GNSS实习报告

1、目录一、武汉大学GNSS控制网技术设计书21、项目概况22、技术依据23、现有测绘资料24、选点情况44.1、选点基本原则44.2、选点过程44.3、选点概况44.4、点位分布情况55、观测方案及质量控制方案65.1、调度方案设计65.2、质量控制的方法65.3、质量检验的主要内容76、提交成果资料的内容10二、武汉大学GPS控制网技术总结101、项目概况101.1项目基本内容：101.2基本技术环节：111.3项目来源：112、技术依据113、点位分布114、外业观测情况125、数据处理135.1基线解算处理及结果统计135.2基线网平差处理及结果统计176、结论与建议217、附件22三、R

2、TK图根测量总结241、作业过程242、点位分布图243、成果列表及质量统计25四、RTK地形测量总结251、作业过程252、地形图26五、RTK放样总结271、作业过程272、点位分布图283、成果列表与质量统计28六、实习心得29七、附件30一、武汉大学GNSS控制网技术设计书1、项目概况测区位于武汉市武昌区武汉大学，项目源于武汉大学测绘学院。要求使用GNSS静态测量技术在武汉大学13区及国际软件学院布设控制网。具体实习内容包括：技术设计、选点、外业观测计划、外业测量、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。测区覆盖面积约5000亩，地形起伏复杂，建筑密集，树林茂密，

3、人流量较大。精度等级：国家E级。控制点数：20。平均点间距：400m。2、技术依据表1-1全球定位系统（GPS）测量规范GB/T 1834-2009项目级别BCDE卫星截止高度角/（°）10151515同时观测有效卫星数4444有效观测卫星总数20644观测时段数321.61.6时段长度23h4h60min40min采样间隔/s30103010301030参考E级网的要求（点重复观测不少于2次）3、现有测绘资料测绘校区部分控制点图，此次我们选择A号和WGPS-12号控制点。校园图和控制点分布图及坐标如下：图1-1 武汉大学校园图图1-2 控制点位分布图表1-1 控制点坐标点号XYH说

4、明A(已知点4)3378730.8429534055.014833.2677B（WGPS-2）3378710.207m534120.620m33.036mC(已知点2)3378780.2750534109.917333.4894D(已知点3)3378780.2562534065.006533.47574号楼(WGPS-1)3378774.9680534220.271050.1110WGPS-123379163.046533868.36527.719德仁广场7号楼3378713.3525534005.110954.26624、选点情况4.1、选点基本原则（1）通视性良好，远离高大树木、建筑物、高

5、压线（2）远离水域、反射强地形等减少多路径效应（3）尽可能安全，避开施工区、球场、繁忙道路（4）点位均匀分布，覆盖整个测区（5）地面坚固稳定，位置易于达到（6）充分利用已有的地面点标记4.2、选点过程（1） 事先根据已有资料对点位进行大致设计（2） 踏勘选点，几乎遍历整个校园（3） 组长讨论，协定最终点位（4） 利用已有钢钉或喷涂红色标记（5） 组长对大致点位进行记忆，在图纸上进行标记4.3、选点概况（1）2个坐标已知点（2）18个待测未知点（3）四个子测区均匀分布（4）超半数点位观测条件良好（5）利用5个钉标记，15个喷绘点4.4、点位分布情况图1-3选点分布表1-2 点位情况点名概略位置观

6、测条件备注ET01友谊广场优已知点ET02德仁广场优已知点ET03武大附中良未知点ET04生科院优未知点ET05本科生院良未知点ET06物院良未知点ET07珞珈山九区良未知点ET08信管院优未知点ET09法院优未知点ET10凌波门优未知点ET11工操优未知点ET12工学部羽毛球场优未知点ET13雅各楼优未知点ET14田园小观园良未知点ET15计算机学院良未知点ET16樱顶优未知点ET17奥场优未知点ET18珞珈山庄良未知点ET19珞珈山顶差未知点ET20国软篮球场良未知点5、观测方案及质量控制方案5.1、调度方案设计我们这个队伍的总观测是段数为8个时段，共20个GPS静态点，队伍分成6个小组，

7、每个小组一套仪器，每个时段有6台接收机进行同步观测，大多数测站之间采用翻折式迁站，部分测站采用伸缩式，具体的迁站方案如下：表1-3 迁站方案5.2、质量控制的方法对于GPS网来说，质量控制包括质量检验和质量改善两个方面的内容，质量检验是对GPS网中间产品和最终成果的质量评估，确定是否达标，通常利用量化指标加以判定，质量改善是通过适当的措施提高GPS网的中间产品和最终成果质量，下面具体介绍。1. 选点原则（1） 通视性良好,远离高大树木、建筑物、高压线;（2） 远离水域、反射强地形,从而减少多路径效应;（3） 保证安全,避开施工区、球场、繁忙道路;（4） 点位均匀分布,覆盖整个测区;（5） 地面

8、坚固稳定,位置易于达到;（6） 充分利用已有的地面点标记;2. 质量控制指标（1） 相邻点基线分量中误差a) 水平分量:20mmb) 垂直分量:40mm（2） 相邻点平均距离:3km（3） 相对精度不低于:1/100000（4） 截止高度角:10°（5） 同时观测有效卫星数:4（6） 同步观测时段长度:40 min（7） 采样间隔:5s5.3、质量检验的主要内容数据剔除率在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值，就认为该观测值含有粗差，需要剔除。它从某一方面反映了GPS原始观测值的质量。数据剔除率越高，说明观测值的质量越差。根据GBT 18314-2009 全球定位系统(GPS

9、)测量规范，同一时段观测值的数据剔除率小于10%同步环闭合差由于同步观测基线间具有一定的内在联系，使得其值在理论上应为0但在实际的由于采用单基线解算模式，计算过程中各个基线向量所用的观测资料和处理方式实际上并不严格相同，数据处理软件不完善，以及计算中出现的舍入误差等原因，同步环闭合差实际上通常为一个微小量，并不一定为0。以下是同步环闭合差需要满足的要求：其中为基线测量中误差的要求。如果同步环闭合差超限，则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的；反过来，如果同步环闭合差没有超限，还不能说明组成同步环的所有基线其质量是合格的。独立环闭合差当异步环闭合差满足限差要求时，则表明组成异步环的

10、基线向量的质量是合格的；当异步环闭合差不满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格，要确定出哪些基线向量的质量不合格，可以通过综合分析多个相邻的异步环或重复基线来进行。以下是同步环闭合差需要满足的要求：其中n为闭合环的边数，为基线测量中误差的要求。复测基线长度较差复测基线较差是评定基线结果质量非常有效的指标，当其超限时，就表明重复基线中一定存在质量不满足要求的基线。通过一条基线三次以上的复测结果，通常能够确定出存在质量问题的基线。网无约束平差基线向量残差网无约束平差基线向量残差是一项评定基线解算结果质量的重要控制指标，若改正数超出了限差要求，则认为所对应的基线向

11、量或其附近的基线向量存在质量问题。单位权方差当观测值的权阵确定时，单位权方差的数值就取决于观测值的残差，残差越大，其数值也越大。Ratio值Ratio值反映了所确定出的整周模糊度参数的可靠性，该值始终1这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件的好坏有关。通常要求Ratio3RDOP值RDOP值的大小与观测时段、基线位置和卫星在空间中的几何分布及运行轨迹有关。RDOP值反映了观测期间GPS卫星星座的状态对相对定位的影响，不受观测值质量的影响。观测值残差的RMSRMS是一个内符合精度指标，RMS小，内符合精度高，RMS大，内符合精度差，RMS与结果质量有一定的关系，结果质量不好时

12、，RMS会较大，但是RMS大并不代表结果质量不好。说明：本次实习，使用异步环闭合差、基线向量改正数及重复基线长度较差作为绝对指标来评定基线解算结果的质量，而其他指标只是作为相对指标来参考使用，并不用于最终确定成果的质量。对于基线测量中误差，GB/T18314-2001中，由相应级别规定的GPS网相邻点基线长度精度及实际的平均边长计算；而在GB/T18314-2009中，由外业观测时所采用的GPS接收机的标称精度和实际边长计算。（5）、质量改善的主要方法：1) GPS网的设计：在GPS网的设计上，可以通过下列方法提高GPS网的精度a) 为保证GPS网中各个相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近

13、的点一定要进行同步观测，以获得两点间的直接观测基线。b) 在布网时，使网中所有的最简异步环的边数不多于6条。c) 为了提高GPS网的尺度精度，在网中适当增加长时间、多时段的基线向量。2) 基线的精化处理a) 为了解决基线起点坐标不准确的问题，在解算时对起算点质量做检验，采用准确度较高的点作为基线解算的起点。b) 若某颗卫星的观测时间太短或残差过大，则删除该卫星的观测数据或禁用该卫星，保证解算结果。c) 由于多路径效应导致的观测值残差较大，可以通过缩小编辑因子的方式剔除残差较大的观测值，或者删去多路径效应严重的时间段或卫星。d) 为了减轻对流层和电离层折射的影响，采用适当提高截止高度角、使用双频

14、观测值组合的方法。6、提交成果资料的内容（1）GNSS实习报告（每人一份）。（2）点之记（每人提交一个点的点之记，点号由队长指定，同一点不超过三份）。（3）GNSS静态测量外业观测手簿（每人至少提交一份）。（4）外业观测日程安排及工作量完成情况登记表（以对为单位，每队一份）。二、武汉大学GPS控制网技术总结1、项目概况1.1项目基本内容：利用GPS静态测量技术，在武汉大学1-3区及国际软件学院布设国家E级控制网，利用四台接收机进行观测、解算。1.2基本技术环节：技术设计、选点、观测方案设计、外业观测、数据传输与转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结。1.3项目来源：GNSS测量与数据处

15、理实习2、技术依据GBT 18314-2009 全球定位系统(GPS)测量规范3、点位分布点位情况表2-1 点位情况点名概略位置观测条件备注ET01友谊广场优已知点ET02德仁广场优已知点ET03武大附中良未知点ET04生科院优未知点ET05本科生院良未知点ET06物院良未知点ET07珞珈山九区良未知点ET08信管院优未知点ET09法院优未知点ET10凌波门优未知点ET11工操优未知点ET12工学部羽毛球场优未知点ET13雅各楼优未知点ET14田园小观园良未知点ET15计算机学院良未知点ET16樱顶优未知点ET17奥场优未知点ET18珞珈山庄良未知点ET19珞珈山顶差未知点ET20国软篮球场良

16、未知点点位分布图图2-1点位分布图4、外业观测情况（1）作业情况仪器配备：6台Unistrong接收机同步观测测量坐标基准：WGS-84坐标系起算点数据：2个三维坐标已知点位（用于平差与检核）观测时段数：8平均设站次数：2基线总数：120采样间隔：5s（2）作业技术要求相邻点基线分量中误差：水平分量20mm，垂直分量40mm截止高度角：10°同时观测有效卫星数：4同步观测时段长度：40min5、数据处理5.1基线解算处理及结果统计5.1.1处理方式：基线处理软件：华测CGO软件基线解算方法：单基线解算模式处理步骤：1) 处理全部基线。2) 观察基线误差情况，如误差超限或误差较大，分析

17、其原因。3) 对基线进行精化处理，如去除残差较大的观测数据，或删除基线。4) 对单条基线进行重新解算。5.1.2处理结果统计（1）同步环闭合差统计：图2-2同步环闭合差总图2-3同步环闭合差X图2-4同步环闭合差Y图2-5同步环闭合差Z（2）异步环闭合差统计：图2-6异步环闭合差总图2-7异步环闭合差X图2-8异步环闭合差Y图2-9异步环闭合差Z（3）重复基线较差统计：图2-10重复基线长度较差5.2基线网平差处理及结果统计5.2.1处理方式：平差处理软件：华测CGO软件平差处理方法：自由网平差、三维约束平差（BJ54坐标系下）、高程平面拟合处理过程：1) 确定投影坐标系，这里选用BJ54，中

18、央子午线为114°。2) 对部分参数进行设置，如不合格基线是否参与平差，这里选择否。3) 录入部分已知点进行检验：先固定少量已知点，进行平差处理，对其他已知点坐标进行检验，若坐标出现较大差异，则说明已知点失效，将其坐标视为未知，依次处理，只至所有已知点检验完毕。4) 准确录入全部已知点后，重新进行平差处理，对平面坐标进行三维约束平差，对高程采用平面拟合处理方式。5) 输出报告，分析平差结果。5.2.2处理结果统计基线三维无约束平差结果（取一部分代表）：表2-2三维无约束基线平差结果基线三维约束平差结果（取一部分代表）：表2-3三维约束基线平差结果基线向量改正：图2-11基线向量改正V

19、X图2-12基线向量改正VY图2-13基线向量改正VZ相邻点距离中误差统计：图2-14基线向量水平中误差图2-15基线向量垂直分量中误差6、结论与建议观测阶段珞珈山上的点观测卫星数不足而重测。数据处理阶段反复处理至所有基线及闭合环都合格，但是基线剔除率超过10%。在基线结算阶段同步环和异步环有大量不合格，通过禁用部分卫星数据能够很容易将一些超限基线精化至线差之内。但是异步环闭合差通过反复对单条基线处理虽然能够将其优化。但是通过逐条处理基线来使异步环合格难度极大，十分耗时。建议测图时放弃珞珈山及其附近区域，在静态测量阶段由于珞珈山上卫星数据不足而重测。RTK阶段珞珈山附近皆无法得到固定解，给成图

20、带来很大困难。因此建议以后实习将珞珈山附近划分到实习区域外。基线处理阶段华测CGO在处理异步环闭合差时工作量极大，建议考虑南方测绘等其他公司软件。7、附件1、控制网图图2-16控制网图2、控制网成果资料（1）当地坐标系下大地坐标表2-4当地坐标系下大地坐标（2） 当地坐标系下约束平面坐标表2-5当地坐标系下约束平差平面坐标三、RTK图根测量总结1、作业过程（1）架设基准站接收机及电台，使用电台广播作为数据链播发改正数据。（2）利用四个控制点进行点校正及坐标转换。每个点测量两个时段，每个时段30历元，根据此计算得到基准站坐标并将坐标系转换到BJ54，转换残差小于5cm。（3）在本组待测区域内开阔

21、的硬质地面上选取六个点作为图根控制点。（4）在每个点上利用脚架架设流动站接收机，进行观测。图根点作为控制点进行观测，两次采样，每次采样平滑点数要求20个。2、点位分布图图3-1 九区附近图根点 图3-2 校医院附近图根点注：（1）图根点号为48、49、50、60、61、62复测后记为48-1、49-1、50-60-1、61-1、62-1（2）本组待测区域为珞珈山南侧，测区内由于障碍物多，遮蔽严重，仅校医院附近及九区附近能够得到固定解。因此6个图根点在九区和校医院附近各三个。3、成果列表及质量统计表 3-1图根点质量统计四、RTK地形测量总结1、作业过程 （1）架设基准站接收机及电台，使用电台广

22、播作为数据链播发改正数据。（2）利用四个控制点进行点校正及坐标转换，每个点测量两个时段，每个时段30历元，计算得到基准站坐标并将坐标系转换到BJ54，转换残差小于2.5cm。（3）对连续地物进行测量，用手簿设置采样为连续点模式，采样间隔设置为3Hz，将接收机置于对中杆上方，由一名同学手持对中杆沿着地物进行移动，期间保持对中杆竖直且对中杆下尖部沿着地物边缘移动。（4）每观测结束一个连续地形，回到此地形测量的起始点，将接收机重新初始化，再次对该起始点进行观测，检查两次观测较差。不大于25cm（对应图上0.5mm）视为合格。（5）对任务区域所有道路、花坛、草坪、围栏及建筑进行测量，并利用南方Cass

23、软件制图。2、地形图2.1小组图图4-1 2队4组珞珈山南麓道路图注：本组测区在珞珈山南侧，由于树木居民楼较多，信号遮蔽严重，仅校医院和九区附近能够得到固定解。因此除了道路以外其他地物均难以测出，也难以成图。不能测的地方均有拍照留证。2.2全队图图4-2 2队测区地形图2.3全校图图4-3校区地形图五、RTK放样总结1、作业过程（1）架设基准站接收机及电台，使用电台广播作为数据链播发改正数据。（2）利用四个控制点进行点校正及坐标转换，每个点测量两个时段，每个时段30历元，根据此计算得到基准站坐标并将坐标系转换到BJ54，转换残差小于5cm。（3）在手簿中输入起始点坐标信息和终止点坐标信息，建立

24、放样线，由于Unistrong配置的软件不能以起始点开始进行放样，所以必须先确定起始点和终止点才能继续操作。（4）操作手簿，先录入起始点坐标信息，再转换到直线放样模式，将接收机置于对中杆上。（5）记录设计放样路线的点坐标。（6）从起点开始，沿设计路线，根据手簿上的提示，移动接收机，移动找到桩的大致位置。（7）根据手簿上的提示，进行小范围移动，每次移动后保持接收机平稳，并根据给出的坐标差不断修正，直至达到放样点位。（8）在放样点位保持接收机不动，进行一个时段的观测，检查放样点坐标和设计坐标的差别。（9）记录点位为快速点，并继续寻找下一个点，直至到达终点。2、点位分布图图5-1放样点位分布图1 图

25、5-2放样点位分布图2注：本人放样线及放样点为pt6-pt10。放样地点在友谊广场，考虑到从已知点沿135°左右方向为开阔平地，所以小组放样均大致沿此方向。3、成果列表与质量统计六、实习心得 此次实习包括GNSS静态测量和RTK图根测量以及RTK地形测量RTK和GNSS RTK放样等几项内容。旨在通过实习，帮助我们掌握利用GNSS技术控制测量、地形测量和放样等测绘工作的方法和技能，培养和提高利用所学理论知识解决实际问题以及通过团队协作完成复杂项目的能力。实习期间首先通过组长之间开会协商确定点位分布，以及布网形式。然后通过踏勘选点总重确定点位，并完成项目设计，确定最终观测和迁站方案。G

26、PS静态观测期间为了保证同步观测，需由队长统一发号施令。由于现在通信发达，QQ群微信群等都可以实时多人完成通信交流，因此比较容易保证同步观测。值得注意的是，在观测期间难免有某个小组出现各种问题导致延迟开机、或者重新开机。为了保证全队作业观测时段同步，当出现问题，一定要及时通报队长问题的时间，再由队长通知延长关机前瞻时间。就此次观测的经验来说，Unistrongg970接收机能够使用的时间大概为四个测段。为了保证仪器不在测段中由于电量过低导致仪器关机，建议每三个时段更换一次电池。由于部分仪器电池老化，如果试用阶段发现电池不耐用，应当及时更换。实习过程中采用华测的CGO软件对基线进行解算。基线解算

27、是GPS控制网测量中的重要阶段。基线解算首先应该除去观测卫星不足，时段过段的基线，对于基线残差过大，无法通过基线精化处理来符合标准的极限也应当删除。由于校区内观测条件，很多基线都只能删除处理，因此基线剔除率已经超过10%。然后通过观测基线残差图，来禁用部分卫星的部分时段观测值，以提高基线精度。当所有基线都合格之后，在专门对超限的重复基线进行处理，最后再对超限的异步环所包含的基线进行处理。如此反复对基线进行处理即可使基线以及闭合环全部合格。但是反复处理基线过程十分繁琐耗时，而且误差的指向不明，难以判断误差较大的基线。RTK测量阶段，首先要在由静态控制网测量的点或者已知点上架设仪器，测定为控制点，并与已知数据进行坐标转换参数计算，完成WGS84坐标系下的坐标数据转换到本地坐标系下。在RTK地形测量的时候，由于点位由地物决定，因此，很多点位同时较差，多路径效应严重，尤其是珞珈山附近几乎都无法得到固定解。RTK放样是先设计好放样路线，然后根据手簿上的提示，慢慢走到指定地点，然后记录为快速点，直到到达终点，记录结束。值得注意的是，在放样过程中数据跳变严重，当到达指定点附近时，应当每次等待读数稳定之后再小幅调整接收机位置。通过此次实习，我感到收获良多，体会甚深。首先，此次实习与以往不同是，以往的实习