GPS控制网解决方案及数据处理.doc

GPS定位导航试验报告 试验名称： GPS控制网解决方案及数据处理 专业班级： 2008级地理信息系统 学 号： 200820207107 姓 名： 苗小利 2011年11月 GPS控制网解决方案及数据处理全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。在现代测量中，利用GPS进行控制测量，布设GPS网，是一种常见的手段。本方案是为你设计的一个完整的GPS控制网的解决方案。GPS测量与常规测量类似，在实际工作中也可划分为方案设计，外业实施和内业数据处理三个阶段。对于技术支持人员来说，我们关注的重点是外业实施和内业数据处理这两个阶段，因为方案设计通常情况下都是由客户自己来设计完成，我们要做的是保证客户所测量出来的精度是有效数据，且误差在限差范围内。一 方案设计方案设计主要包括技术设计，图形设计和注意事项。1.技术设计GPS测量的技术设计是进行GPS测量的最基本的工作，它是依据国家有关规范及GPS网的用途、用户的要求等对测量工作的网形、精度和密度等具体设计。（1）设计依据GPS控制网的设计依据是GPS测量规范和测量任务书。GPS目前的测量规范有：2001年国家质量技术监督局发布的全球定位系统（GPS）测量规范，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范，各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规范。测量任务书是测量施工单位上级主管部门或合同的甲方下达的技术要求文件，这种技术文件是指令性的，它规定了测量任务的范围、目的，精度等要求。（2）精度要求表一GPS测量精度分级（一）等级平均距离（km）a (mm)b(ppm.D)最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8万四210101/1.5万一级110101/2万二级1.6。已知点不用移站，连续观测三个时段。第二个观测时段236号仪器从kz02移到kz03，其他不用移动。第三个观测时段195号仪器从kz01移到kz04，其他仪器不用移动。具体安排如下所示：表一 第一个观测时段：2008.9.2点名kz02kz01Yz仪器编号236195206表二 第二个观测时段：2008.9.2点名kz01yzkz03仪器编号195206236表三 第三次观测时段：2008.9.2点名yzkz03kz04仪器编号2062361953注意事项GPS网的点与点间尽管不要求通视，但考虑到利用常规测量加密时的需要，每点就有一个以上的通视方向。为了顾及原有的测绘成果，对凡符合GPS网点要求的旧点，应充分利用其标石。二 外业实施1选点埋石确定网的基本布设图形后，接下来就是根据当地的地形图等资料，结合本次测量的具体技术要求和相关规范，在地形图上大致把网点确定下来，并设计好挪站的方案。然后经过测区踏勘，选定埋石点。选点时要注意以下几个原则：1）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的开阔，在1015高度角以上不能有成片的障碍物。2）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的开阔，在1015高度角以上不能有成片的障碍物。3）为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。4）为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。5）测站应选择在地面基础稳定，易于保存的地方。6）在做城区控制网时，选点应该避开车流量较大的地区，特别不要在有很多吨位较大的车经过的地方设站，如城区的转盘处。GPS网点一般应埋设在具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石必须稳定、坚固以利长久保存和使用。同时在点位标石埋设结束后，要按规范填写点之记。2设置参数在进行外业观测前，要对我们使用的仪器进行静态参数设置。具体参数依据相关技术设计要求进行设定。易测E640静态机用后处理软件Landtop进行设置，易测E650用Econfig软件进行设置，可设置采样间隔，高度角，天线高等信息。3外业观测观测前先要检查仪器的可用性，电池电量是否充足，配件是否齐全等，同时也应利用星历预报软件查看当天的星历状况，选择最好的观测时间，来提高我们的观测数据的精度，架设仪器时，要严格对中，精确整平。架设完成后，量取天线高，精确到0.001m，记入手簿中。当观测到接收机的GPS批示灯上绿灯闪烁多于四颗时（绿闪次数表示此时可用卫星的颗数），可长按FN键开始记录数据（听到两短一长后，REC灯闪表示开始记录数据）。一般观测时段超过40分种就可以参与解算。在观测结束后，长按FN键结束记录，然后再次量取天线高，取两次的平均值作为这个网点此次观测时段的天线高。注意：在观测的过程中，不要进行再次的对中整平。在离仪器5m内不要尽量不要使用手机，对讲机等通讯工具，以免影响观测数据的精度。三 内业数据处理外业观测完成后，利用数据线将仪器内的观测数据导入计算机进行处理。E640静态机用串口线利用后处理软件Landtop导出，E650可用串口线利用Econfig导出，也可以利用U口像使用U盘一样来对仪器内的数据进行操作。注意：在导出数据时，不要对导出来的原始数据做改动，另外复制一份后对复制的数据进行操作。命名时要遵循一定的命名规范，如1212表示12号1号机的第2个观测时段的观测数据，这样就可便于我们区分众多的观测数据。数据导出后可利用后处理软件对观测数据进行处理。E640的一个观测数据是由两个文件组成，一个是B文件（以字母B开头，文件相对较大），一个是E文件（以字母E开头，文件相对B较小）。E650的观测数据是由一个文件组成。在软件操作“导入数据”时要注意修改点名，对同一个网点不同观测时段的观测数据要把点名改为一致，同时把对就观测数据的天线高输入进去。数据导入后，按照基线向量解算，网平差的步骤处理。查看网平差报告等相关报告，检查数据是否在技术设计的限差范围内。（具体后处理软件操作请参考Landtop后处理软件操作流程）。将原始数据导入后处理软件Landtop(版本号v2.0.4.5)进行处理。总体流程如下：新建项目基线处理基线设置导入数据添加650天线网平差设置查看平差报告网平差基线Ratio大于31添加650天线执行“文件”“项目属性”命令，打开项目属性对话框。选中“天线”选项卡，点击“新建”按钮，新建一个天线，依次输入天线名称（E650），天线半径（0.095）和相位中心高（0.092）等，完成后点击“添加”，把新建的天线类型加入当前项目。单击“确定”退出。2导入数据执行“文件”“导入”命令，打开导入原始数据对话框。选择易测文件格式，数据类型为静态数据。在导入原始数据后，根据实际情况，可能需要对数据进行一些预处理。如把同一个观测点上不同观测时段的观测数据名改为一样，修改天线高等（手簿软件E650R不能的观测时设置仪器的天线高，只能在用串口通过上位机软件E-Config导出数据的时候更改天线高。手簿软件eSurvey版本号v3.1.0.1可以在架好仪器后输入天线斜高，此天线高会自动转换为天线相位中心高）。在本次测量中直接输入天线高，数据导入时不需要更改天线高。3基线设置经过数据预处理之后，接下来就要进行基线处理。首先执行“静态基线处理”“基线处理设置”命令，弹出如下图所示的对话框。在这里根据相关的技术设计要求进行设置。一般只需要设置数据采样间隔和截止高度角（5-15度）等。历元数=观测时间数据采样间隔如观测时间40min,数据采样间隔为5s,则历元数=40*605=480。注意公式中的数据采样间隔是指仪器观测时设置的静态参数，和左图中的数据采样间隔是两个概念。若把静态基线处理设置中的数据采样间隔设为5s，则软件中参与计算的有效历元数=4805=96。删除卫星并不是把卫星从数据中去掉，只是屏蔽删除卫星的信号。本软件支持最多同时屏蔽两颗卫星。4基线处理执行“静态基线处理” “处理全部基线”命令，对所有的基线进行处理。基线处理后，查看每一条基线的Ratio值。对于Ratio值小于3的基线，可以通过下列手段调节：调节起始和终止历元。可适当提高起始历元，减小终止历元。调节数据采样间隔。可以适当增大采样间隔，降低参与解算的信号质量不好的数据比率。调节截至高度角。一般增大截至高度角可增大Ratio值。删除信号质量不好的卫星。右键单击所要修改的基线向量，选择属性，然后通过基线残差图查看每颗参考解算的卫星信号质量，对于信号质量不好的卫星可以把它删除，以提高我们的解算精度。以上方法可单独使用，也可联合使用。经过处理后，尽量使每条基线的Ratio值都大于3。若经过多次调节，某条基线的Ratio值始终小于3，可以让此基线不参与网平差（右键“属性”，去掉参与基线处理和网平差前面的勾）或直接删除此基线（选中要删除的基线，右键执行“删除”命令）。5网平差设置执行“网平差” “网平差设置命令”，弹出网平差设置对话框，在这里我们可以选择一些参数。一般我们不进行空间平差，闭合差限差根据相应的技术规范来选择相应的等级。另外在中央子午线中输入当地的中央子午线（河南114）。点击确定完成网平差设置。6网平差执行“网平差”“进行网平差”命令，完成网平差。如果