GPS测量实习

报告书

教学单位：  资源与环境学院

专    业：  资源环境与城乡规划管理

学生姓名：  张国洋

学    号：  201000815

指导教师：  王铁生 张冰

目录

第一章 概述. 。

1.1 实习目的. 。

1.2 实习内容. 。

1.3实习原理. 。

1.4实习器材. 。

1.5人员组成. 。

1.6时间安排. 。

第二章 GPS静态测量. 。

2.1 GPS控制网外业观测设计. 。

2.1.1项目概况. 。

2.1.2技术设计依据. 。

2.1.3现有测绘资料. 。

2.1.4选点情况（含点位分布图）. 。

2.1.5观测方案及质量控制方法. 。

2.1.6提交成果资料的内容.

2.2 GPS控制网技术总结. 。

2.2.1测区概况.

2.2.2技术依据.

2.2.3点位分布. 3

2.2.4外业观测情况. 3

2.2.5数据处理. 3

2.3 结论与建议.. 3

第三章 动态测量总结. 3

3.1 概述.. 3

3.2 RTK地形测量总结.. 3

3.2.1作业过程. 3

3.2.2碎步点图. 3

第四章 实习总结. 3

附表.

附表一. 。

附表二. 。

附表三. 。

第一章  概述

1.1 实习目的

        （1）掌握利用GPS技术进行导航、数据采集、控制测量、放样等测绘工作的基本方法和基本技能，使所学理论知识与实践相结合，巩固和加深对GPS相关概念和新知识的理解，增强动手能力。

      （2）熟悉GPS静态相对定位原理、以及南方GPS接收机的使用；掌握GPS网的网形设计并独立设计出校园GPS控制网的布网方案；学会“南方测绘GPS数据处理”软件的简单使用。

        （3）掌握RTK的测量原理和作业流程；学会RTK手簿的使用。掌握利用GPS技术进行导航、数据采集、控制、放样等

1.2 实习内容

（1） GPS静态测量及内业数据处理分析：采用GPS 静态测量技术，在华北水院花园校区布设一个控制网，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、网评差、成果质量控制、技术总结。

（2） GPS动态测量：

① 单机准站式RTK:放样点坐标上传、基准站设置、流动站设置、坐标系建立、外业放样、数据检查。

② 网络RTK测量：学会网络TRK的具体操作步骤；会用手簿蓝牙连接主机，会利用移动站接收机接收CORS中心的数据进行定位。

（3）GPS导航：利用导航GPS76接收机进行导航，会存储并查看导航点坐标、方位，以及航点在航

迹线或数字地图上的实时位置，最后利用导航方法计算某一区域的航迹面积。

(1) 地点：花园校区南大门及北环路；

(2) 点数：每人3 个以上；

(3) 点间距：大于5m。

1.3  实习原理：

（1） 静态相对定位原理：GPS静态相对定位也称为差分GPS，采用载波相对定位观测量以及相位观测量的线性组合技术，消弱各类定位误差。作业时用两台GPS接收机安置在基线的两端，同步观测4颗以上GPS卫星，以确定基线端点在WGS-84坐标系下的相对位置。GPS相对定位是通过测量GPS卫星到接收机天线相位中心的时间，测定站星间的伪距。

（2） RTK原理：在两台静态型测量仪器间加上一套无线电数据通讯系统（也称数据链），将相对独立的GPS信号接收系统连成一个有机整体。由流动站和基准站组成。基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基准站的坐标、天线高等）都通过通讯系统传送到流动站。流动站本身在接收卫星数据的同时，也接收基准站传送的卫星数据，在流动站完成初始化后，并将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理（基线），同时输入相应的坐标，转换参数和投影参数，即可实时求的实用的未知坐标。

（3）GPS导航原理：利用GPS76接收机首先利用GPS星系再全球的分布，只要有四颗卫星能覆盖的地方就可以精确定位一个点的经纬度坐标。将GPS定位模块得到的经纬度信息，反映到地图相应的点上，也就是当定位完成后，你可以再导航仪的电子地图上看到你当前的位置，然后定位芯片每秒中进行多次刷新定位，从而在你的位置运动过程中不断的定位到你的位置，这时你在导航仪上就能看到你的位置再地图上的运动变化。当然导航软件除了电子地图外还有一套路径引导的计算软件，根据你的需要，当你指定某个目的地时候它帮你规划出一条行走路线，然后引导你向目的行走。可以建立航点，航迹，求相应的航迹面积。

1.4  实习器材：

莱卡GPS接收机3台套，每套包括：天线、控制器、电池、钢卷尺、电缆、脚架、电瓶、背包和仪器箱等。对讲机3台，

动态测量，导航用Trimble R8和南方灵锐S86接收机，手持GPS型号GARMIN GPS76，计算机及数据处理软件。

1.5  人员组成

本班实习各成员职责如下：

班长韩壮：与实习指导老师进行联系，汇报实习情况，传达老师指令；在选点期间，负责确定最终的点位；在外业观测期间，负责制订观测计划，并进行外业观测的现场调度；收集各组出勤记录表、外业观测手簿、实习报告及相关资料。

队长张国洋：组内成员的考勤；与班长进行联系，汇报实习情况；每天出测前和收测后清查仪器及其它用具，并监督队内成员爱护和保养仪器；记录或指定专人填写外业观测手簿，收集各队员的实习报告及相关资料。

队员李斌儒，张亚琳，吴笛，任宁，李文静，张真铭：按时出勤；参与选点、制订外业观测计划和外业调度方案；外业观测期间执行指导教师、班长和队长的指令，确保人身和仪器安全。

1.6   时间安排

 总共一周时间，每天8:00-18:00。具体安排如下：

第二章 GPS静态测量

2.1  GPS控制网外业观测设计

2.1.1项目概况

采用GPS静态测量技术，在华北水利水电学院老校区南苑范围内布设一个控制网。GPS网的技术设计是GPS测量工作实施的第一步，是一项基础性工作，它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、精度及基准等的具体设计。

2.1.2技术依据

（1）控制网等级：E等级；有效观测卫星数一般大于4颗，PDOP值一般小于8，最少观测60分钟，观测时段数》1.6。

（2）控制网范围：华北水院花园校区

（3）点数;8个

（4）平均点间距：200m

（5）选点与踏勘：见华北水利水电学院花园校区GPS控制点成果图（注意，上下楼和搬站时注意确保实习人员的人身安全和仪器设备安全，观测时要远离高楼边1.5m以外）

（6）成果：以队为单位，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。

2.1.3现有测绘资料：

（1）华北水利水电学院花园校区南校园地图

（2） 已知点的X、Y坐标

点号 X（N） Y(E) H

G07 53797.424 69615.334 163.76 综合楼

D06 53894.547 69522.880 111.422 2＃教学楼

D05 53838.301 69783.560 107.074 行政楼

D01 54288.013 69536.997 111.091 7＃学生楼

（3） 徐绍铨等，《GPS测量原理及应用》（第三版），武汉出版社，   2010

（4）    资源与环境学院20##年GPS实习指导书

2.1.4选点情况

  （1） GPS控制网点的点位应满足以下需求:点位应设在易于安        装接收设备、视野开阔的较高点。

（2） 点为目标要明显，视场范围15°以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或被障碍物吸收。

（3） 点位应远离大功率无线电发射源，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传输通道，其距离不小于50m。点位附近不应有大面积水域，以减弱多路径效应的影响。

（4） 地面基础稳定，易于保存。

（5） 网形应有利于同步观测边、点联结。

根据以上要求，我们组在南校园范围内选择了7个点作为控制              网的点位。这些点位包括在南苑的整体范围，D01表示位于南校园西北的七号宿舍楼的楼顶；BM02位于南校园东北角的操场的看台上； D05位于坐落于南校园东南角的行政楼的楼顶；D06位于2号教学楼的楼顶；这些点基本描绘出了南校园的基本地理范围的轮廓，再在这些点位中间选择了两个点位，D02位于南校园老浴池的楼顶， D04

文体中心前的空地上。

2.1.5观测方案及质量控制方法

移动站平均点位间距大于200米，在确定点位时进行了实验性观测，以使各移动站观测到的卫星数均在7颗以上，且接收信号良好，采用4点同步测量的方法也可以消除部分误差。

静态观测步骤：

（1） 在校园的GPS点上架设脚架，安装接收机，严格对中整平，记录GPS接收机型号，天线的型号，量取仪器高，记录在外业观测手簿上。等候班长通知开机；

（2） 开机，在观测手簿上记录开机时间。每一时段观测一小时以上。观测过程 不要碰接收机和脚架，观测者离接收机一定的距离，并且不使用干扰卫星信号的通讯设备，比如手机、对讲机等。

（3） 关机，记录关机时间，再次量取天线高，和开机前量取的天线高比较，两次误差≤3mm，记录在手簿上，若两次量取的天线高≤3mm，求其平均值，作为最后天线高，若两次天线高误差超限，查明原因，记录在手簿上。

（4） 在每一时间段都得去去几次查看仪器是否有电，保证仪器安全，正常的运行。

（5） 外业测量完以后将仪器还回实验室并将数据导出

2.1.6提交成果资料的内容

1、GPS网点图（每人一份，每队相同）

2、点之记（见附表一）

3、GPS静态测量外业观测手簿（见附表二）

4、外业观测日程安排（见附表二）

2.2  GPS控制网技术总结

2.2.1 测区概况

本次实习测区范围为华北水利水电学院花园校区南校园，位于北纬    、东经     ，测区内总体地势较为平坦，部分地区有较大起伏，利于基准站和移动站的架设，但由于校区内树木、房屋等高大地物的影响，导致接收机接收卫星信息叫空旷地区差些。控制点较少，控制点间距离一般在200米以上。

2.2.2 技术依据

1、依据GPS测量规范及实习任务书，具体内容为：

2、等级：国家E级；

3、控制网覆盖范围：华北水利水电学院花园校区南校园；

4、点数：不少于7 个；

5、平均点间距：>200m；

8、实际观测总时段数：8 个时段

9、平均设站次数：>1.6 次

2.2.5数据处理

1)  基线处理和质量控制

基线处理软件：南方测绘GPS数据处理软件

基线解算方法：新建工程→增加观测数据→解算基线→检查闭合环和重复基线→网平差及高程拟合→平差成果输出或者打印

同步环闭合差：（ 见附表三）

异步环闭合差：(见附表三)

重复基线较差：(见附表三)

网平差处理及质量控制

网平差软件：南方测绘GPS数据处理软件

坐标参照系：WGS-1984坐标系

网平差过程：(见附表三)

三维无约束平差结果：(见附表三)

二维无约束平差结果：(见附表三)

基线向量改正数统计：(见附表三)

相邻点距离中误差统计：(见附表三)

2.3 结论与建议

通过本次实习，我们进一步了解了GPS定位的原理，了解了GPS静态观测的基线设计、选点及观测的相关流程及注意事项，学会了利用GPS接收机获得控制点的坐标及高程等信息，并能利用软件对所采集的样本数据进行基线解算和网平差，评定观测质量。希望老师在以后的讲解中能更多的加入实际仪器操作与理论知识的结合，以利于同学们对仪器的灵活操作。希望能有更多的这样的实习机会。

第三章 动态测量总结

3.1 概述

RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体(称为流动站)上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。

本次RTK动态测量的测区是华北水利水电学院花园校区下沉广场附近，测区范围不大，主要地物为道路、台阶、广场、树木、教学楼等，总体地势比较平坦，主要利用碎步测量获取地形边缘点的坐标和高程，最后跟据点号和草图绘制成图。但是在测量的过程中，由于周围有高大乔木及居民楼等高大地物的影响，操场边缘接收卫星信号情况受到影响，信号接收效果较差，降低了定位精度。采用了两种接收方法，GPRS信号和电台信号。

3.2 RTK放样总结

3.2.1作业过程

（1）移动站设置

① 架设主机，及移动接收机，将主机调节到记住站外接模式，接收机设置为移动站模式并调节其中的一些选项。

② 打开手部，新建文件夹，连接仪器，搜索移动站对应的接受机号，通过蓝牙连接起来。

③ 设置移动站参数，及天线高，键入三个已知点的坐标，并测量wgs84坐标，然后求出转换参数，并校正。

（2） 放样

输入需要放样的点的坐标，根据手部的提示找到该点，按下A键，测量出该点并保存。

 

第四章 实习体会

这次GPS实习包括两大部分——GPS静态测量和动态测量。其中静态测量包括现有资料的收集（包括华水地图、已知点数据资料等）、实地勘踏选点并进行标记、调度方案的确定、正式外业数据采集、最后也就是最重要的内业处理。动态测量包括利用GPS RTK技术进行RTK地形测量用于绘制等高线图以及利用RTK进行放样操作。

此次实习我按时参与到了实习的每个环节，按时出勤，认真完成观测任务、内业计算、地图绘制等工作，并和组员一起做计划、找问题、寻思路。当然，在实习过程中也遇到很多问题，特别是在静态测量实习过程中犯下了很多错误，在测量B环路时，由于我班用莱卡的仪器，一个手簿，每次架仪器，关仪器均要用手簿，两组互传，由于不熟悉，导致强制关机，数据自动保存到默认路径，对后期的数据处理极其不利，在接下来其中一台GPS接收机因为电源耗尽无法正常开机而使我们第二天的数据采集不能按照计划的调度方案执行。一开始大家都有点慌乱，但是马上我们就调整了新方案，由于这两个环路数据缺失，晚上我们班夤夜补测，天气异常寒冷，老师细心指导下，大家同心协力，手持电灯，手机照明，对中，整平，一组，二组，三组都众志成城，一直测到夜晚十点半，令人难忘！

但是还是对实习进度造成了一定的影响。这次突发事件对于我们队来说是弥足珍贵的，这样的一次外业数据采集不仅锻炼了我们的团队精神，而且从这样一个突发事件中也让我们学到了很多的东西。大家相互帮助，相互扶持，老师积极指引，共同克服难关。

总体来说，我认真地参加到了实习的每个环节，一直严格按照操作要求架设和操作仪器。团结组员，使实习顺利进行。

在这次实习中，我深刻体会了现代的测绘在空间卫星技术下的发展和GPS在各方面的领域的广泛运用。也深刻的理解了现代社会对内业处理工作者的高知识水平的要求。

通过这次GPS实习，我不仅对GPS原理有了更深的了解，还对GPS 外业采集和内业处理有了一定的理解。同时，在实习过程中，我也深刻的感受到了团队的魅力。只要各组之间团结一致，就会明显加快测量进度。另外，虽然在实习过程中遇到了一些麻烦，但是从这些麻烦中，我们也总结了经验和教训。这不仅是对动手能力的提升，更是对理论知识的一次综合性巩固。所以我觉得理论是实践的前提，只有学好了理论知识，实践的过程中才会更加顺利。但是，有些实践过程中学到的知识在理论上是学不到了，因此我们要学会理论联系实践，这样才能更好地掌握理论知识，提高动手能力。

我感觉本次实习内容和时间的安排大体上是不错的，老师们的指导和讲解也是尽心尽力；但感觉内业数据处理部分老师应该讲得更详细一点，这样更有助于同学对软件的熟悉与对书本知识的消化。其次，感觉这次外业数据采集同学们还是比较空闲，所以建议学院在今后GPS实习中可以增加适当的项目，比如专门花一两个小时来集中学习接收机的电子手簿，这样我们才能够从中学到更多的知识。所以希望学院对GPS实习更加重视一些，能给学生更多的实习和锻炼的机会。