GPS实习报告

　GPS 实习报告

　Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

　重庆交通大学 《S GPS 原理与应用》 集中实习报告 学生姓名：

　 尚语丝

　学

　号：15

　 专业班级：

　 测绘 2 班

　 所在小组 ：

　 2

　指导老师：

　邓明镜

　开课时间：——

　 总 成 绩

　 教师签名

　目

　录

　 3 实测组织及仪器设备

　一

　概

　述

　实习目的

　 （1）进一步理解《GPS 测量原理与应用》课堂教学的内容，巩固和加深课堂所学的理论知识；

　（2）熟练掌握 GPS 仪器设备的使用方法，学会使用 GPS 仪器进行控制测量的基本方法，培养学生的实际动手能力；

　（3）培养学生 GPS 数据处理能力；

　（4）培养学生 GPS 控制测量的组织能力、独立分析问题和解决问题的能力；

　（5）培养学生的团队协作、吃苦耐劳的精神，养成严格按照测量规范进行测量作业的工作作风。

　（6）通过 GPS 测量及数据处理实习，将所学知识融会贯通，从外业准备工作开始，逐步进行测区踏勘、资料收集、人员组织、制定外业观测计划，编写技术设计书及 GPS 网与地面网的联测方案并实施，直至内业 GPS 数据处理，得到合格的测量成果。

　 测区概况

　本次 GPS 实习测区基本包括整个重庆交通大学南岸校区，从 4号门到 1 号门，以 4 号门为起始，最远点过学府大道至慧园小区，点位分布极广,且地理环境丰富多样, 为保证 GPS 卫星的信号良好所有点位均位于建筑物的楼顶。测区范围包括整个学校以及相应的建

　筑物，其交通便利，人口稠密，气候温暖潮湿，地势坡度较大；已有学校校园相关三等平面控制坐标。

　 实测组织及仪器设备

　小组组长：涂文丽 小组成员：古海江、宋超、刘锋、刁圣洋、尚语丝、傅乙杰、邓小龙、李昌元、张明星 仪器设备：南方 GPS 接收机 4 台、脚架 4 个、基座 4 个、手机、GPS外业数据记录表等 二

　S GPS 测量技术要求

　S GPS 网执行技术依据

　 （1）中华人民共和国建设部标准《全球定位系统城市测量技术规程》。

　 （2）全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314—2001），中华人民共和国国家标准。

　（3）2001 年国家质量技术监督局发布的《全球定位系统城市测量技术规程》

　（4）《工程测量规范》GB50026-2007。

　测区已有资料成果情况

　测区有两个 GPS 控制点，且精度可靠，可做为测区首级网基线起算数据。

　 两个 GPS 控制点数据如表 1：

　点名 X 坐标（m）

　Y 坐标（m）

　高程（m）

　4

　D

　表 1：已知控制点坐标 重庆交通大学南岸校区地区卫星图 工作内容

　 （1）建立 D 级平面控制网；

　（2）建立 D 级三角高程拟合控制网。

　测量坐标系统

　 （1）自定义假定独立坐标系统，投影面根据已知坐标拟合假设；

　（2）GPS 测量：采用 WGS-84 大地坐标系；

　（3）高程系统：采用 1985 国家高程基准。

　三

　S GPS 控制网的布设

　布设方案及要求

　 （1）布网要求

　GPS 网相邻点间基线中误差 ? 按下式计算：

　式中 a(mm)为固定误差；b(ppm)为比例误差系数；D(km)为相邻间的距离。GPS-E 级网的主要技术要求应符合表 2 规定。相邻点最小距离应为平均距离的 1/2～1/3；最大距离应为平均距离的 2～3 倍。

　级别 平均距离(km) a(mm) b/6 -10

　最弱边相对中误差 D 级 ～5 ≤10 ≤20 1/45000 表 2 GPS 网的主要技术要求

　 注：当边长小于 200m 时，边长中误差应小于 20mm。

　（2）布网原则及网形设计

　 ① GPS 网应根据测区实际需要和交通状况进行设计。GPS 网的点与点间不要求每点通视，但考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有 1～2 个通视方向。

　 ② 在布网设计中应顾及原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，对凡符合 GPS-D 级网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。

　 ③ GPS 网应由若干个独立观测环构成，也可采用附合线路构成。E 级 GPS 网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合表 3 的规定。

　 非同步观测的 GPS 基线向量边，应按所设计的网图选定，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。

　级别 E 级 闭合环或附合线路边数 ≤10

　（条）

　表 3 闭合环或附合线路边数的规定

　 ④ 为求定 GPS 点在 54 北京坐标系中的坐标，应与当地 54 北京坐标系中的原有控制点联测，联测总点数不得少于 3 个。

　⑤ 为了求得 GPS 网点正常高，应进行水准测量的高程联测，高程联测采用等级水准测量方法进行，联测的 GPS-D 级控制点且应均匀分布于网中。

　 选点

　由于 GPS 测量观测站之间不一定要求通视，而且网的图形布设比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量成果的可靠性有着重要的意义，所以选点工作开始之前，除收集资料和了解测区得的地理情况和原来控制点分布及标架、标石完好状况，决定其适宜的点外，选点工作还应遵守以下原则：

　 ① 点位应设在易于安装接收设备，视野开阔的较高点上。视场内障碍物的高度角应小 15 度，以减少 GPS 信号被遮挡或被障碍物吸收。

　 ② 点位附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收物体，以减弱多路经效应影响。

　 ③ 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；远高压输电线和微波无线电传送通道，其距离不得小于 50m。

　④ 点位应选在交通便利，有利于其他观测手段扩展与联测的地方，地面基础稳固，便于点的保存。

　 S GPS 网的主要指标

　GPS 观测时采用的技术指标见表 4 项

　目 技术要求 E 级 GPS 卫星高度角 ≥15° 有效卫星观测总数 ≥4 卫星有效观测时间 ≥60 分钟 数据采样间隔 15 秒 图形强度因子（GDOP）

　≤6 表 4 GPS 测量采用技术指标

　 网形略图

　 图 1 网形略图 选点说明

　共选取 12 个点作为测点，包含 2 个已知点。

　 选点 点位

　选

　点

　情

　况 况 点

　位

　说

　明 明 点号 4 点位说明 点位位于 4 号门门口

　点号 D 点位说明 点位位于 机电学院门口

　 点号 E 点位说明 点位位于 雅园 E 栋天台

　点号 B 点位说明 点位位于 雅园 B 栋天台

　点号 A 点号说明 点位位于 3 号门天桥

　点号 I 点号说明 点位位于 土木学院天台

　点号 H 点号说明 点位位于 慧园 A 栋天台

　点号 Y 点号说明 点位位于 知园操场

　点号 V 点号说明 点位位于 语音楼天台

　点号 C 点号说明 点位位于 操场中央

　点号 J 点号说明 点位位于 菁园天台

　点号 3 点位说明 点位位于 三教天台 表 5 选点情况

　 S GPS 测量流程图

　外业观测

　S GPS 外业观测要求

　（1）测量人员严格遵守观测计划和调度命令。按规定时间经行同步观测作业，测站之间密切配合。

　（2）到达点位后，按要求架好接收机天线，做到精准对中、严格整平、使天线、电源正确连接。

　（3）接收机开始记录数据后，观测员密切关注测站变化情况，做到发现异常情况及时调整。

　准备工作 仪器检验 埋石选点 数据采数据汇总 数据检验 基线解算 平差结算 生成报告

　（4）观测员操作细心，在静置和观测期间，防止为了接收机设备震动、移动和其他物品碰撞。

　（5）观测员观测结束后，当及时详细记录 GPS 外业观测表。

　 S GPS 接收机参数

　本次实习采用 GPS 静态定位模式、D 级 GPS 平面控制网; 设置卫星数目：2; 采样间隔：30s; 高度角：30” 四

　S GPS 外业数据采集

　仪器设备

　南方 GPS 接收机 4 台

　 仪器检验

　 （1）GPS 接收机的检视

　 仪器在使用前，按规程规定的项目，分别按一般检视和实地检验进行了全面检验。

　（2）一般检视

　 ① 接收机及天线型号应正确，主机与配件齐全；

　 ② 接收机及天线外观应良好，各部件及附件完好；

　 ③ 设备使用手册及后处理软件手册及软盘齐全。

　（3）通电检验

　① 各信号灯工作正常；

　 ② 按键和显示系统正常；

　 ③ 接收机锁定卫星时间快慢，接收机信号强弱及信号失锁情况正常。

　（4）实测检验

　 在 GPS 接收机完成了一般检视和通电检验后，又进行了实测检验，经计算符合要求。

　（5）用于天线基座的光学对点器在作业过中进行了经常性检验，以确保对中的准确性。

　 S GPS 测量作业的基本技术要求

　GPS 测量作业的基本技术要求如表 6 所示 同步观测有效卫星数 ≥4 卫星截止高度角 ≥15° 数据采样间隔 10-30 秒 观测时段长度 ≥120 分钟 点位几何 PDOP 图形强度因子 ≤6 重复测量的最少基线数 ≥5% 平均重复设站次数 ≥ 天线对中精度 普通标志±2mm 表 6 基本技术要求

　作业过程

　①每天出发前检测电池容量是否充足，并携带备用干电池。仪器及其附件应携带齐全。作业前应检测接收机内存是否充足。

　 ②天线安置：严格对中、整平，对中误差小于 2mm。外业记录包括：测量员、点名、点号、观测日期、观测起止时间、天线高等基本要素。

　 ③观测：同步观测健康卫星数≥4，卫星高度角≥15°，数据采样率为 15 秒，观测时段长度根据观测精度指示灯的要求确定，当边长≤10 公里时，观测精度指示灯闪两下即可，点位几何 PDOP 图形强度因子≤6。

　④量取仪器高：测前测后分别在 2 个方向（每个方向间的夹角为 120 度）量取仪器高，互差小于 3mm。取其中数作为测前测后的仪器高，然后取测前测后的平均值作为最终结果。

　⑤测站间联系：测站间同时开机，接收机开始记录数据后，作业员要经常观察卫星个数、记录情况、电池电量和精度指示灯等，只有各测站精度指示灯都亮并符合要求后；才能结束观测，但时间不能少于 2 个小时。

　五

　数据处理

　数据预处理

　为了获得 GPS 观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先要进行 GPS数据的预处理，根据预处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确

　保观测成果和定位结果的预期精度。GPS 网数据处理分基线向量解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件均采用随机所带软件。处理的主要内容有：GPS卫星轨道方程的标准化、时钟多项式的拟合和标准化。

　 基线解算

　基线解算采用中海达 HDS2003 软件在计算机上进行。以已知的高等级点的WGS-84 坐标系坐标作为基线解算依据，在根据软件包说明按缺省参数进行解算。

　 所组成的异闭合环基线要符合以下精度限差：

　式中 ? 为标准差（相应级别规定的精度—按实际平均边长计算）(mm)；XW 、YW 、ZW 为坐标差分量闭合差； n 为异步环中基线边的个数。

　 S GPS 网平差

　GPS 网的平差计算应用 HDS2003 软件在 WGS-84 空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次 GPS 网的内符合精度。同时为将 WGS-84 坐标下的 GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到 1980 西安坐标系中，采用 HDS2003 软件进行二维约束平差。

　 各项检验符合要求后，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，进行三维无约束平差，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；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。

　 应用两个已知的地方坐标系下的 GPS 控制点作为起算数据，平差时将 GPS基线向量观测值及其方差矩阵转换到地方坐标系的二维平面上，然后在地方坐标系中进行二维约束平差。

　六

　平差报告

　见附件

　七

　实习心得

　 此次实习时间不长，但我却收获良多。不仅是对于 GPS 课程的理论知识

　 有了更明确的了解，也通过这次实习培养了自己学习实践能力与坚持的品质。

　对于外业整个测量来说：我体会最深刻的是 GPS 接收机接收信号良好的重要性，因为它关系着最后测量成果是否合格。最终这 12 个控制点构成的控制网也是我们小组经过三四次外业返工的辛苦成果。为 GPS 接收机保证信号的良好，12 个点除已知点外均位于天台。小组成员男同学们的在炎热酷暑，一遍遍毫无抱怨带着仪器爬楼，体现出了作为一个测量人员吃苦耐劳的精神，这一点深深打动了我，也给我树立了榜样。

　对于内业的数据处理：我基本是全程操作，深感到了对外业测量精度要求的必要性。因为外业成果不合格，再精细的数据处理也没有任何意义。同时也借此机会，学习了 HOGO GPS 数据处理软件，学会了如何利用 HGGO 处理 GPS 数据，发现对于软件方面的学习，还是要自己多动手操作，也并没有想象中老师课堂上教的会很难，只要自己耐心与独立思考，总能解决问题。

　对于 GPS 接收机的使用：由已学会的小组成员教其他成员，我刚开始操作很困难，由于只有三个按键，而又需要设置很多参数。但操作久了，我便感到GPS 接收机不仅功能强大，其实操作起来也很简便。所以实践才能熟能生巧。

　对于整个 GPS 的测量流程：老师在测量前有讲解，但在我理解里十分模糊，并不明确，甚至搞不清同步环、异步环的定义。直到参与到整个测量实习中到圆满结束此次实习，我已清晰明了的明白的此次实习的流程、目的和意

　义。感受到了要想掌握课堂上的理论知识，投入实践才是最好的选择，而不是凭自己的一味理解和死记硬背。

　对于其他实习要求：这次实习虽然不能说做到最完美，但也 做到了态度端正，注重质量与细节。例如：只要选定控制点，就必须标定，实地画出点位，方便日后作业，绝不偷懒。外业记录表放置在对应型号 GPS 接收机的箱子内，防止下次测量混淆，出现错误因小失大。但是很多其他方面需要在做事中去注意细节，例如：每天外业工作前接收机要保证充满电量，否则就会出现一台中途没电，会导致 4 台数据全部作废的情况。还有当天测量的数据要及时导出并检验是否合格。这方面需要一个测量人员的责任心与细心。我切身经历后，也骄傲地感受到了测绘工作者是一份责任重大而了不起的工作。

　对于我所在的小组：我庆幸也很感谢，庆幸所在一个精英荟萃的小组，小组成员们从一起的不知所措到后面的团结协作，圆满完成任务。使我学习了良多，在他们身上我看到了耐心与细致，精益求精的品质是我所不能的，榜样的力量影响了我。在日后的学习中，我需要借鉴他们的精神。感谢他们这短短几天的一路指导与相伴。

　对于我所学的 GPS：目前虽然我了解到的还是冰山一角，自己知之甚少，但我感到测绘行业以后将不再是传统意义上的风吹日晒，将越发向着高精度、自动化发展，不再需要过多辛苦的外业。还当然，这一切的发展是基于高先进水平、高自动化的测量设备与仪器，而先进的科技是基于严密谨慎的理论知识。所以我们十分有必要打好基础，不断学习理论知识。

　感谢老师的细心指导与我的团队成员的一路朝夕相伴，尽职尽责。这次实习给我的，不仅是测量的辛苦，处理数据的繁琐。也让我感受到了测绘工程这

　门学科的魅力，团队协作的重要性，培养的我的耐心与独立思考能力。更希望自己在日后的学习中能取得更多进步。

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