一、实习目的与任务

了解GPS控制测量作业的全过程，掌握GPS静态和动态测量数据处理的基本知识，获得测量工作的初步经验和基本技能，着重培养我们的独立工作能力，进一步熟练掌握测量仪器的操作技能，提高运用理论及计算能力，巩固课堂学习的理论知识，将理论与实践有机结合，提高理论水平与外业操作能力，并对GPS静态观测全过程有一个全面和系统的认识。通过实习巩固和熟练专业知识，将大学阶段所学知识融会贯通，以达到学以致用的效果。

二、测区情况

根据实际选定实习场地，布设8个左右的GPS控制点，用静态相对定位方式构建一个D级GPS网，为动态GPS测量（RTK GPS或DGPS）提供基本控制点，满足实习需要。

   如图：

三、作业依据及参考资料

GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》

CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》

CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》

CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》

CJJ 8-99《城市测量规范》

四、GPS静态测量实习方案

1 布网方案

    采用三台或四台GPS接收机，按边连式、点连式或混合式的布网形式布设GPS控制网，等级为D级。

2 坐标系统、高程系统和时间系统

    GPS基线向量为WGS-84坐标系，GPS网平面平差成果为西安1980坐标系坐标或1954北京坐标系坐标，并转换为测区相应的独立坐标系坐标。

    高程系统采用WGS-84大地高系统、1985国家高程基准或1956年黄海高程系统。

    时间系统采用北京时间系统或UTC时间系统。

 3  测区已有的大地控制成果

测区如有已知的国家高等级三角点，可考虑联测国家高等级点，将GPS网点的坐标转换到国家坐标系中。如无已知的国家高等级三角点，则采用测区独立坐标系统。

4  控制网的起算数据

       本次实习GPS控制网可考虑利用国家等级点2个（据实际情况而定），国家等级点必须有西安1980坐标系坐标或1954北京坐标系坐标，作为本次实习GPS控制网的起算数据。

       如无已知的国家高等级三角点，则采用测区中任意两点的独立坐标作为本次实习GPS控制网的起算数据，独立坐标系可选用已建成的地方独立坐标系，也可以在实习时自己建立。

五、GPS静态测量外业观测及观测数据资料的处理

  1、GPS外业观测

    本次实习的GPS控制网采用GPS技术静态观测方法施测。

采用的主要仪器设备：2台Ashtech Z-X双频GPS接收机(标称精度5mm+1ppm·D，D以km计)和1台ProMark2接收机（标称精度10mm+1ppm·D），3台南方测绘仪器公司的S86双频GPS接收机(标称精度3mm+1ppm·D)。

D级GPS网对GPS接收机的技术指标要求见下表：

（一）、作业方法

1  选点：

由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视,而且网的图形结构也比较灵活,所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但仍应遵守以下原则:

1）周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；
  2）远离大功率无线电发射源（如电台、电视接收天线、微波塔等），其距离不小于200m，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；

3）附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体,以减弱多路径效应的影响；
  4）附近不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物、幕墙玻璃等）；
  5）交通便利，便于扩展和联测，每点必须有两个通视方向；

6）地面基础稳定，易于标石的长期保存。

7) 充分利用符合要求的已有控制点。

8) 选站时应尽量可能使测站附近的局部环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持以减少气象元素的代表性误差。

2、天线的架设

（1）、天线距地面1米以上，严格整平，基座测前经过检验；

（2）、严格对中，其对中误差小于等于1毫米。

3、天线高量取

（1）量取天线高应从标石中心量至天线外边沿标志处；

（2）互成120°各量取一次，较差小于3毫米。

观测的基本技术要求表1和表2观测模式 静态 数据采集间隔10秒或15秒 卫星截止高度角 ≥15°有效观测卫星数 ≥ 4观测时段长度 ≥90分 卫星的几何图形强度因子PDOP ≤8 

外业记簿观测过程中记录员记录以下内容：测站名、测站编号、观测年月、观测员、记录员、时段号、接收机和天线号、天线高、开关机时及天气情况等信息。

（二）观测作业的要求：

1.  观测组必须严格遵守调度命令，按规定的时间进行作业。确定每台接收机观测的测站，开机时间，搬站情况。

2.  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，保证测量的顺利进行。

4.  经检查接收几电源电缆和天线等各项连接无误，方可开机。

5.  仪器工作过程中，作业人员对照指示灯工作状况说明，判断仪器是否正常工作。

6.  开机后经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。

7.  接收机启动前与作业过程中，应随时逐项填写测量手簿中的记录项目，测量手簿格式、记录内容及要求。

8.  接收机开始记录数据后，观测员可查看测站信息、接收卫星数，如发现异常情况或未预料到的情况，应记录在测量手簿的备注栏内，并及时报告调度组 织者。

9.  每时段观测开始及结束前各记录一次观测卫星号、天气状况、实时定位经纬度和大地高、PDOP值等。

10. 每时段观测前后应各量取天线高一次，并及时输入测站名，年月日、时段好天线高等信息。关机后再量取一次天线高作校核，两次量高之差不应大于3㎜，取平均值作为最后天线高。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿记事栏。

11.  观测员要细心操作，观测期间防止接收设备震动，更不得移动，要防止人员和其他物体碰动天线或阻碍信号。

12.  观测期间，不得在天线附近50m以内使用电台，10m以内使用对讲机。

雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。

13.  一时段观测过程中不允许进行以下操作：a、接收机关闭又重新启动；b、进行自测试；c、改变卫星仰角限；d、改变数据采样间隔；e、改变天线位置；f、按动关闭文件和删除文件等功能键；

14.  在GPS快速静态定位测量中，同一观测单元期间：a、参考站观测不能中断；b、参考站和流动站采样间隔要相同，不能变更。

15.  经认真检查，所有规定作业项目均已全面完成，并符合要求，记录与资料完整无误，且将点位和觇标恢复原状后，方可迁站。

16.   应记录雨、晴、阴、云等天气。

（三）、数据处理

1 数据传输

静态观测结束，立即将数据传入计算机中并进行初步整理，为基线解算准备。

2 基线解算

    基线数据解算采用Solution软件或南方GPS数据处理软件GPSADJ求解。基线解算采用的主要技术参数如下：

        卫星截止高度角 ≥ 15°

        星历采用GPS接收机接收到的广播星历

        基线解算结果采用L1单频解

        删除的卫星或禁止作为参考卫星的数目不得超过卫星总数的20%

3  网平差

    GPS网的平差计算应用Solution(Ver 2.6)软件包或南方GPS数据处理软件在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空间直角坐标系下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到国家西安1980坐标系和1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），应采用上述软件进行GPS控制网的二维约束平差。

4、外业数据检核

 1）重复基线边较差的检验

同一条GPS基线边若观测了多个时段，可得多次基线边的观测结果，同一条基线边任意两个时段结果的互差不宜超过相应等级规定精度（按平均边长计算）的2倍。即：ds≤2δ

2)同步环各坐标分量闭合差的检验

   采用单基线处理模式，对于采用同一种数学模型获得的基线解，由其同步时段若干基线组成的同步多边形环的坐标分量相对闭合差和全长闭合差应满足：

=    (n=3)       

=    (n=3)

=    (n=3)

 =

式中n为多边形的边数，σ为GPS网相应级别规定的观测精度。

3）异步环各坐标分量闭合差的检验

由若干条独立基线边构成的异步闭合环，其闭合差应符合下式规定：

                    

 

 

  =

式中n为多边形的边数，σ为GPS网相应级别规定的观测精度。

异步环多边形闭合差的大小，是基线向量质量检核的主要指标。如果闭合差超限，应及时分析原因，对其中部分成果进行重测。

   基线处理采用标准参数解算，采用其它技术参数（如删除卫星、截取时间段、提升卫星截止高度角等）解算的基线及文本文件（磁盘）说明。

5、网平差后的精度指标

   GPS基线精度优于10-6；控制点的平面位置精度优于10mm，高程精度优于+15mm。

六、GPS静态测量实习方案

（一）动态测量的基准

   GPS静态测量所获得的若干控制点成果，可以作为动态GPS测量（RTKGPS或DGPS）的基本控制点。以此作为位置基准，可以开展RTKGPS测量工作或利于手持式GPS接收机作简单的位置差分（DGPS）实习。

（二）ＲＴＫ定位原理

GPS定位的原理是GPS卫星发射的测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星位置的信息,用户用GPS接收机在某一时刻接收三颗或三颗以上的GPS卫星,测出测站点(GPS天线中心)到卫星的距离并解算出该时刻卫星的空间位置根据距离,并解算出卫星的空间位置,根据距离交会法求测站点坐标.其基本思想为:在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见卫星进行连续观测并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站,用户站在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收机设备接收基准站传输的观测数据,实时计算测站点的三维坐标.

（三）RTK GPS（实时动态测量）测量实习

   GPS的RTK测量模式要求至少两台工作的GPS接收机。在三台套接收机的GPS实时动态测量系统中，其中一台接收机被指定为基准站，另外两台为流动站。基准接收机通常置于一个已知点上，即经度、纬度和高程已知的点。实际操作中，基准站系统采集来自可用卫星的原始数据，该原始数据经包装后，由串行端口送往待命的无线电发射即。发射机对包装后的原始数据经行广播，任何流动站接收机都可以接收基准站发射的原始数据。与此同时，流动站GPS接收机会在其当前位置采集本机的原始数据。来自基准站ＧＰＳ接收机与流动站ＧＰＳ接收机的原始数据汇集在流动站接收机中处理（有求差法和修正法两种方法），以计算出两个接收机之间精确到厘米级的基线向量。最后，流动站接收机利用已知基准站位置和基线向量来计算流动站位置坐标。

ＲＴＫ系统可应用于两项主要测量任务，即测点定位和测设放样。

本次实习，我们每个组用ＲＴＫ系统测出某个建筑物的外形轮廓。我们组测得就是食堂周围，用时仅仅二十分钟，每个点也就是仅仅10s就可以，大大的提高了作业效率和作业精度。

（四）手持式的 GPS接收机测量实习

手持式GPS接收机使用起来方便、轻巧，有导航和定位两大功能。但手持机只能用于某些低精度（精度要求在10m以内）的测量工作中，如森林资源普查、农作物分布普查、地质填图和考古等。

采用差分定位技术可以有效提高手持机的定位精度。因此，本次实习要求每组用手持式GPS接收机测量一组点的坐标，然后用简单的位置差分技术对所测数据进行修正，以检验位置差分技术能在多大幅度上提高手持机的定位精度。

（五）工作模式

    测量动态RTK GPS时，需要对手持式的 GPS接收机的工作模式要很清楚，才能顺利的进行RTK的地形测量。

工作模式1

按Page键可以翻页直到显示“设置模式1”（如果显示的是设置模式2或3，可以通过“工作模式？”菜单进行修改）。

在“设置模式1”屏幕上，有5个功能子菜单栏：

Ø “工作模式？”用于选择SP24手持机的3种工作模式之一

Ø “时区设置？”用于设置本地时间与格林威治时间的时区差

Ø “系统设置？”用于设置坐标基准、坐标格式和方向校正（磁偏角改正）

Ø “单位设置？”用于设置所使用的距离、速度和高度的单位（公里/海里/米/英尺等）

Ø “版本？”用于显示本机有关信息（包括软件版本，机器序列号等）

工作模式2及3

工作模式2和工作模式3的功能子菜单列表是相同的。按Page键可以翻页直到显示“设置模式2”（如果显示的是设置模式1或3，可以通过“工作模式？”菜单进行修改）。

在工作模式2和工作模式3中，前4个功能子菜单栏及“版本？”栏的名称与功能与工作模式1中的相同。另外两个功能子菜单栏：

Ø “串口设置？”用于选择数据输入和输出格式，并开启或关闭串行口

Ø “导航信息？”用于显示两点间的距离和方位以及日出/日落时间

七、实习体会

实习总结GPS测量的优点相对于常规测量来说，随着GPS技术的飞速发展，其特点也越来越明显：

1.测站之间无需通视，这样就使得选点更加灵活方便，但测站上空要求开阔，以使卫星信号不受干扰。

2.不受天气因素的影响，这就使得全天候作业成为可能。

3.定位精度高，一般来说，双频GPS接受机静态基线解算精度为±（5mm+10—6 D）,而红外测距仪标称精度为±（5mm+5×10 —6 D）,GPS测量精度与红外测距仪相当，但随着距离的增长，GPS测量的优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50km的基线上，使用动态测量，其相对定位精度可达12×10ˉ6

4.观测时间短。在小于20km的短基线上，快速相对定位一般只需5min观测时间即可。

5.提供3维坐标，GPS测量在精确测定观测平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。

6.由于GPS自动化程度很高，所以其操作简便。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。利用GPS测量能克服常规控制测量中所存在的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证高等级测设质量。应用也相当的广泛，如GPS测量用于加密国家控制点。GPS测量灵活，方便，能大大节省人力，物力，减少野外砍伐工作量，减少一些不必要的过渡点，具有极高的精度，较红外测量仪导线测量，可提高效率4——5倍。

GPS在测量中的应用展望从上面的论述中，可以看到GPS测量正发挥着越来越大的功能，而且还有着很大的发展前景。GPS 测量作业精度高。它的作业不受距离限制，非常适合于国家大地点破坏严重地区，地形条件困难地区，局部重点工程地区等。GPS测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术，计算机技术控制，自动纪录，自动数据预处理，自动平差计算。GPS RTK技术将彻底改变测量模式。RTK能实时地得出所在位置的空间三位坐标。这种技术非常适合路线，桥梁，隧道勘察。它可以直接进行实地实时放样，中线边桩测量，点位测量等。GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的几何水准测量由困难，GPS高程测量无疑是一种有效的手段。

但是，GPS也有他的不足之处。例如：信号很容易被遮挡。电池要经常换。

我们组就是因为电池没有电，而有些耽误了既定时间。又由于GPS的自动化高，对网的平差解算都是计算机自动完成，所以要对软件的操作很熟练。

    通过这次实习使自己在课堂上学的模糊的理论知识得到了清晰的理解，同时也感到自己所学的理论知道的严重不足，在实习过程中又加强了理论知识的强化使自己对这门学科又有了新的理解．我觉得这门学科应该是在实践中学习理论，但实践前的理论学习也是必不可少的．