GPS总结
1.GPS:NAVigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem导航星测时与测
距全球定位系统,简称GPS也称作NAVSTARGPS,是空基全天候导航系统,由美国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。
1观测站之间不需要通视;○2提供三维坐标;○3定位精度高;○4操作简便;2.GPS特点:○
5观测时间短;○6全天候24小时作业。○
3.(了解)先前定位系统:无线电导航系统;天文导航系统;惯性导航系统。
1轨道数:6,间隔60°;○2卫星:4颗,不均匀分布;○3轨道倾角:55°;4.GPS参数:○
4轨道半径:26560km;○5轨道周期:1/2恒星日(11时58分)6地面重复跟踪:每○;○
7编码:每颗卫星不同,码分制;○8调制码(码率)个恒星日;○:C/A码1.023MHz),P
9星历数据表示方式:开普勒轨道公式;○10坐标系:WGS-84;○11时码(10.23MHz);○
12轨道数据:每小时修正开普勒轨道参数。钟数据:时钟偏差、频率偏移、频率速率;○
1Galileo--ENSS:欧盟的欧洲导航卫星系统(ENSS)5.(了解)其他卫星导航系统:○,即
2GLONASS(俄)伽利略计划。○:由24颗卫星(21颗工作3颗备用)均匀分布在3个
轨道平面内。卫星高度为19100km,轨道倾角64.8,卫星的运行周期为11时15分。GLONASS卫星的这种空间配置,保证地球上任何地点、任何时刻均至少可以同时观测
2北斗导航系统(中国)5颗卫星。○:全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系
统。覆盖范围东经约70140,北纬555。由2颗相隔一定距离的静止轨道卫星、控制站和接收机组成。定位基于三球交会原理。系统三大功能:快速定位、简短通信、精密授时。
6.GPS的应用:国防军事,搜索救援,气象观测,卫星定规,交通,测量,遥感,电力。7.(了解)天球坐标系:是以天球及天球上的点线圈为基础所建立的坐标系。协议天球坐
标系:经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系。
极移:地球瞬时自转轴在地球上随时间而变,称为地极移动,简称极移。岁差:地球的形体接近于一个赤道隆起的椭球体,在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下,地球自转轴方向不再保持不变,出现的春分在黄道上产生的缓慢西移的现象。
章动:在月引力等因素的影响下,瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生的旋转,大致成椭圆轨道的现象。
8.GPS坐标系:WGS-84坐标系,国际地球参考框架(ITRF),北京54旧坐标系,北京
54新坐标系,中国201*坐标系。
1WGS-84坐标系:长半径a=6378137±2(m)各坐标系相关参数:○;扁率
2北京54旧坐标系:长半径a=6378245m;扁率f=1/298.3;参考椭f=1/298.257223563。○
3北京54新坐标系:长半径a=6378140m;扁率f=1/298.257;球:克拉索夫斯基椭球。○
4中国201*坐标系:○5西安80:长半径a=6378140m;参考椭球:克拉索夫斯基椭球。○
扁率f=1/298.257。
9.WGS-84坐标系:WGS-84是修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化,并旋转其参考
子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系。原点在地球质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z、X轴构成右手坐标系,是一个地固坐标系。(精度为1m到2m)10.ITRF-国际地球参考框架:是InternationalEarthRotationService制定,由全球数百个
SLR、VLBI和GPS站构成的。(可达厘米级精度)11.时间系统分类:世界时,力学时,原子时,GPS时。12.人卫轨道理论内容:研究人造地球卫星的运动规律。13.轨道摄动:卫星的真实轨道与正常轨道之间的差异。
14.轨道根数:即轨道参数,是在人卫轨道理论中用来描述卫星椭圆轨道的形状、大小及其
在空间的指向,以及确定任一时刻t0卫星在轨道上的位置的一组参数。常用6个开普勒轨道根数。即:升交点赤经,轨道倾角i,长半径a,偏心率e,近地点角距ω,卫星过近地点的时刻t0。
15.GPS系统组成:空间部分、地面控制部分、用户设备部分。
GPS空间部分:设计21颗正式工作卫星+3颗活动备用卫星,保证在24小时,在
高度角15°以上能够同时观测到4到8颗卫星。
GPS地面控制部分:组成:1个主控站,5个跟踪站,3个注入站。作用:监测和
控制卫星运行,编算卫星星历,保持系统时间。
GPS用户设备部分:GPS信号接收机及相关设备。
1按16.GPS接收机:能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的卫星信号接收设备。分类:○
2按载波频率分:用途分:导航型接收机,测地型接收机,授时型接收机。○单频接收机,
3按通道数分:多通道接收机,序贯通道接收机,多路多用通道接收机。双频接收机。○
4按工作原理分:码相关型接收机,平方接收机,混合型接收机,干涉型接收机。○
17.接收机组成:天线单元(带前置放大器、接收天线);接收单元(信号通道、存储器、
微处理器、输入输出设备、电源)。H18.天线相位高求法:(如图)R
天线高:标志至平均相位中心所在
HHH平面的垂直距离H。hH:相位高改正数。R:仪器半径。
h:斜高,直接量取。
HH"Hh2R2H
19.接收(信号)通道:接收集中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件,由无线电元器件、
数字电路等硬件和专用软件组成。20.GPS信号结构:载波(L1和L2),导航电文,测距码(C/A码和P(Y)码)。
载波作用:搭载其他信号,也可用于测量。
21.导航电文:用户用来定位和导航的数据基础。是包含了该卫星的星历、工作状况、时钟
改正、电离层时延改正、大气折射改正以及由C/A码捕获P码等导航信息的数据码。22.测距码:方波,伪随机噪声码PRN码(可复制)。
23.卫星星历:是描述卫星运动轨道的信息,或者说是一组对应于某一时间的卫星轨道根数
及其变率。包括:预报星历(广播星历),后处理星历(精密星历)。
24.实测星历:是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。它需要在一些已知精确位
置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置,从而获得准确可靠的精密星历。
1SPS标准定位服务。使用C/A码,民用,精度为100m。○2PPS25.两种GPS服务:○
精密定位服务。可使用P码,军用和得到特许的民用,精度达10m。
1在广播星历中有意地加入误差,使定26.SA(SelectiveAvailability)技术:其主要内容是○
2有意地在卫星钟的钟频信号中加入误差,位中的已知点(卫星)的位置精度大为降低;○
使钟的频率产生快慢变化。(区别AS(Anti-Spoofing):反电子欺骗,P码加密,P+W->Y)
1依定位时接收机天线运动状态:2依定位模式:27.GPS定位类型:○静态定位,动态定位;○
3依观测值类型:伪距法定位,载波相位测绝对(单点)定位,相对定位,差分定位;○4依定位时效:实时定位,事后定位;○5依整周模糊度方法及观测时段:常规量定位;○
静态定位,快速静态定位。
28.静态定位:在定位时,接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中,位置处于固定不动的静
止状态的定位方法。(动态定位:是定位过程中接收机天线处于运动状态。精度稍差)29.绝对定位(单点定位):仅单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中的绝对位置
的方法。
30.相对定位:确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台接收机之间的相对位置的定位方法。
可消除许多相同或相近的误差。
31.差分定位:是在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的两次观测量之间
进行求差。(差分GPS:利用设置在坐标已知的点上测定GPS测量定位误差,用以提高在一定范围内其它GPS接收机测量定位精度方法。)
32.伪距法测量:利用测距码进行测距的原理:基本思路:=c=tc
33.伪距:GPS定位采用的是被动式单程测距,它的信号发射时刻是卫星钟确定的,收到时
刻是接收机钟确定的,这就在测定卫星至接收机的距离中,不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响,所以称其为伪距。34.测距码伪距观测方程:
35.载波相位伪距观测方程:
其中:Φ:载波相位观测值;λ:载波波长;ρsr:站星距;δtr:接收机钟差;δts:卫星钟差;δρtrop:对流层折射;δρion:电离层折射;ρorbit:卫星星历误差;N:整周模糊度;t:历元时刻;ε:残差。
36.(了解)伪距测量观测精度低,载波相位测量精度高。伪距测量和码相位测量是以测距
码为量测信号的。量测精度是一个码元长度的百分之一。由于测距码的码元长度较长,因此量测精度较低(C/A码为3m,P码为30cm)。载波的波长要短得多(λL1=19cm,λL2=24cm),对载波进行相位测量,可以达到很高的精度。
37.重建载波方法、作用:在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码
和导航电文,因而接收到的载波的相位已不再连续,所以在进行载波相位测量之前,首先要进行解调工作,设法将调制在载波上的测距码和导航电文去掉,重新获取载波。载
1码相关法○2平方法。采用前者,用户可同时提取测距信号和卫星电波重建一般方法:○
文,但必须知道测距码的结构;采用后者,用户无需掌握测距码结构,但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。38.整周跳变(周跳):卫星信号失锁,使接收机的整周计数不正确,但不到一整周的相位
观测值仍是正确的。
1信号被遮挡;○2仪器故障;○3信号被干扰;○4接收机在高速动态的环境下39.周跳原因:○
5卫星瞬时故障,无法产生信号。进行观测;○
1周跳只因其载波相位观测量的整周书发生跳跃,小数部分是正确的;○2周40.周跳特点:○跳有继承性,即从发生周跳的历元开始,以后所有历元的相位观测值都受该周跳的影响。41.周跳探测与修复方法:屏幕扫描法;高次差法;多项式拟合法;MW观测值法;残差法。42.整周未知数确定方法:伪距法;多普勒法(消去法);走走停停法;参数法(搜索法)。43.差分观测值:将相同频率的GPS载波相位观测值依据某种方式求差所获得的新组合的
观测值(虚拟观测值)。
1站间差分:同步观测值在接收机间求差。特点:消除了卫星钟差影响;消44.差分方式:○
2星间差分:弱了电离层折射影响;消弱了对流层折射影响;消弱了卫星轨道误差影响。○
3历元间差分:消去了整周同步观测值在卫星间求差。特点:消除了接收机钟差影响。○
未知数参数。
45.差分按差分次数分:单差(站间一次差分);双差(站间、星间各求一次差);三差(站
间、星间、历元间各求一次差)。
46.采用差分观测值缺陷:数据利用率低;引入基线矢量取代了位置矢量;差分观测值间具
有了相关性,使处理问题矢量化;某些参数无法求出。
47.DOP:DilutionOfPrecision,图形精度因子,反映观测精度的值。性质:①DOP值与单
点定位时所观测卫星数量和分布有关,它所表示的是定位的几何条件;②DOP值越小,卫星定位的几何条件越好。
48.PDOP:空间位置图形强度因子;VDOP:垂直分量精度因子;HDOP:水平分量精
度因子;TDOP:时间分量精度因子;GDOP:几何分量精度因子。
49.(了解)误差分类:系统误差,偶然误差,其他误差。系统误差:具有某种系统性特征
的误差,量级大。偶然误差:随机,量级小,包括卫星信号发生部分的随机噪声、接收机信号处理部分的随机噪声、其他外部某些有随机特征的影响。50.GPS定位中误差:按性质分:系统误差(偏差),偶然误差;按来源分:与卫星有关误
差,与传播途径有关误差;与接收机设备有关误差。
削弱或消除误差方法:建立误差改正模型;求差法;参数法;回避法。
51.相对论效应:GPS在高20200km的轨道上运行,卫星钟收狭义相对论效应和广义相对
论效应的影响,其频率与地面静止钟相比,将发生频率偏移,这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。
52.卫星星历(轨道)误差:由广播星历或其他轨道信息给出的卫星位置与卫星实际位置之
差。在一个观测时段(1h~3h)主要呈现系统误差特性。星历误差大小主要取决于卫星跟踪系统的质量,还与星历的预报间隔也有关。应对方法:精密定轨,轨道松弛,相对定位。
53.多路径误差:在GPS测量中,被测站附近的物体所反射的卫星信号被接收机天线所接
收,与直接来自卫星的信号产生干涉,从而使观测值偏离真值产生的误差。54.多路径效应:由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应。
1观测上:选择合适的测站,避开易发生多路径的环境;○2硬件55.应对多路径误差方法:○
3数据处理上:加权,参数法,滤波法,信号分析上:采用抗多路径误差的仪器设备;○
法。具体:多路径误差不仅与反射系数有关,还和反射物;离测站距离和卫星信号方向有关,无法建立准确的改正模型,只能恰当选择站址,避开信号反射物。例如:选设点位时应远离平静的水面,地面有草丛等植被时能较好吸收微波信号能量,反射较弱,是较好站址。测站不宜选在山坡、山谷、盆地。测站附近不应有高层建筑,观测时也不要再测站附近停放汽车。
56.GPS技术设计中考虑因素:测站因素,卫星因素,仪器因素,后勤因素。
57.GPS测量工作步骤:①测前工作:工程项目的提出,测区位置及其范围,提交成果的内
容,用途和精度等级,定位分布及点的数量,时限要求,经费投资,技术设计,测绘资料的搜集与整理,仪器的检验,踏勘、选点埋石;②测量实施:实地了解测区情况,卫星状况预报,确定作业方案,外业观测,数据传输与转储,基线处理与质量评估,重复后四步直至完成所有GPS观测工作;③测后工作:结果分析(网平差处理与质量评估),技术总结,成果验收。
58.GPS测量质量评定精度指标:网中相邻点间距离的中误差ζ=√a2+(b*D)2。(a:固定
误差-mm;b:比例误差-ppm;D:相邻点间距离-km)
59.我国GPS测量按精度分为:AA、A、B、C、D、E六级,相邻点距离:A:100~201*km;
B(国家大地控制网或地方框架网):15~250km;C(地方控制网和工程控制网):5~40km;D(工程控制网):2~15km;E(测图网):1~10km。
60.GPS基线向量网布网形式:跟踪站式,会战式,多基准站式,同步图形扩展式,单基准
站式。
61.同步图形的连接方式:点连式,边连式,网连式,混连式。
62.(了解)点连式:作业效率高,图形扩展迅速,但图形强度低;边连式:作业效率较高,
图形强度较强;网连式:图形强度最强,作业效率低。
63.GPS基线向量网的设计指标:效率指标,可靠性指标,精度指标,费用指标。
64.GPS基线向量网设计原则:①选点原则:a.为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的
质量,要求测站上空应尽可能开阔,在10~15高度角以上不能有成片障碍物;b.为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源;c.为避免或减少多路径效应发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形地物;d.为便于观测作业和今后应用,测站应选在交通便利,上点方便的地方;e.测站应选在易于保存的地方。②提高可靠性原则:a.增加观测期数(增加独立基线数);b.保证一定的重复设站次数;c.保证每点与三条以上的独立基线相连;d.最小异步环边数不大于6。③提高精度原则:a.网中距离较近的点一定要进行同步观测,以获得它们间的直接观测基线;b.建立框架网;c.最小异步环边数不大于6;d.适当引入高精度测距边;e.若要进行高程拟合,水准点密度要高,分布要均匀,且要将拟合区域包围起来;f.适当延长感测时间,增加观测时段;g.选取适当数量的已知点,已知点分布均匀。
65.基线解算类型:单基线解(无法反应同步基线间的误差相关性,不利于网平差处理),
多基线解(顾及到了同步观测基线间的误差相关特性,理论上是严密的)。66.基线解算结果的质量评定指标:①单位权方差因子:即参考方差因子,反应观测值质量,
越小越好;②RMS:均方根误差,观测值质量越好,它越小;③数据删除率;④RATIO:反应所确定的整周未知数参数的可靠性,越大越好;⑤PDOP:表明GPS卫星状态对相对定位的影响,取决于观测条件好坏,不受观测质量影响,越小越好。
67.同步观测环:三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。
68.同步环闭合差限值:W同≤ζ√3n/5;异步环闭合差限值:W异≤3ζ√3n;重复基线较差限
值:W互≤2ζ√2
69.影响基线解算结果主要因素(应对方法):①基线解算时所设定的起点坐标不准确(设
定较准确的起点坐标,采用同一点或同一点的衍生点起算);②少数卫星观测时间太短,导致这些卫星的整周未知数无法确定(剔除观测时间太短的卫星);③在整个观测时段里,有个别时间段或个别卫星周跳太多,致使周跳无法完全修复(剔除周跳太多的卫星,截去周跳太多的时间段);④在观测时段内,多路径相应比较严重,观测值的改正数普遍较大(剔除受多路径影响严重的观测值);⑤对流层折射或点六层折射影响(模型改正、采用Iono-Free观测值)。
70.基线结算时常需修改的参数:参与数据处理的特定时间段的观测值;截止高度角;观测
值类型;星历类型;Ratio值限值;观测值编辑因子;电离层折射改正;对流层折射改正。
71.网平差类型:无约束平差,约束平差,联合平差。①无约束平差:指在平差时不引入会
造成GPS网产生由非观测量引起的变形的外部起算数据。②约束平差:指平差时所采用的观测值完全是GPS观测值。③联合平差:指平差时所采用的观测值除了GPS观测值外,还有地面常规观测值。
72.无约束平差作用:评定GPS网的内部符合精度,发现和剔除GPS观测值中可能存在的
粗差,得到GPS网中各个点在WGS-84系下经过了平差处理的三维空间直角坐标系,为将来可能进行的高程拟合,提供经过了平差处理的大地高数据。
73.大地高系统:是以参考椭球面为基准面的高程系统。纯几何量,无物理意义。正高系统:
是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点通过该点铅垂线与大地水准面焦点之间的距离。正常高系统:是以似大地水准面为基准的高程系统。(注:GPS网一般是求得测站点的三维坐标,其中高程为大地高,而实际应用的高程系统为正常高系统)74.GPS测高方法:等值线图法;大地水准面模型法;拟合法。
75.卫星大地测量作用:①精确测定地面点地心坐标系内的坐标,从而能够将全球大地网连
成整体,建成全球统一的大地测量坐标系统;②精确测量地球的大小和形状、地球外部引力场、地极运动、大陆板块间的相对运动以及大地水准面的形状,为大地测量和其他科学技术服务;③广泛的应用于空中和海上导航,地质矿产勘探及军事等方面。
扩展阅读:GPS实习总结
学号:姓名:李鹏飞
GPS实习报告
201*010第一部分GPS控制网外业观测设计
项目概况:
工程测区:华北水利水电学院,东风渠,黄河测绘局等地区。测区概况:地势较为平坦,测区内高楼比较多。有一条河渠横穿过测区。
项目开始时间:201*年3月3日项目结束时间:201*年3月9日
技术依据:
1、201*年国家质量技术监督局发布的《全球定位系统(GPS)测
量规范》;
2,1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》;
3、《国家三、四等水准测量规范》(GB12898-1991),中华人民共和国国家标准;
现有测绘资料:
根据踏勘测区掌握的情况,收集以下资料:1,郑州市行政区划表;2,郑州市电子地图;
3,GZ03,GZ05和星历文件及采集到的数据文件。
GZ01GZ03GZ05x3854657.3523854114.4253853798.608y469424.352468956.311470095.209z91.25892.33390.200
提交成果资料的内容:
(1)数据采集的安排、组织、调度计划;
(2)外业原始记录(包括GPS手簿、气象参数手簿);(3)参加作业的GPS接收机及气象仪器的检测报告;(4)各GPS控制点、GPS基准点的基本情况;(5)观测值的数量、数据剔除率等统计信息;(6)联测的国家大地控制点资料;(7)解算的同步基线向量、边长及精度;(8)GPS控制网和各GPS基准网的平差结果;(9)观测及数据处理技术总结。
选点情况
观测方案及质量控制方法
1,采样间隔15s,截至高度角为15°。
2,观测期间不得在天线附近50m范围内使用电台,不得在10m范围内使用对讲机或手机。
3,用于GPS基准网观测的接收机必须是符合GPS规范要求的双频机,其标称精度为5mm+-1*10
-6。第二部分GPS网控制网技术总结
项目概况:
工程测区:华北水利水电学院,东风渠,黄河测绘局等地区。测区概况:地势较为平坦,测区内高楼比较多。有一条河渠横穿过测区。
项目开始时间:201*年3月3日项目结束时间:201*年3月9日
技术依据:
GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范(规程)和测量任务书
1,GPS测量规范(规程)
GPS测量规程是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规,目前GPS技术设计依据有:
(1)国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统测量规范》;(2)建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》;(3)各部委根据部门GPS工作的实际情况指定的其他GPS测量规
程或细节。2,测量任务书
测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性的,它规定了测量任务范围、目的、精度的密度,提交成果的资料的项目和时间,完成任务的经济指标等。
点位分布
GZ01位于北院校区13号宿舍楼东北方向,练车场东路口处;GZ03位于陈寨蔬菜批发市场西大门对面绿化地带内台阶上;GZ05位于汽配大世界南门正南方向小公园内,最南边一排从东数第三个花池附近;
B1位于花园路东风路东风渠桥西北岸桥头下;B2位于沿花园路东风路东风渠桥向西南岸转弯处;07国基路中段;
P12华北水院文体中心前西花池旁北端;P21华北水院南院足球场看台上;
外业观测情况:
使用仪器:测量采用的GPS接收机型号及其标称精度。作业要求A、基本技术要求为保证GPS测量精度,采用载波相位静态相对定位作业模式,E级GPS测量作业的基本技术要求应符合表3的规定。
E级GPS测量作业的基本技术要求有效观级卫星截止高测卫星别E级≥15≥4≥1.6≥4015<10度角(°)数设站数(min)间隔(s)值平均重复时段长度数据采样PDOP注:1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整,2、可不观测气象要素,但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。B、观测作业要求
(1)观测组应严格按调度表规定的时间进行作业,以保证同步观测同一卫星组。当情况有变化需修改调度计划时,应经作业队负责人同意,观测组不得擅自更改计划。(2)接收机电源电缆和天线应连接无误,接收机预置状态应正确,然后方可启动接收机进行观测。
(3)各观测时段的前后各量取天线高一次,两次量高之差不大于3mm。取平均值作为最后天线高,记录在手簿。若互差超限,应查明原因,提出处理意见记入手簿备注栏中。
天线高是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度,分为上、下两段:上段是指相位中心至天线底面的高度,这是常数hc,由厂家给出;下段是从天线底面至测站中心标志面的高度,由观测员在现场采用倾斜测量方法直接量取。具体方法是:
从三脚架三个空档(互成120°)测量天线底盘下表面至测站中心标志面的距离,互差应小于3mm,取平均值为L,天线底盘半径为R,再利用厂家提供的hc,按天线高
求出。
(4)接收机开始记录数据后,作业人员可使用专用功能键选择菜单,查看测站信息、接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、实时定位结果及存贮介质记录情况等。
(5)仪器工作正常后,作业员及时(每隔15min)逐项填写测量手簿中各项内容。(6)一个时段观测过程中不得进行以下操作:关闭接收机以重新启动;进行自测试(发现故障除外);改变卫星截止高度角;改变数据采样间隔;改变天线位置;按动关闭文件和删除文件等功能。(7)观测员在作业期间不得擅自离开测站,并防止仪器受震动和被移动,防止人和其它物体靠近天线,遮挡卫星信号。
(8)接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机等通讯设备;雷雨过境时应关机停测,并卸下天线以防雷击。
(9)观测中应保证接收机工作正常,数据记录正确,每日观测结束后,应及时将数据下载到计算机硬、软盘上,确保观测数据不丢失。
数据处理:
数据处理包括数据采集、数据传输、预处理、基线解算、GPS网平差。
1,数据传输时产生数据分流,生成4个文件:载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数文件和UTC参数文件、测站信息文件。
2,数据传输完成后,进行数据预处理:对数据进行平滑滤波检验,剔除粗差,统一数据格式并将各类数据文件加工成标准化文件,找出整周跳变点并修复观测值,对观测值进行各种模型改正。3,基线解算及其质量检验(1)基线解算以双差固定解作为最终结果,双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别,即固定解的单位权中误差(Rms)和整周模糊度检验倍率(Ratio),其检验值见表4。根据表4判别时,Rms必须首先符合要求,而Ratio值越大表示固定值越可靠。
静态GPS基线固定解可靠性判别表
基线长度(km)≤5Rms(m)Ratio≤0.010≥2.55~10≤0.012≥2.1>10≤0.015≥2.0(2)同步多边形闭合差检验
对于采用同一种数学模型的基线解,其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过表5的规定。对于采用不同数学模型的基线解,其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。同步时段中的多边形同步环,可不重复检核。
同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定(1×10-6)
等级、限差类型E级坐标分量相对闭合差6.0环线全长相对闭合差10.0(3)重复基线边检验
重复基线的长度较差不宜超过下式的规定:
式中:为E级GPS控制网规定的精度(按实际平均边长计算)(4)独立环闭合差检验
无论采用单基线模式或多基线模式解算基线,都应在整个GPS网中选取的独立基线构成独立环,各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定:
式中::为闭合环边数;
:为E级GPS控制网规定的精度(按实际平均边长计算)4、GPS网平差(1)起算数据与坐标系统
首先要了解测区中央子午线经度,起算数据的带号,采用的坐标系等。
(2)三维无约束平差
当GPS基线各项质量检验符合要求时,应以所有独立基线组成闭合图形,以三维基线向量及其协方差阵作为观测信息,以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据,进行GPS网的三维无约束平差。以提供各GPS控制点在WGS-84坐标系下的三维坐标,各基线向量三个坐标差观测值的改正数,基线边长以及点位和边长的精度信息,并生成GPS高程拟合的数据文件。在三维无约束平差中,基线向量的改正数(Vδx、Vδy、Vδz)绝对值应满足下式要求:Vδx≤3Vδy≤3Vδz≤3式中:为E级GPS控制网规定的基线的精度。
当超限时,可认为该基线或其附近存在粗差基线,应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线,直至符合上式要求。(3)二维约束平差
在无约束平差确定的有效观测量基础上,以起算数据中提供的已知点作为强制约束的固定值,进行二维约束平差。平差结果就输出各GPS控制点在前述的坐标系统中的二维平面坐标,基线向量改正数,基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息,转换参数及其精度信息。约束平差中,应将已知坐标点组合成不同的约束条件,以发现作为约束的已知坐标与GPS网不兼容(即约束平差结果严重扭曲GPS无约束平差结果的精度)。
本次GPS实习的点位精度及网平差的结果:文件名观测日期开始结束点名天线高天线高00070641.STH201*年03月04日08时34分09时23分00071.4431.370H098621778100070651.STH201*年03月05日09时33分10时23分00071.5571.483H0986217781B0010647.STH201*年03月04日16时53分17时48分B0011.5311.457H0986217781B0010648.STH201*年03月04日18时27分19时19分B0011.5311.457H0986217781B0020645.STH201*年03月04日14时51分15时43分B0021.5601.486H0986217738B0020648.STH201*年03月04日16时52分17时46分B0021.5601.486H0986217738GZ010641.STH201*年03月04日08时34分09时23分GZ011.5791.505H0986217656GZ010642.STH201*年03月04日09时51分10时39分GZ011.5781.504H0986217656GZ030642.STH201*年03月04日09时50分10时40分GZ031.4731.399H0986217781GZ030644.STH201*年03月04日11时32分12时21分GZ031.4721.398H0986217781GZ030645.STH201*年03月04日14时50分15时43分GZ031.4741.400H0986217781GZ050649.STH201*年03月04日18时27分19时19分GZ051.6221.548H0986217738GZ050651.STH201*年03月05日09时33分10时23分GZ051.4061.333H0986217738P0120644.STH201*年03月04日11时32分12时21分P0121.3251.252H0986217656P0120645.STH201*年03月04日14时51分15时43分P0121.3251.252H0986217656P0120649.STH201*年03月04日16时52分17时46分P0121.3251.252H0986217656P012064A.STH201*年03月04日18时27分19时17分P0121.3231.250H0986217656P0120651.STH201*年03月05日09时33分10时23分P0121.3091.236H0986217656P0210641.STH201*年03月04日08时34分09时23分P0211.3211.248H0986217738P0210642.STH201*年03月04日09时51分10时40分P0211.3211.248H0986217738P0210644.STH201*年03月04日11时32分12时21分P0211.3211.248H0986217738
机号
B0010647-B0020648观测量L1L2P2同步时长53分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000715.153188.519166.584758.1121/1双差浮点解0.005714.975188.376166.498757.8891/140565双差固定解41.390.006715.018188.465166.514757.9561/131234GZ010641-00070641观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004-368.745-177.59920.708409.8091/104740双差浮点解0.004-368.764-177.55120.741409.8071/100945双差固定解99.990.004-368.757-177.54120.746409.7971/99512GZ030642-GZ010642观测量L1L2P2同步时长48分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.005-301.531-472.611446.410716.6341/145454双差浮点解0.004-301.689-472.566446.419716.6761/185670双差固定解99.990.004-301.700-472.555446.421716.6751/175594GZ030645-B0020645观测量L1L2P2同步时长52分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000-806.861565.684-1212.4071562.3551/1双差浮点解0.005-806.939565.294-1212.4561562.2921/329318双差固定解8.910.005-806.890565.326-1212.4591562.2811/294934B0010648-GZ050649观测量L1L2P2同步时长52分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004407.136-672.7191121.6011369.7811/320392双差浮点解0.005407.192-672.8061121.5831369.8251/254425双差固定解41.890.007407.187-672.8081121.5811369.8241/207155GZ050651-00070651观测量L1L2P2同步时长50分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000444.224-354.444724.290920.6311/1双差浮点解0.004444.267-354.154724.560920.7521/236325双差固定解12.580.004444.264-354.152724.555920.7471/228637GZ030644-P0120644观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.006-683.642-237.506-83.026728.4701/116510双差浮点解0.006-683.533-237.473-82.970728.3511/129305双差固定解99.990.006-683.528-237.474-82.968728.3471/129151GZ030645-P0120645观测量L1L2P2同步时长52分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.006-683.522-237.469-82.980728.3401/124964双差浮点解0.006-683.535-237.475-82.971728.3541/131134双差固定解99.990.006-683.530-237.472-82.969728.3471/130612P0120645-B0020645观测量L1L2P2同步时长52分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000-123.349802.994-1129.3061391.1671/1双差浮点解0.006-123.399802.770-1129.4871391.1891/240362双差固定解7.800.006-123.360802.798-1129.4901391.2041/223371P0120649-B0020648观测量L1L2P2同步时长53分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004-123.327802.835-1129.5211391.2481/321977双差浮点解0.005-123.351802.799-1129.4921391.2061/271648双差固定解99.990.005-123.351802.795-1129.4941391.2051/307472B0010647-P0120649观测量L1L2P2同步时长53分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000838.531-614.2571296.0351661.3711/1双差浮点解0.006838.335-614.4081295.9881661.2911/2656双差固定解29.000.007838.369-614.3291296.0121661.2981/236881B0010648-P012064A观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.005838.353-614.2351296.0261661.2651/322769双差浮点解0.007838.382-614.3361296.0111661.3071/228736双差固定解33.880.009838.381-614.3381296.0081661.3041/181125GZ050649-P012064A观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.005431.16558.517174.441468.7831/90290双差浮点解0.005431.18758.474174.427468.7921/88841双差固定解99.990.005431.18958.475174.428468.7941/88675GZ050651-P0120651观测量L1L2P2同步时长50分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.005431.14858.485174.417468.7541/97609双差浮点解0.005431.11758.496174.443468.7361/93354双差固定解96.280.005431.19258.475174.425468.7961/8603900070651-P0120651观测量L1L2P2同步时长50分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.000-13.125412.767-549.934687.7321/1双差浮点解0.006-13.149412.649-550.118687.8091/107490双差固定解11.610.007-13.073412.622-550.133687.8041/99487P0210641-00070641观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.00489.255-236.852363.450442.9011/114520双差浮点解0.00589.240-236.865363.448442.9031/93113双差固定解99.990.00589.248-236.866363.455442.9111/86267P0210641-GZ010641观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004458.137-59.298342.658575.1691/139033双差浮点解0.005458.009-59.307342.710575.1001/118325双差固定解99.990.005458.005-59.325342.710575.0981/109944P0210642-GZ010642观测量L1L2P2同步时长48分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004458.131-59.392342.692575.1951/138332双差浮点解0.004458.010-59.339342.700575.0981/140100双差固定解99.990.004458.005-59.328342.703575.0951/127924GZ030642-P0210642观测量L1L2P2同步时长48分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.004-759.667-413.232103.710870.9821/236418双差浮点解0.004-759.702-413.224103.720871.0101/221965双差固定解99.990.004-759.705-413.227103.718871.0141/215538GZ030644-P0210644观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.005-759.662-413.215103.699870.9681/163478双差浮点解0.005-759.681-413.213103.712870.9861/159516双差固定解96.160.006-759.703-413.229103.716871.0131/144791P0210644-P0120644观测量L1L2P2同步时长49分钟历元间隔:30高度截止角:20.0三差解0.00676.173175.792-186.696267.5081/47397双差浮点解0.00776.171175.755-186.683267.4741/41015双差固定解99.990.00776.174175.757-186.685267.4781/397
闭合环最大节点数:3闭合环总数:25同步环总数:7异步环总数:18同步环情况:
环号环总长相对误差△Xmm△Ymm△Zmm△边长mm
23810.4591.0Ppm0.235-1.030-3.8563.9989.4616.38
环中的点:P012B002B001
51427.8070.5Ppm0.089-0.0520.6390.6474.788.28
环中的点:P0210007GZ01
82162.7840.1Ppm0.101-0.144-0.0390.1806.0810.53
环中的点:P021GZ01GZ03
133681.8330.1Ppm-0.229-0.306-0.0150.3829.1815.90
环中的点:P012B002GZ03
173499.9221.8Ppm-4.4564.3100.7216.2418.7915.23
环中的点:P012GZ05B001
202077.3472.8Ppm-1.076-5.086-2.8175.9135.9210.25
环中的点:P01201*7GZ05
231866.8371.9Ppm1.453-3.1880.5883.5535.539.58
环中的点:P021P012GZ03异步环情况:
环号环总长相对误差13810.4583.2Ppm8.717-3.578-7.62812.123141.86245.70
环中的点:P012B002B001
33810.4641.8Ppm-2.4474.949-4.0206.829141.86245.70
环中的点:P012B002B001
43810.4653.5Ppm-10.9287.498-0.24913.255141.86245.70
环中的点:P012B002B001
61427.8034.5Ppm-0.621-3.066-5.6076.42171.74124.25
环中的点:P0210007GZ01
72162.7883.3Ppm-0.608-3.158-6.2857.06191.18157.92
△Xmm△Ymm△Zmm△边长mm环中的点:P021GZ01GZ03
92162.7872.3Ppm-2.479-1.391-4.1575.03691.18157.92
环中的点:P021GZ01GZ03
102162.7831.5Ppm-1.7701.6232.0893.18391.18157.92
环中的点:P021GZ01GZ03
113681.8320.9Ppm-2.1462.458-0.4343.291137.72238.54
环中的点:P012B002GZ03
123681.8333.3Ppm-10.6275.0063.33812.213137.72238.54
环中的点:P012B002GZ03
143681.8342.6Ppm-8.7112.2433.7569.748137.72238.54
环中的点:P012B002GZ03
153499.9162.4Ppm6.708-4.218-2.8878.433131.91228.47
环中的点:P012GZ05B001
163499.9183.5Ppm9.661-3.985-6.06212.082131.91228.47
环中的点:P012GZ05B001
183499.9241.5Ppm-1.5034.542-2.4545.377131.91228.47
环中的点:P012GZ05B001
192077.3453.8Ppm1.877-4.854-5.9937.93788.76153.74
环中的点:P01201*7GZ05
211866.8393.3Ppm3.324-4.956-1.5416.16382.96143.69
环中的点:P021P012GZ03
221866.8391.7Ppm1.408-2.192-1.9603.26082.96143.69
环中的点:P021P012GZ03
241866.8380.3Ppm-0.463-0.4250.1690.65182.96143.69
环中的点:P021P012GZ03
251398.1934.8Ppm1.079-1.3956.4746.71071.03123.04
环中的点:P021P01200
基线名质量中误差XYZ基线长相对误差Dwx(mm)Dwc(mm)
重复基线0.0060.0010.0010.000728.3477.7ppm17.6749.98
GZ030644-P012064499.990.006-683.528-237.474-82.968728.3471/129151
GZ030645-P012064599.990.006-683.530-237.472-82.969728.3471/130612
重复基线0.0050.0040.0010.0021391.2053.9ppm29.5783.63
P0120645-B00206457.800.006-123.360802.798-1129.4901391.2041/223371
P0120649-B002064899.990.005-123.351802.795-1129.4941391.2051/307472
重复基线0.0080.0060.0040.0021661.3014.9ppm34.7098.14
B0010647-P012064929.000.007838.369-614.3291296.0121661.2981/236881
B0010648-P012064A33.880.009838.381-614.3381296.0081661.3041/181125
重复基线0.0050.0010.0000.002468.79511.5ppm13.7138.77
GZ050649-P012064A99.990.005431.18958.475174.428468.7941/88675
GZ050651-P012065196.280.005431.19258.475174.425468.7961/86039
重复基线0.0050.0000.0020.003575.0978.5ppm15.2443.11
P0210641-GZ01064199.990.005458.005-59.325342.710575.0981/109944
P0210642-GZ01064299.990.004458.005-59.328342.703575.0951/127924
重复基线0.0050.0010.0010.001871.0145.9ppm20.0956.81
GZ030642-P021064299.990.004-759.705-413.227103.718871.0141/215538
GZ030644-P021064496.160.006-759.703-413.229103.716871.0131/144791
剔除基线后重复基线
剔除基线后重复基线0.0060.0010.0010.000728.3477.7ppm17.6749.98
GZ030644-P012064499.990.006-683.528-237.474-82.968728.3471/1291GZ030645-P012064599.990.006-683.530-237.472-82.969728.3471/130612
剔除基线后重复基线0.0050.0040.0010.0021391.2053.9ppm29.5783.63
P0120645-B00206457.800.006-123.360802.798-1129.4901391.2041/223371
P0120649-B002064899.990.005-123.351802.795-1129.4941391.2051/307472
剔除基线后重复基线0.0080.0060.0040.0021661.3014.9ppm34.7098.14
B0010647-P012064929.000.007838.369-614.3291296.0121661.2981/236881
B0010648-P012064A33.880.009838.381-614.3381296.0081661.3041/181125
剔除基线后重复基线0.0050.0010.0000.002468.79511.5ppm13.7138.77
GZ050649-P012064A99.990.005431.18958.475174.428468.7941/88675
GZ050651-P012065196.280.005431.19258.475174.425468.7961/86039
剔除基线后重复基线0.0050.0000.0020.003575.0978.5ppm15.2443.11
P0210641-GZ01064199.990.005458.005-59.325342.710575.0981/109944
P0210642-GZ01064299.990.004458.005-59.328342.703575.0951/127924
剔除基线后重复基线0.0050.0010.0010.001871.0145.9ppm20.0956.81
GZ030642-P021064299.990.004-759.705-413.227103.718871.0141/215538
GZ030644-P021064496.160.006-759.703-413.229103.716871.0131/144791
第三部分动态测量实习总结
动态RTK测量是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量
技术,这次实习RTK,有助于对课本上的知识深化理解。GPS测量技术分为静态,快速静态,准动态和动态相对定位。这次实习的是动态测量。由于第一次用RTK,所以我提前又将GPS课本上的动态RTK仔细地进行了温习,以便于掌握其测量原理。这次实习每班分成了3个组。每个小组独立进行观测。测量时有一个基准站和两个流动站。基准站设定好参数以后,流动站就可以通过连接基准站,通过基准站发送的数据与从卫星上接收的数据联合处理得出流动站的WGS-84坐标,并且自动转换成地面坐标系的坐标。测量的基本思想是通过在基准站上安置接收机,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时发送到用户观测站。用户站接收机在接收卫星信号同时,通过无线电接收设备,接收基准站的传输的数据,根据相对定位原理,实时计算显示用户站的三维坐标及其精度。有了这种思想的理解,再加上老师的指导,我们很快就学会了如何在流动站上设置参数。由于只有一个基准站,所以一个流动站通过连接基准站进行动态测量,另一个流动站首先选好3个点,并且在这3个点上进行观测,并且输入这三个点的地面坐标,进行工地校正。校正后,流动站便生成了一种WGS-84坐标到工地坐标的转换方法。在后面的测量中,接收机会自动将WGS-84坐标转化为地面坐标。我们根据接收机测得的坐标进行工程放样。用RTK进行工程放样比较简单,比传统的放样方法方便快捷。根据接收机的提示,可以知道所要放样的点在哪个方向,距离当前位置的距离。并在屏幕上显示出一幅形象的画面引导我们往放样的点走。这次RTK实习,我了解了动态测量技术,并且掌握了这门技术的应用。有助于在工程中更快的掌握其他的测量技术与专业技能。第四部分实习总结
这次GPS实习是对大三上学期GPS课程的一次总结。由于GPS
课程本就是一门理论性和实践性都很强的学科。在上学期的学习中,一直是学习理论知识,没有实践性的指导。导致对很多问题都是局限于空想的阶段,并没有实质性的认识。大量的公式也只是停留在书本上,并没有意识到这些公式在GPS测量中是如何应用的。这次实习能够将之前学习到GPS理论知识结合到一块,大大提高了我们运用理论知识解决实际问题的能力,这次实习的内容是静态观测,通过三台接收机同时观测,构成一个封闭的闭合环。每次观测大概在40分钟左右。实习的外业观测过程比较简单,我们只需把仪器放在站点上,等待观测。通过对讲机互相联系便于同时开始观测。实习的选点有几个点是在我们前两周进行的大地测量实习选的点上。这样便于将观测的结果同大地测量实习的结果进行对比。GPS实习和大地测量的实习不同,不要求两点之间有通视性,两点之间的距离也比较长。所以每次迁站移动的距离也比较大。整个观测过程需要一个统一的调度计划,以便于三台接收机能按顺序实时高效的进行静态测量。在实习过程中间,为了提高观测结果的质量,我们利用课本上的知识在12点到3点之间不进行测量。由于夜晚的观测效果较好,我们一直测到晚上8点多。静态观测的外业过程比较轻松,只要仪器往那里一架,我们整个过程就是在看护仪器。并且防止来自外界的电子信号干扰。外业测量结束后,我们又统一去地理信息系统专业的机房进行数据处理。使用的是南方GPS数据处理软件。在数据处理中,虽然不用我们手动去处理数据,但是我们也对数据处理的流程也有了明确的了解。通过对观测数据的处理,我们对GPS软件的使用方法有了一定的了解,并且能运用软件进行一些GPS观测数据的处理。
这次实习不仅仅有静态测量,还有动态测量。仪器虽然少,但
是通过分工分时段操作。使我们每个人都有充足的时间去了解和使用仪器。大家对整个观测流程也比较熟悉,便于以后在工作岗位上能够进行GPS的观测。通过将课本上的知识运用到实践中,强化了对课本上知识的理解,并且基于课本上的知识产生了一些新的想法。为以后更深入的学习GPS及其相关课程打下了基础。
GPS点点之记
日期:201*年3月5日记录者:李鹏飞绘图者:李鹏飞校对者:点名点号点名及等级等级GZ05土质标石说明旧点名水泥无埋石GZ05纬度经度34°48"56.30"113°40"14.55"E无通视点列表概略位置(L,B)所在地郑州市华北水利水电学院花园校区(南苑)交通路线选点情况单位选点员华北水利水电学院测绘工程专业张冰日期201*/3/3点位略图联测水准情况联测水准等级点位说GZ05位于花园路与北环路立交下的一个生活广场,周围并没有大树的遮挡,位置开阔。明
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