1、. GPS定位導(dǎo)航試驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn)名稱： GPS控制網(wǎng)解決方案及數(shù)據(jù)處理 專業(yè)班級(jí)： 2008級(jí)地理信息系統(tǒng) 學(xué) 號(hào)： 200820207107 姓 名： 苗小利 2011年11月 GPS控制網(wǎng)解決方案及數(shù)據(jù)處理全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）是美國從20世紀(jì)70年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，

2、GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開了研究并得到廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)代測(cè)量中，利用GPS進(jìn)行控制測(cè)量，布設(shè)GPS網(wǎng)，是一種常見的手段。本方案是為你設(shè)計(jì)的一個(gè)完整的GPS控制網(wǎng)的解決方案。GPS測(cè)量與常規(guī)測(cè)量類似，在實(shí)際工作中也可劃分為方案設(shè)計(jì)，外業(yè)實(shí)施和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個(gè)階段。對(duì)于技術(shù)支持人員來說，我們關(guān)注的重點(diǎn)是外業(yè)實(shí)施和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理這兩個(gè)階段，因?yàn)榉桨冈O(shè)計(jì)通常情況下都是由客戶自己來設(shè)計(jì)完成，我們要做的是保證客戶所測(cè)量出來的精度是有效數(shù)據(jù)，且誤差在限差范圍內(nèi)。一 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)主要包括技術(shù)設(shè)計(jì)，圖形設(shè)計(jì)

3、和注意事項(xiàng)。1.技術(shù)設(shè)計(jì)GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)是進(jìn)行GPS測(cè)量的最基本的工作，它是依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范及GPS網(wǎng)的用途、用戶的要求等對(duì)測(cè)量工作的網(wǎng)形、精度和密度等具體設(shè)計(jì)。（1）設(shè)計(jì)依據(jù)GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)依據(jù)是GPS測(cè)量規(guī)范和測(cè)量任務(wù)書。GPS目前的測(cè)量規(guī)范有：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)（GPS）測(cè)量規(guī)范，1998年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范，各部委根據(jù)本部門GPS工作的實(shí)際情況制定的其他GPS測(cè)量規(guī)范。測(cè)量任務(wù)書是測(cè)量施工單位上級(jí)主管部門或合同的甲方下達(dá)的技術(shù)要求文件，這種技術(shù)文件是指令性的，它規(guī)定了測(cè)量任務(wù)的范圍、目的，精度等要求。（2）精度要求表一GP

4、S測(cè)量精度分級(jí)（一）等級(jí)平均距離（km）a (mm)b(ppm.D)最弱邊相對(duì)中誤差二91021/12萬三51051/8萬四210101/1.5萬一級(jí)110101/2萬二級(jí)<115201/1萬 注：當(dāng)邊長小于200m時(shí)，以邊長中誤差小于20mm來衡量。 表二GPS測(cè)量精度分級(jí)（二）等級(jí)主要用途固定誤差a（mm）比例誤差b（ppm.D）AA全球性的地球動(dòng)力學(xué)研究，地形形變測(cè)量和精度定軌30.01A區(qū)域性的地球動(dòng)力學(xué)研究和地殼形變測(cè)量50.1B局部形變監(jiān)測(cè)和各種精密工程測(cè)量81C大、中城市及工程測(cè)量基本控制網(wǎng)105D、E中、小城市及測(cè)圖、物探，建筑施工等控制測(cè)量101020GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)

5、，通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表示的。網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)；固定誤差(mm)；比例誤差(ppm)；相鄰點(diǎn)間的距離(km)（3）密度指標(biāo)各種不同的任務(wù)要求和服務(wù)對(duì)象，對(duì)GPS點(diǎn)的分布要求也不同。表三GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間距離    單位：km級(jí)別項(xiàng)目AAABCDE相鄰點(diǎn)最小距30010015521相鄰點(diǎn)最大距20001000250401510相鄰點(diǎn)平均距100030070151010550測(cè)區(qū)內(nèi)沒有相關(guān)的地圖資料，可以從google earth上下載米級(jí)精度的影像圖作為我們已有的資料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)等工作。2圖形設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)主要取

6、決于用戶的要求、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、人力和儀器等條件。根據(jù)用途的不同，GPS網(wǎng)的圖形可設(shè)計(jì)為點(diǎn)連式，邊連式、網(wǎng)連式和邊點(diǎn)混連四種。（1）點(diǎn)連式點(diǎn)連式是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個(gè)公共點(diǎn)的連接。這種方式布點(diǎn)所構(gòu)成的圖形幾何強(qiáng)度很弱，沒有或極少有非同步圖形閉合條件，一般不單獨(dú)使用，多是和邊連式一起使用。（2）邊連式邊連式是指同步圖形之間由一條公共基線連接。這種布網(wǎng)方案，網(wǎng)的幾何強(qiáng)度較高有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件。在相同的儀器臺(tái)數(shù)條件下，觀測(cè)時(shí)段數(shù)將比點(diǎn)連式大大增加。這種布網(wǎng)方式在網(wǎng)點(diǎn)數(shù)較少，對(duì)于精度要求較高的情況下，如水庫施工測(cè)量，高等級(jí)的城區(qū)控制網(wǎng)測(cè)量等，都可以采用這種布網(wǎng)方式。（3）網(wǎng)連式網(wǎng)連式

7、是指相鄰?fù)綀D形之間有兩個(gè)以上的公共點(diǎn)相連接，這種方法需要4臺(tái)以上的接收機(jī)。這種布圖方法的幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)相當(dāng)高，但花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間較多，一般僅用于高精度的控制測(cè)量，在一般的測(cè)量工作中不建議采用。（4）邊點(diǎn)混連式邊點(diǎn)混連是指把點(diǎn)連式和邊連式有機(jī)的結(jié)合起來，組成GPS網(wǎng)，既能保證網(wǎng)的幾何強(qiáng)度，提高網(wǎng)的可靠指標(biāo)，又能減少外業(yè)工作量，降低成本，是一種較為理想的布網(wǎng)方法。由于測(cè)區(qū)面積小，儀器只有三臺(tái)易測(cè)E650U，決定采用邊連接式進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)圖形如下圖所示，共有5個(gè)定位點(diǎn)（一個(gè)為已知點(diǎn)，用來做約束平差），3個(gè)觀測(cè)時(shí)段，2條重復(fù)邊，總基線數(shù)為9條，獨(dú)立基線數(shù)為6條，必要基線數(shù)4條。平均每站觀測(cè)

8、時(shí)段數(shù)為1.8>1.6。已知點(diǎn)不用移站，連續(xù)觀測(cè)三個(gè)時(shí)段。第二個(gè)觀測(cè)時(shí)段236號(hào)儀器從kz02移到kz03，其他不用移動(dòng)。第三個(gè)觀測(cè)時(shí)段195號(hào)儀器從kz01移到kz04，其他儀器不用移動(dòng)。具體安排如下所示：表一 第一個(gè)觀測(cè)時(shí)段：2008.9.2點(diǎn)名kz02kz01Yz儀器編號(hào)236195206表二 第二個(gè)觀測(cè)時(shí)段：2008.9.2點(diǎn)名kz01yzkz03儀器編號(hào)195206236表三 第三次觀測(cè)時(shí)段：2008.9.2點(diǎn)名yzkz03kz04儀器編號(hào)2062361953注意事項(xiàng)GPS網(wǎng)的點(diǎn)與點(diǎn)間盡管不要求通視，但考慮到利用常規(guī)測(cè)量加密時(shí)的需要，每點(diǎn)就有一個(gè)以上的通視方向。為了顧及原有的測(cè)

9、繪成果，對(duì)凡符合GPS網(wǎng)點(diǎn)要求的舊點(diǎn)，應(yīng)充分利用其標(biāo)石。二 外業(yè)實(shí)施1選點(diǎn)埋石確定網(wǎng)的基本布設(shè)圖形后，接下來就是根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦螆D等資料，結(jié)合本次測(cè)量的具體技術(shù)要求和相關(guān)規(guī)范，在地形圖上大致把網(wǎng)點(diǎn)確定下來，并設(shè)計(jì)好挪站的方案。然后經(jīng)過測(cè)區(qū)踏勘，選定埋石點(diǎn)。選點(diǎn)時(shí)要注意以下幾個(gè)原則：1）為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°15°高度角以上不能有成片的障礙物。2）為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°15°高度角以上不能有成片的障礙物。3）為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)

10、遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。4）為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)方便的地方。5）測(cè)站應(yīng)選擇在地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于保存的地方。6）在做城區(qū)控制網(wǎng)時(shí)，選點(diǎn)應(yīng)該避開車流量較大的地區(qū)，特別不要在有很多噸位較大的車經(jīng)過的地方設(shè)站，如城區(qū)的轉(zhuǎn)盤處。GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)埋設(shè)在具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)石必須穩(wěn)定、堅(jiān)固以利長久保存和使用。同時(shí)在點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)結(jié)束后，要按規(guī)范填寫點(diǎn)之記。2設(shè)置參數(shù)在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)前，要對(duì)我們使用的儀器進(jìn)行靜態(tài)參數(shù)設(shè)置。具體參數(shù)依據(jù)相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)定。易測(cè)E640靜態(tài)機(jī)用后處理軟件Landtop進(jìn)行設(shè)置，易測(cè)E65

11、0用Econfig軟件進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置采樣間隔，高度角，天線高等信息。3外業(yè)觀測(cè)觀測(cè)前先要檢查儀器的可用性，電池電量是否充足，配件是否齊全等，同時(shí)也應(yīng)利用星歷預(yù)報(bào)軟件查看當(dāng)天的星歷狀況，選擇最好的觀測(cè)時(shí)間，來提高我們的觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，架設(shè)儀器時(shí)，要嚴(yán)格對(duì)中，精確整平。架設(shè)完成后，量取天線高，精確到0.001m，記入手簿中。當(dāng)觀測(cè)到接收機(jī)的GPS批示燈上綠燈閃爍多于四顆時(shí)（綠閃次數(shù)表示此時(shí)可用衛(wèi)星的顆數(shù)），可長按FN鍵開始記錄數(shù)據(jù)（聽到兩短一長后，REC燈閃表示開始記錄數(shù)據(jù)）。一般觀測(cè)時(shí)段超過40分種就可以參與解算。在觀測(cè)結(jié)束后，長按FN鍵結(jié)束記錄，然后再次量取天線高，取兩次的平均值作為這個(gè)網(wǎng)點(diǎn)

12、此次觀測(cè)時(shí)段的天線高。注意：在觀測(cè)的過程中，不要進(jìn)行再次的對(duì)中整平。在離儀器5m內(nèi)不要盡量不要使用手機(jī)，對(duì)講機(jī)等通訊工具，以免影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度。三 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理外業(yè)觀測(cè)完成后，利用數(shù)據(jù)線將儀器內(nèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。E640靜態(tài)機(jī)用串口線利用后處理軟件Landtop導(dǎo)出，E650可用串口線利用Econfig導(dǎo)出，也可以利用U口像使用U盤一樣來對(duì)儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。注意：在導(dǎo)出數(shù)據(jù)時(shí)，不要對(duì)導(dǎo)出來的原始數(shù)據(jù)做改動(dòng)，另外復(fù)制一份后對(duì)復(fù)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。命名時(shí)要遵循一定的命名規(guī)范，如1212表示12號(hào)1號(hào)機(jī)的第2個(gè)觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這樣就可便于我們區(qū)分眾多的觀測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)導(dǎo)出后可利用后

13、處理軟件對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。E640的一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)是由兩個(gè)文件組成，一個(gè)是B文件（以字母B開頭，文件相對(duì)較大），一個(gè)是E文件（以字母E開頭，文件相對(duì)B較?。?。E650的觀測(cè)數(shù)據(jù)是由一個(gè)文件組成。在軟件操作“導(dǎo)入數(shù)據(jù)”時(shí)要注意修改點(diǎn)名，對(duì)同一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)不同觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)要把點(diǎn)名改為一致，同時(shí)把對(duì)就觀測(cè)數(shù)據(jù)的天線高輸入進(jìn)去。數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，按照基線向量解算，網(wǎng)平差的步驟處理。查看網(wǎng)平差報(bào)告等相關(guān)報(bào)告，檢查數(shù)據(jù)是否在技術(shù)設(shè)計(jì)的限差范圍內(nèi)。（具體后處理軟件操作請(qǐng)參考Landtop后處理軟件操作流程）。將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理軟件Landtop(版本號(hào)v2.0.4.5)進(jìn)行處理?？傮w流程如下：新建項(xiàng)目基線處理基

14、線設(shè)置導(dǎo)入數(shù)據(jù)添加650天線網(wǎng)平差設(shè)置查看平差報(bào)告網(wǎng)平差基線Ratio大于31添加650天線執(zhí)行“文件”“項(xiàng)目屬性”命令，打開項(xiàng)目屬性對(duì)話框。選中“天線”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊“新建”按鈕，新建一個(gè)天線，依次輸入天線名稱（E650），天線半徑（0.095）和相位中心高（0.092）等，完成后點(diǎn)擊“添加”，把新建的天線類型加入當(dāng)前項(xiàng)目。單擊“確定”退出。2導(dǎo)入數(shù)據(jù)執(zhí)行“文件”“導(dǎo)入”命令，打開導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)對(duì)話框。選擇易測(cè)文件格式，數(shù)據(jù)類型為靜態(tài)數(shù)據(jù)。在導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)后，根據(jù)實(shí)際情況，可能需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些預(yù)處理。如把同一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上不同觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)名改為一樣，修改天線高等（手簿軟件E650R不能的觀測(cè)時(shí)

15、設(shè)置儀器的天線高，只能在用串口通過上位機(jī)軟件E-Config導(dǎo)出數(shù)據(jù)的時(shí)候更改天線高。手簿軟件eSurvey版本號(hào)v3.1.0.1可以在架好儀器后輸入天線斜高，此天線高會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為天線相位中心高）。在本次測(cè)量中直接輸入天線高，數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)不需要更改天線高。3基線設(shè)置經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，接下來就要進(jìn)行基線處理。首先執(zhí)行“靜態(tài)基線處理”“基線處理設(shè)置”命令，彈出如下圖所示的對(duì)話框。在這里根據(jù)相關(guān)的技術(shù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)置。一般只需要設(shè)置數(shù)據(jù)采樣間隔和截止高度角（5-15度）等。歷元數(shù)=觀測(cè)時(shí)間數(shù)據(jù)采樣間隔如觀測(cè)時(shí)間40min,數(shù)據(jù)采樣間隔為5s,則歷元數(shù)=40*605=480。注意公式中的數(shù)據(jù)采樣間隔是

16、指儀器觀測(cè)時(shí)設(shè)置的靜態(tài)參數(shù)，和左圖中的數(shù)據(jù)采樣間隔是兩個(gè)概念。若把靜態(tài)基線處理設(shè)置中的數(shù)據(jù)采樣間隔設(shè)為5s，則軟件中參與計(jì)算的有效歷元數(shù)=4805=96。刪除衛(wèi)星并不是把衛(wèi)星從數(shù)據(jù)中去掉，只是屏蔽刪除衛(wèi)星的信號(hào)。本軟件支持最多同時(shí)屏蔽兩顆衛(wèi)星。4基線處理執(zhí)行“靜態(tài)基線處理” “處理全部基線”命令，對(duì)所有的基線進(jìn)行處理。基線處理后，查看每一條基線的Ratio值。對(duì)于Ratio值小于3的基線，可以通過下列手段調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)起始和終止歷元?？蛇m當(dāng)提高起始?xì)v元，減小終止歷元。調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采樣間隔。可以適當(dāng)增大采樣間隔，降低參與解算的信號(hào)質(zhì)量不好的數(shù)據(jù)比率。調(diào)節(jié)截至高度角。一般增大截至高度角可增大Ratio值。

17、刪除信號(hào)質(zhì)量不好的衛(wèi)星。右鍵單擊所要修改的基線向量，選擇屬性，然后通過基線殘差圖查看每顆參考解算的衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量，對(duì)于信號(hào)質(zhì)量不好的衛(wèi)星可以把它刪除，以提高我們的解算精度。以上方法可單獨(dú)使用，也可聯(lián)合使用。經(jīng)過處理后，盡量使每條基線的Ratio值都大于3。若經(jīng)過多次調(diào)節(jié)，某條基線的Ratio值始終小于3，可以讓此基線不參與網(wǎng)平差（右鍵“屬性”，去掉參與基線處理和網(wǎng)平差前面的勾）或直接刪除此基線（選中要?jiǎng)h除的基線，右鍵執(zhí)行“刪除”命令）。5網(wǎng)平差設(shè)置執(zhí)行“網(wǎng)平差” “網(wǎng)平差設(shè)置命令”，彈出網(wǎng)平差設(shè)置對(duì)話框，在這里我們可以選擇一些參數(shù)。一般我們不進(jìn)行空間平差，閉合差限差根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范來選擇相應(yīng)的等級(jí)。另外在中央子午線中輸入當(dāng)?shù)氐?/p>