GPS E级城市控制网设计及其汇报

GPS设计书及项目一的作业汇报总结第三组组员：周飞、郭琳斐、卜建春、黄东旗韩晓刚、沈存续。汇报人：周飞指导教师：田倩2011-10-21GPSE级城市控制网技术设计一、测区及任务概况。测区位于渭南市临渭区站北路附近，地势南高北低，地势以平原和台原为主。铁路以北是海拔400米以下的渭河平原，地势平坦，灌溉方便。铁路以南是秦岭黄土台原，海拔400-800米，局部接近1000米。气候属温暖带。年平均气温13.6度，一月份平均气温-0.9摄氏度，七月份平均气温27.5摄氏度，年日照数2277小时。年降水量574毫米。无霜期216天。站北路及周边等范围，为陕铁院工程测量技术专业的校内外实训教学基地，由于一直没有GPS网来满足教学应用加上以往的控制点由于地面改造、当时测量条件等原因导致点位布设太稀疏，并且遭到各种破坏后，难以满足各方面的使用需要。为此，陕铁院测绘工程系决定应用GPS技术在此区布设新一代高等级控制网----E级GPS网，来满足教学实训的需要，同时也为以后实训基地的进一步发展做出贡献。二、GPS网的布设与选点采用三台GPS接受机，按边连式的布网形式布设GPS控制网，等级为E级GPS点位的选择应符合技术要求，有利于使用其他测量方法进行联测；点位的基础应坚定稳固，易于长期保存，并有利于安全作业;点位应便于安置接收设备和操③作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15。；点位应远离大功率无线点发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m,并应远离高压输电线，其距离不得小于50m；点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体，GPS静态测量外业观测及观测数据资料的处理。三、技术依据及精度指标1、精度指标（1）相邻点几何精度应符合下式要求：M=e+ps式中：e——固定误差，取仪器标称精度P---比例误差，取仪器标称精度S_-----相邻点间距离，km(2)该GPS网为城市E等平面控制网，其定位精度应符合下式要求；M=10mm+5ppm*s（S为两点间距，以千米为单位）四；观测纲要观测的基本技术规定；①卫星高度.≥15°②最少观测卫星为4颗；③没点观测时段数≥2；④观测时段长度≥90min;⑤数据采样间隔15s.GPS外业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，换要考虑戈待测点的点位精度的均匀性合格观测时段的独立性。因此，GPS外业工作的原则是；ＧＰＳ网中各待测点的设站次数应相同优先测量带你间距离较近的点，同实验最短距离迁站；应联测相距较远的高等级的已知点；ＧＰＳ网中戈待测点每次重设站都使用不同的接收机五、GPS网设计方案1、测量设计技术依据GBT18414-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》CJJ/T73-2010《卫星定位城市测量技术规范》2、本测区E级GPS网测量接收机的选用X90双拼接收机（标称精度3mm-0.5ppm）。GPS网测量观测方法采用静态测量，本次测量的基本技术要求：卫星截止高度角≥15°，同时观测有效卫星数≥4，有效观测卫星总数≥4，观测时段数≥1.6，（即60℅的测站应在观测一个时段），时段长度≥60Min,数据采样间隔10-30s，时段中任一卫星有效观测时间≥15min，点位观测几何图形强度因子PDOP≤6.对中要求≤1mm。每个时段观测前后各量取一次天线高，两次丈量值之差不应大于3mm，并取平均值作为最后的天线高。3、GPS网型网型方案设计GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及混合连接、三角锁连接、导线网连接、星形连接等几种基本方式。本次采用主要采用边连式连接式，每次至少用三台接收机，组成GPS网，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。4、观测的基本技术要求观测模式静态数据采集间隔15-60秒卫星截止高度角≥15°卫星的几何图形强度因子PDOP≤10有效观测卫星数≥3任一卫星的有效观测时间≥15min观测时段长度≥40分观测时段数≥3六、GPS作业1、GPS作业原则与要求GPS外业工作一方面，要有更多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，GPS外业工作的原则是:⑴GPS网中各待测点的设站次数应相同;⑵优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离迁站：⑶应该联测相距较远的高等级已知点：GPS网中各待测点每次重复设站都使用不同的接收机。⑷确定观测时段时，需要分析最新的星历预报与实地结合的原理选定，选择合适的PDOP值以保证观测进精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。2、GPS观测及数据记录应注意的问题：⑴当确认各项连接完全无误后，方可启动接收机。⑵接收机开始在记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量及其变化：⑶一个时段观测过程中，不允许进行以下操作;关闭又重新启动：进行自测试：改变卫星高度角：改变天线位置等功能键。⑷仪器高一定要按规定始、末各测一次，并及时输入仪器及记入测量手薄之中：⑸观测站的全部预定作业项目，经检查均已经按规定完成，并记录与资料完整无误后方可迁站。七、外业观测1、注意事项：（1）外业作业调度安排。（2）GPS接收机的检验：一般检视；通电检验。（3）观测组严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组。（4）每时段开机前，作业员量取天线高，并及时输入测站名、年月日、时段号、天线高等信息。关机后再量取一次天线高作校核，两次量天线高互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，记录在手簿中。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿备注栏中。（5）仪器工作正常后，作业员及时逐项填写测量手簿中各项内容。当时段观测时间超过60min以上，应每隔30min记录一次。（6）一个时段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试(发现故障除外)；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功能键。（7）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。（8）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。（9）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。（10）记录雨、晴、阴、云等天气状况。八.GPS控制网的数据处理1、数据预处理2、基线解算3、网平差十、提交成果资料1、引导问与城市GPS控制网技术设计书2、外业观测记录、测量手薄及作业调度表3、外业观测数据质量分析及野外检核计算资料4、数据处理中生成的报告文件、资料和成果表5、技术总结和成果检查报告项目一：GPS静态数据采集及内业处理GPS静态数据采集主要过程：第一、测前工作第二、实施测量第三、数据处理第四、测后工作GPS静态数据采及内业处理过程第一、测前工作一、项目的提出：GPS数据采集，由于教学任务的需要、需要对GPS接收机数据的采集及内业计算进行掌握和了解，由老师带领大家实施GPS外业的数据采集工作并由此提出。对于GPS外业数据采集，一般有如下一些要求：测区位置及其范围：测区的地理位置、范围，控制网的控制面积（控制网的大小）。用途和精度等级：控制网将用于何种目的，其精度要求是多少，要求达到何种等级。点位分布及点的数量：控制网的点位分布、点的数量及密度要求，是否有对点位分布特殊要求的区域。提交成果的内容：用户需要提交哪些成果，所提交的坐标成果分别属于哪些坐标系，所提交的高程成果分别属于哪些高程系统等。时限要求：对提交成果的时限要求，即何时是提交成果的最后期限。二、资料的搜集与整理：主要是根据老师所讲的致使及要求和发给的资料数据资料。踏勘工作由老师带领下完成。第二、测量实施一、实地了解测区情况点位情况（点的位置等）、测区内的状况、交通状况、测量人员行走路径等。二、卫星状况预报：需要评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。三、确定作业方案：根据卫星状况、测量作业的进展情况、以及测区的实际情况，确定出具体的布网和作业方案。一）、选点：先前已做好的点。二）、布网：（1）、GPS基线向量网的等级：本次外业的数据采集所选网的等级是E级GPS控制网。(2)、由于仪器的数量有限，采集数据完成后，将多个同步环相互连接，构成统一整体GPS控制网。这种由多个同步环相互连接的GPS网称异步网。此次属于边连式异步网。三、外业观测（1）、本次由3台GPS接收机固定安放在测站上，在一个时段内进行不间断的观测，E级网观测时段时间不少于45分钟，本次观测定为一小时。（2）、制定观测时段安排表：内容包括：同步环测量起止时间、搬站时间、每一个同步环里各接收机所在观测点及接收机的型号。（3）、接收机操作：在测站上测量操作（一）、开机1）．到测站后，先连接基座和角架，对中整平。2）．确认对中整平，量天线高，并记录。3）．开机，注意电源、卫星个数。4）．在记录本上记录：点名、天线高、观测时段、卫星个数。(二）关机（如果到了关机时间）1）．检查对中整平，再量天线高，记录检查卫量个数。2）．按开关关机。3）．再拆下GPS接收机，搬站。第三、数据的处理数据预处理数据采集数据传输基线解算GPS网平差核心内容基本流程GPS测量数据处理数据预处理：就是对原始观测数据进行编辑、加工整理、分流并产生各种专用信息文件，为进一步的平差计算作准备。一、数据传输（先安装LOG和Compass华测软件）从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种专用数据文件1、观测值文件每一个观测记录：包含观测历元时间、卫星编号、测码伪距、载波相位观测值、积分多普勒记数2、测站信息文件：测站名、测站号、测站的概略坐标、接收机编号、天线号、天线高、观测的起止时间、记录的数据量等。3、导航文件星历参数电离层延迟改正参数和UTC参数二、统一数据文件格式数据标准化（1）记录项目和格式标准化（2）采样密度（间隔）标准化（3）数据单位的标准化RENIX标准格式文件“ReceiverIndependentExchangeFormat”即“与接收机无关的数据交换格式”GPS基线向量的解算点位间的相对位置量称为基线向量；对应于两点间的长度称为基线长度。基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具体处理中应注意以下几个问题：（1）基线解算一般采用双差相位观测值，对于边长超过30km的基线，解算时则可采用三差相位观测值。（2）卫星广播星历坐标值可作为基线解的起算数据。对于特大城市的首级控制网，也可采用其他精密星历作为基线解算的起算值。（3）基线解算中所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用：1、国家GPSA、B级网控制点或其他高级GPS网控制点已有的WGS-84坐标系坐标。2、国家或城市较高等级控制点转到WGS-84坐标系后的坐标值。3、不少于观测30分钟的单点定位结果的平差值提供的WGS-84系坐标。影响GPS基线解算结果的几个因素对流层折射影响或电离层折射影响较大–影响方式：导致基线向量质量下降，严重时导致整周未知数固定困难–影响程度•随大气折射影响的严重程度，对基线向量质量的影响程度有所不同•大气折射影响对基线向量的垂直方向影响较大其它因素–卫星轨道误差较大–数学模型问题：地球潮汐、地球自转、卫星姿态及天线相位中心问题等GPS网平差的步骤项目的建立基线网数据的导入已知点数据的检查网平差操作流程选定平差基准选择和编辑平差形式选择观测值选择平差模型平差计算查看网平差报告上交资料(1)．测区控制网GPS测量观测方案略图。(2)．野外观测手簿。(3)．野外观测数据原始文件。(4)．数据处理中间结果资料。(5)．基线取舍资料及基线分布图。(6)．GPS点坐标成果：●WGS-84坐标系坐标。●1980西安坐标系坐标或1954北京坐标系坐标。(7)．技术总结和成果检查报告。