表 基線名 T - XT - YT - Z00010004.17350.07970.09100.514200010006.17350.12550.41290.709900020006.17350.00000.00000.000000030006.16720.00000.00000.000000030008.17040.07480.03710.044900030009.17040.13640.08140.092800040006.17350.18960.40100.4260

15、00050006.16720.00000.00000.000000080009.17040.13240.06790.083300090010.17030.00000.00000.000000090011.17030.00000.00000.0000§2.4 自由網(wǎng)平差坐標(biāo) 序號(hào)點(diǎn)名緯度(D:M:S)經(jīng)度(D:M:S)高程點(diǎn)位中誤差中誤差 (m)中誤差 (m)中誤差 (m)1000129:29:24.88888N106:33:57.28288E234.68930.00430.00190.00180.00342000229:29:32.11494N106:33:57.15861E235.

16、27750.00470.00180.00180.00393000329:29:33.60531N106:34:03.52384E243.51550.00300.00130.00130.00234000429:29:35.14066N106:34:10.16981E245.02040.00390.00140.00180.00325000529:29:41.12332N106:34:12.05702E254.51980.01010.00600.00580.00596000629:29:41.33769N106:34:04.72009E256.41850.00300.00130.00130.0023

17、7000829:29:28.32237N106:33:51.21083E229.29450.00350.00130.00160.00298000929:29:19.68430N106:33:54.86091E230.36920.00450.00140.00170.00409001029:29:16.68472N106:34:03.71915E229.27210.01270.00750.00630.008110001129:29:06.21379N106:34:04.97927E225.68200.00980.00480.00390.0077七、實(shí)習(xí)總結(jié)1、通過實(shí)習(xí)了解了靜態(tài)觀測的基本步驟流程，熟練掌握了GPS的使用方法及GPS的工作原理；2、在觀測過程中，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神，選點(diǎn)布局一定要符合條件，此次試驗(yàn)我們犯了一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤，我們的一號(hào)點(diǎn)布局在一個(gè)書多建筑物多的地方，致使GPS接收機(jī)接收的信號(hào)不好，進(jìn)而導(dǎo)致此次測量精度較低；3、此次實(shí)習(xí)沒有過對(duì)講機(jī)，致使開機(jī)時(shí)間有些許差