GPS测量实习报告

1 环境科学与工程学院 测绘工程专业 GPS 原理与应用 A 实 习 报 告 2011 年 8 月 8 日 2 目目 录录 一 前言 1 1 1 实习目的与意 义 1 1 2 实习任务与计划 1 1 21 实习任务分 配 1 1 22 测区概 况 3 1 23 观测仪器 软件和人 员 3 1 24 实习计 划 4 二 GPS 静态相对定位观 测 5 2 1 测绘区域踏勘和 GPS 控制点布 设 5 2 2 GPS 静态相对定位观测方案设 计 5 2 3 GPS 观测时段选 择 7 2 4 观测工作 3 8 三 观测数据处理与质量评 价 10 5 1 观测数据预处 理 10 5 2 观测基线处 理 10 5 3 平差处 理 14 5 4 GPS 静态相对定位观测质量评 价 18 四 基于 GPS RTK 的带状地形图测 绘 21 6 1 测图前的准备工作 21 6 2 仪器准备 21 6 3 基于 GPS RTK 的带状地形图测绘原理 22 6 4 带状地形图测绘 23 五 实习总结和心得体会 27 前前 言言 落实 GPS 测量实验教学环节 根据测绘工程专业教学计划安排 在完成课程 GPS 测量原理和应用 和课堂实习任务后 我们将进 行为期一周左右的时间进行野外综合性教学实习 本课程是对学生进行 GPS 定位操作基本技能强化训练的一个重 4 要实践环节 本次实践教学的目的是使学生全方位地在作业环境中 系统训练 进一步巩固和加深 GPS 定位技术的理论知识 进而提高 GPS 测量仪器操作和数据处理技能 达到熟练操作 GPS 仪器的水平 1 11 1 实习的目的与意义实习的目的与意义 通过这次实习与课堂实习相比 可以更加系统学习本课测 它完 全从实际出发 加深对书本知识的进一步理解 掌握 GPS 平面网 熟练操作仪器 校正 放养 测量等 培养学生动手能力 使理论 联系实际 加强独立工作能力 综合分析问题和解决问题的能力 组织管理能力等方面的重要教学环节 也是一次具体的 全面的技 术实践活动 进行几种 GPS 测量模式的实际操作锻炼 巩固和加深课堂学习 的知识 进一步了解 GPS 的原理与应用 通过计划与组织 锻炼同学们的项目计划和实施能力 1 21 2 实习任务与计划实习任务与计划 1 211 21 实习任务分配实习任务分配 GPS 实习周是一次实践性教学环节 在苏州科技学院飘渺村测 绘实训基地进行 GPS 静态 快速静态的综合操作训练 动态测量和 数据处理返回校内进行 按照相关要求 完成操作训练科目 达到 规定的操作技能指标 提供合格的观测成果 具体要求如下 完成 一个控制网的外业观测及内业计算 严格按照 全球定位系统 GPS 测量规范 要求 设计控制网 编写具体的布网方案和作业 方法 选用统一坐标系 掌握 RTK GPS 接收机的使用 现以两大块 5 具体介绍 GPS 实习任务的分配 1 GPS 静态相对定位观测 采用 GPS 静态测量技术 在控制测量实习水准网和导线网的基 础上布设一个 GPS 控制网 具体实习内容包括 技术设计 选点 外业观测计划 外业观测 数据传输及格式转换 基线解算 网平 差 成果质量控制 技术总结 要求 1 等级 基线观测按照国家 D 级网的技术要求进行观测 观测结 果作为 GPS 数据解算和导线计算的起算数据 GPS 网其余点的观测 按照 E 级 GPS 网的技术要求进行观测 2 控制网覆盖范围 实训基地 GPS 网与导线网构成闭合图形 3 点数 10 个 4 平均点间距 300m 5 选点 必选点 4 个 分别为基线端点及其备用点 余下 6 个 点自定 但至少应选取 3 个 GPS 点 以构成构成结构良好的闭合网 形 6 观测 包括 GPS 网站址环视图绘制 GPS 设站和天线的整平 对 中 安装 GPS 接收机静态系统连接 GPS 接收机静态系统参数设置 GPS 接收机测站信息记录 GPS 接收机静态数据采集与观测信息评价 7 成果 以小队为单位 完成设计 选点 观测 每人分别制作 一个点的点之记 进行数据处理和质量控制 并提交各自的结果 2 GPS RTK 的带状地形图测绘 采用GPS RTK测量方法测定比例尺为1 500的带状地形图一幅 具体内容包括 基准站设置 流动站设置 外业观测 数据传输 6 数据编辑 地形图绘制 要求 1 地点 2 带状地形图覆盖范围 3 成果 以小组为单位 完成外业观测和数据传输 每人完成内业数据编辑和绘制等值线图 的工作并提交各自的成果 1 221 22 测区概况测区概况 本测区位于东经 120 度 测区位于环山公路两侧 测区位于半 平原半丘陵地区 地势起伏不大 但高楼比较密集 通视条件较差 给我们联系带来不便 1 231 23 观测仪器 软件和人员观测仪器 软件和人员 1 24 实习计划实习计划 在西山的实习 我们组根据点分布的情况 采用点连式和边连 式的结合 在控制测量实习水准网和导线网的基础上布设一个 GPS 控制网 具体实习内容包括 技术设计 选点 外业观测计划 外 业观测 数据传输及格式转换 基线解算 网平差 成果质量控制 技术总结 由于实习的时间是三天 我们准备有两天的时间将外业观测结束 用剩余的一天时间进行数据的处理和分析 如果数据错误还将进行 重测 在进行 RTK 的实习 我们采用两天的时间 根据采集测量的 数据画一幅测区概图 7 GPSGPS 静态相对定位观测静态相对定位观测 2 12 1 测绘区域踏勘和测绘区域踏勘和 GPSGPS 控制点布设控制点布设 测绘区域的选取和控制点的布设直接关系到观测数据质量的好 与坏 因此测绘区域踏勘和 GPS 控制点布设就极为重要 因此我们 必须遵守以下原则 选点 必选点 4 个 分别为基线端点及其备用点 余下 6 个点自定 但至少应选取 3 个 GPS 点 以构成构成结构良好的 闭合网形且平均点间距大致为 300m 观测点视场开阔 周围障碍物高度角 10 15 点位应远离大功率无线电发射源 如电视台 微波站等 其距离 不小于 200m 远离高压输电线 其距离不得小于 50m 以避免 电磁场对 GPS 信号的干扰 点位应选在交通方便 有利于其它观测手段扩展与联测的地方 点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的 物体 以减弱多路径效应的影响 当利用旧点时 应对旧点的稳定性 完好性 以及现标是否安 全可用性作一检查 符合要求方可利用 2 22 2 GPSGPS 静态相对定位观测方案设计静态相对定位观测方案设计 8 1 GPS 网应根据测区实际需要和布网状况进行设计 GPS 网的点应 有二点以上的点相互通视 有利于常规测量施测时的应用 2 在布网设计中应顾及原有的测绘成果以及各种大比例尺地形图 的沿用 3 为求定 GPS 点在地面坐标系的坐标 应与附近的国家高级控制 点联测 联测点数不应少于 2 个 4 GPS 网应由一个或若干个独立观测环构成 也可采用附合线路 形式构成 各等级 GPS 网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合 下表规定 等级 三等 四等 一级 闭合环或附合路线的边数 条 8 10 10 各等级 GPS 网中卫星高度角 有效观测卫星数 时段长度 数据采 集间隔 PDOP 应符合下表规定 项目 等级 观测方法 卫星高 度角 有效观测 卫星数 时段长 度 分 钟 数据采 集间隔 秒 PDOP 四等 静态 快速静态 15 4 5 45 15 10 60 6 一级 静态 快速静态 15 4 5 45 15 10 60 6 观测作业要求 每时段采集数据前 作业员应量取天线高 查 看此时段的接收卫星数 卫星号 故障情况 一个时段观测过程中 不得进行关闭接收机又重新启动 进行接收机初始化 发现故障除 9 外 改变卫星高度角 改变数据采集间隔 改变天线位置 观测 员在作业期间不得擅自离开测站 并应防止仪器受震动和被移动 防止人和其他物体靠近仪器 以免遮挡卫星信号 观测时不应在接 收机旁使用手机和对讲机 避免干扰卫星信号 在观测过程中应保 证接收机正常工作 数据记录正确 每天观测结束后 应及时将数 据输出到计算机硬 软盘上 确保观测数据不会丢失 我们组共有十一个点 分别为 K4 D7 D8 G3 G2 D5 G6 D2 BM7 1 K1 G8 采用边点混合 式进行 GPS 静态相对定位 考虑到数据精度 最终的 GPS 网示意图 如下 由于测量时间是三天 所以我们大致分配下时段 为了任务的 完成 每天测量四个时段 基线观测按照国家 D 级网的技术要求进 行观测 观测结果作为 GPS 数据解算和导线计算的起算数据 GPS 10 网其余点的观测按照 E 级 GPS 网的技术要求进行观测 观测时包括 GPS 网站址环视图绘制 GPS 设站和天线的整平 对中 安装 GPS 接收机静态系统连接 GPS 接收机静态系统参数设置 GPS 接收机测 站信息记录 GPS 接收机静态数据采集与观测信息评价 2 32 3 GPSGPS 观测时段选择观测时段选择 实地了解测区情况 了解的内容包括点位情况 点的位置 点 的难度等 测区内经济发展状况 名族风俗 交通状况 测量人员 生活安排等 并根据精度要求选择仪器型号 进行卫星状况预报 可视卫星数及 PDOP 值 以选择合适的观 测时间段 对于个别有较多或较大障碍物的测站 要评估障碍物对 GPS 观测可能产生的不良影响 我们根据测区的具体状况 预报星历 查看卫星星图 将观测 时段选择在 12 00 13 00 以及 14 00 15 00 2 42 4 观测工作观测工作 观测过程中应注意的事项 1 一个时段观测中不得进行以下操作 关闭接收机又重新启动 进行自测试改变卫星高度角 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 2 观测员在作业期间不得擅自离开测站 并应防止仪器受震动和 被移动 防止人和其他物体靠近天线 遮挡卫星信号 3 雷雨过境时应关机待测 并卸下天线以防雷击 4 不可踩到和碰到接收机数据电缆和天线电缆 以防人为信号失 锁 记录数据丢失 电缆折断甚至控制器死机 5 每一时段开始前 应查看电池电压 判断是否满足本时段观测 正常工作电压 10 36VDC 11 6 测前应保证接收机有足够的存贮空间 以及避免手簿系统故障或 中断造成数据丢失 7 观测中应保证接收机工作正常 且记录完整无误 经检查所有 规定作业项目全部完成后方可迁站 8 每日观测结束后 应及时将数据转存至计算机硬 软盘上 确 保观测数据不丢失 9 及时充电 观测步骤如下 1 安置仪器 在选好的观测站点上安放三脚架 小心打开仪器箱 取出基座 及对中器 将其安放在脚架上 在测点上对中 整平基座 从仪器 箱中取出接收机 将其安放在对中器上 并将其锁紧 2 量取天线高 用钢卷尺由地面中心位置量至天线边缘的斜距 各观测时段观 测前 观测中和观测后各量取一次仪器高 最后取其平均值 3 启动仪器 启动仪器 接通 GPS 电源 指示灯显示电池电量 3 秒钟后 屏幕显示卫星状态 如果卫星被锁定 在 LOCK 下显示 当 出现 5 颗以上的卫星被锁定后 可以进行静态测量 保存基础信息 并且显示数据正在记录 4 GPS 静态观测 以四个小组为一个作业单位 设计由四个点组成的 GPS 网 其 中至少三个测站为校园内已知点 观测两个时段 每时段同步观测 时间不少于 40 分钟 按照要求填写记录表 5 结束观测 按结束键结束每测段观测 全部观测工作结束后长按电源键关 机 把仪器从三脚架上取下 装箱 12 6 数据下载和文件格式转换 在台式电脑上打开南方测绘 GPS 数据处理软件 用数据传输线 和 USB 转接口连接接收机和电脑 用工具菜单栏中的南方接收机数 据下载菜单下载观测数据 并用 Sth To Renix 菜单项将南方数据格 式转换为 RENIX 格式并进行保存 实习总结和心得体会实习总结和心得体会 短短的 3 个周很快就过去了 我们完成了这次 GPS 实习 回 顾这三周的实习生活 我觉得要感谢老师的辛勤指导和同学的无私 帮助 在实习中有苦也有乐 有汗水也有收获 有困难也有帮助 相对于前段时间的控制测量实习 GPS 实习还是轻松一些的 我想 在实习中最重要的就是我们学到了很多东西 也有很多体会 也巩 固了我们学习的课本知识 还学到了一些课本上没有的东西 通过这次 GPS 实习 我不仅对 GPS 原理有了更深入的了解 还对 GPS 外业数据采集和内业处理有了一定的理解 在实习中我们 也遇到了一些麻烦 从这些麻烦中 我们也总结了一些经验和教训 测绘确实是需要很大的细心 不能马虎大意 做很多工作都要提前 做好准备 这样才能使工作顺利进行 这次实习不仅是对动手能力 的一种提升 更是对理论知识的一次综合性巩固 虽然测量是一门 实践性很强的学科 但是也要求我们掌握扎实的理论知识 如果没 有扎实的理论功底 只知道怎么做 但是不知道为什么那么做 当 我们遇到类似的其他问题时 就不知道怎么解决 所以我觉得理论 是实践的前提 只有把理论知识学好 才能更好的促进实践 所以 我们要学好理论知识 为以后的工作打下坚实的基础 当然理论知 13 识学好了 动手能力也要努力培养 不能只会纸上谈兵 所以我们 要多动手 提高自己的动手能量 并在实践中促进巩固理论知识 只有理论是实践这两个环节都做好 我们才能更好的掌握理论知识 提高自己的动手能力 伴随着控制测量的结束我们迎来了 GPS 的实习 它包括在西山 进行的 GPS 相对定位测量以及回校后进行的 RTK 实习 伴随着在 西山连老师给我们动员大会的结束 静态相对定位的实习就如火如 荼的进行了 疲惫的身躯也阻挡不了同学们的热情 从组员们的脸 上我们便可以知道 当天下午我们就去进行了测区勘测和选点 听 说 有几个在山上的点路比较难走 这无疑是对我们的测量进行了 一项考验 当天晚上 组长之间进行了各项沟通和协调 目的就是 防止测量的时候有冲突 使测量能够有序的进行 这也体现了一个 班级的能力 接着 我们背上仪器 准备开始测量了 当所有组的任务完成 时 原本以为我们能休息一下 然而根据下载下来的数据 各个小 组的问题好像都挺多 于是最后和老师商量后决定 到中午十二点 的时候 全部的人进行统一测量 统一的开机时间统一的观测时段 作为女生 统一测量的时候 我们被留在了居住地 虽然我们没有 跟随大部队出去测量 但是我们却能够深深的感受到天气的酷热 中午十二点 太阳正当头照的时候 同学们却在我们进行测量 这 种感觉可想而知 于是老师带着一部分人去送水 去送关怀 终于 当看着一个个满头大汗的同学回来的时候 我们也吐了 口气 连续三天的实习终于结束 虽然时间短暂 但是意外也重重 困难也重重 然而正是这三天让我们清楚的