GPS实习报告
紫山测区GPS控制测量实习报告 1. 前言
1.1 实习目的和任务
巩固校内课堂所学知识，加深对控制测量基本理论的理解和对GPS定位原理与
测量基本理论的理解。能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一。提高学生分析问题和解决问题的能力;对学生进行控制测量野外作业的基本技能训
练，提高动手能力。通过实习，熟悉GPS作业计划、GPS控制网布设、观测、数据
处理的作业程序及方法;对野外业观测成果进行整理、检查和计算。掌握运用“GPS 数据后处理软件”处理GPS测量成果的基本技能;通过完成控制测量实际任务的煅炼，提高学生从事测绘工作的计划、组织和管理能力。培养学生良好的专业品质和职业道德。
1.2 实习地点及时间
实习地点:邯郸市紫山风景区;
实习时间:2011年2月21日——2011 年3月20 日。
1.3 实习组织形式
1)专业统一实习，在教师的指导下分十个小组进行;
2)指导教师:刘辉;
3)实习小组由5-6人组成，设小组长1名，负责本小组的实习组织、人员安
排、纪律考勤;副组长一名，负责仪器管理与手簿记录整理等。组员要服从和全力
支持组长的工作。
4)全部实习由指导教师统一指挥，小组长对教师负责，组员对小组长负责。 2. 执行规范
《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T 18314-2009 3. 测区总体概况
该测区位于河北省西南部，东经114?03',40'，北纬36?20',44'之间，西依太行山脉，东接华北平原，北靠河北省邢台市，南傍河南省安阳市，与晋、
1
鲁、豫三省接壤，与石家庄、太原、济南、郑州四个省会城市的距离均在200公里左右，距首都北京500公里。紫山风景区规划面积20平方公里。气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，年平均气温13.5?，最冷月份(一月)平均气温-2.3?，极端最低气温-19?，最热月份(七月)平均气温26.9?，极端最高气温42.5?，全年无霜期200天，年日照2557小时。由于测区远离市区，测量工作时交通不方便。测区内山路崎岖，通行不便，又区内山多且比较陡，对于整体选点，布点及建造觇标造成很大困难。
4. GPS控制网的布设及施测
4.1 GPS网布设
采用静态相对定位方法建立测区GPS平面控制网，等级为D级。 4.2 GPS点位选择及网的布设原则
1.点位的选择符合技术设计要求，并有利于其他测量手段进行扩展与联测;
2.点位的基础应坚实稳固，易于长期保存，并有利于安全作业;
3.点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上;
5.点位目标要显著，视场周围15?不应有障碍物;
6.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;
7.点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体;
8.交通应便于作业。
9.选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选点定位。当利用旧点时，
应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全、可用性进行检查，符合要求方可利用。
4.3 GPS控制网的网形布设及精度分析
本测区设计以边连式布设D级GPS点4个，D级控制网采用3台接收机观测，分2个观测时段进行观测。
GPS网相邻点间基线中误差按下式计算: ,
22 ,,,，,abd()
2
式中(mm)为固定误差;(ppm)为比例误差系数;(km)为相邻点间的距abd
离。GPS-D级网的主要技术要求应符合下表规定。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。
GPS网的主要技术要求
等级平均距离(km) 固定误差a(mm) 比例误差b(1×106) 最弱边长相对中误差
D级 5~10 ?10 ?10 1/45000 注:当边长小于200m时，边长中误差应小于
20mm。
4.4 GPS控制测量作业要求
4.4.1 基本技术要求
为保证GPS测量精度，采用载波相位静态相对定位作业模式，D级GPS测量作业的基本技术要求应符合下表的规定。
D级GPS测量作业的基本技术要求
有效观级卫星截止高平均重复时段长度数据采样PDOP测卫星别度角(?) 设站数 (min) 间隔(s) 值数
D级 ?15 ?4 ?1.6 ?60 15 ,5
注:1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整;
2、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。 4.4.2 GPS卫星预报和观测调度计划
1)保证GPS作业观测工作顺利进行，保障观测成果达到预定的精度，提高作业工效，在进行GPS外业观测之前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。预报表应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何强度因子等内容。
2)编制预报表所用概略位置应采用测区中心位置的经、纬度。
3)作业组在观测前应根据参加作业的GPS接收机台数、网形及卫星预报表编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称以及接收机号等项内容。
4.5 观测准备与过程
3
出发工作前应检查电池容量是否充足，仪器及其附件是否携带齐全;作业前应检查接收机内存是否充足;天线安置及测量过程应符合下列要求:1.作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线;2.天线可用脚架直接安置在测量标志中心的铅垂线方向上，中误差应小于3mm。天线应整平，天线基座上的圆水准所泡应居中;3.观测组应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。当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划;4.接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测;5.每时段开机前，作业员应量取天线高，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。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手薄备注栏中。天线高的量取方法应符合《全球定位系统城市测量技术规程》的要求，量取的部位应在观测手薄上绘制略图;6.仪器工作正常后，作业员应及时逐项填写测量手簿中各项内容;7.一个时段观测过程中
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 ;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;8.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;9观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，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。
5. GPS控制网数据处理
5.1数据预处理
(1)将原始观测数据从接收机上用compass数据处理软件下载到计算机上，
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
(2)对输入数据进行检核与修改，包括站名、点号、测站坐标、天线高等 5.2基线解算
基线解算要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知
数参数和基线向量的实数解，在第二阶段将整周未知数固定成整数，在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知数，仅将待定的测站坐标作为未知数再次进行平差解算，解算出基线向量的最终解
5.3观测成果的外业检核
4
5.3.1重复观测边的检核
对于重复观测边的不同时段的成果互差，应小于等于相应的等级规定精度的222倍。Δd= 29mm，σ=13.37mm，显然Δd?2σ，所以该向量的观测值合格。具体数据见附表2。
5.3.2同步环闭合差的检核
根据《GPS规范》要求，各级GPS基线精度计算公式如下
a 2，(bd)2 σ=
按D级控制网精度要求，取a?10mm b?10ppm
设Wx、Wy、Wz、分别是同步环坐标分量的闭合差、则应满足
,,,, Wx? Wy? Wz? W限? nnn3n5555
在同步环A2-B2-O2中，取D=0.897km得σ=13.43mm，令n=3得
Wx?4.65mm Wy?4.65mm Wz?4.65mm W限?8.06mm
由GPS实测数据得
Wx=0.0mm,4.65mm Wy=0.3mm,4.65mm Wz=0.3mm,4.65mm W限=0.42mm,8.06mm 均满足要求，所以同步环A2-B2-O2合格
在同步环B2-O2-C2中，取D=0.855km得σ=13.15mm，令n=3得
Wx?4.56 Wy?4.56 Wz?4.56 W限?7.89
由GPS实测数据得
Wx=0.1,4.56 Wy=1.4,4.56 Wz=1.3,4.56 W限=1.91,7.89
均满足要求，所以同步环B2-C2-O2合格
5.3.3异步环闭合差的检核
根据《GPS规范》要求，异步环各坐标分量应满足以下要求
2n,2n,2n,23n,Wx? Wy? Wz? W限?
在异步环O2-A2-B2中，取D=0.855km得σ=13.15mm，令n=3得
Wx?45.6 Wy?45.6 Wz?45.6 W限?78.96
由GPS实测数据得
Wx=2.0,45.6 Wy=1.0,45.6 Wz=1.3,45.6 W限=2.58,78.96
均满足要求，所以异步环O2-A2-B2合格
在异步环B2-O2-A2中，取D=0.897km得σ=13.43mm，令n=3得
Wx?46.5 Wy?46.5 Wz?46.4 W限?80.60
由GPS实测数据得
Wx=1.9,46.5 Wy=2.1,46.5 Wz=2.9,46.5 W限=4.05,80.60
均满足要求，所以异步环B2-O2-A2合格
5.4三维无约束网平差
GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度按《GPS规程》规定，基线向量的
5
改正数: Vx=Vy=Vz?3σ=39.84mm
实测基线5条，经检查最大的基线向量改正数为1.5mm，完全符合规程
要求。
成果报告中各项指标均符合相应等级规范要求。
6. GPS数据处理成果报告
GPS数据处理成果见附表1、附表2
7. 实习体会
通过本次用GPS静态相对定位法进行平面控制测量，使我们对GPS在控制测量方面的应用有了更深一步的了解，同时也对GPS数据处理进行了练习，能够更加熟练的应用GPS进行测量工作，对以前学的GPS控制测量知识有了实践操作的机会，同时试我们明白了理论和实践结合的重要性，加深了对实践是检验真理的标准的理解，如果仅仅是凭在课堂上的听，我们不能把知识吃透，不能熟练的使用GPS接收机，对其进行某种需要的设置，对课堂知识的实际应用更是一筹莫展。当实际动手操作的时候，发现其实并不困难，听其他同学的讲解或者是查阅专业课书，然后自己动手操作一遍，就基本掌握了方法。但是要想提高熟练程度，就要反复的练习，只有这种方式才能触类旁通。基础性的知识我认为是十分的重要。通过实习，使我学到了很多实践知识。我想它甚至比书本知识更让人难忘。 8. 附表附表1:GPS网平差成果表
1. 基线向量及改正数
基线 DX/改正DY/改正DZ/改正距离/改正中误差/相对误起点->终点.时数数数数差
段 (m) (m) (m) (m) (m)
-648.3266 -662.5059 458.3400 1034.0779 0.0016 A2->B2.069E
0.0007 0.0001 0.0003 -0.0004 1: 628033
-123.6086 370.9954 -535.6280 663.1848 0.0029 C2->B2.069E
-0.0002 -0.0003 -0.0005 0.0003 1: 226759
185.3739 -410.2516 624.8902 770.1673 0.0017 A2->O2.069E
-0.0009 -0.0001 -0.0004 -0.0004 1: 451578
710.0919 623.2498 -369.0777 1014.3417 0.0029 C2->O2.069F
0.0002 0.0003 0.0005 0.0001 1: 347492
833.7005 252.2543 166.5503 886.8076 0.0012 B2->O2.069E
-0.0015 -0.0005 -0.0003 -0.0016 1: 720695
6
833.7005 252.2543 166.5503 886.8076 0.0012
B2->O2.069F
0.0004 0.0019 0.0023 0.0013 1: 720695
2. 自由网平差坐标
中误纬度/中误差经度/中误差高程/中误差站差
点 (度:分:秒) (m) (度:分:秒) (m) (m) (m)
A36:41:30.400810.000114:20:14.952480.000236.1230.0010.001
2 N 6 E 7 2 0 4
B36:41:48.843050.000114:20:49.746690.000240.2840.0000.001
2 N 4 E 4 2 8 0
C36:42:10.314850.000114:20:51.371550.000248.5280.0020.002
2 N 5 E 8 9 0 2
O36:41:55.381310.000114:20:14.959270.000248.5590.0000.001
2 N 4 E 4 2 9 0
附表2:GPS同步环、异步环、重复基线数据
Baseline Type rms dx dy dz distance
---------------------------------------------------------------------
A2->B2.069E 99.9 0.0036 -648.3273 -662.5060 458.3397 1034.0782
A2->O2.069E 99.9 0.0039 185.3747 -410.2514 624.8906 770.1677
B2->O2.069E 99.9 0.0038 833.7020 252.2548 166.5506 886.8092
---------------------------------------------------------------------
同步环( 3 baselines) 相对误差= 0.16ppm EX = 0.0000 EY = -0.0003 EZ = 0.0003 2691.0552
Baseline Type rms dx dy dz distance
---------------------------------------------------------------------
C2->B2.069E 99.9 0.0034 -123.6084 370.9957 -535.6275 663.1845
C2->O2.069F 99.9 0.0033 710.0917 623.2495 -369.0782 1014.3416
B2->O2.069F 99.9 0.0033 833.7001 252.2524 166.5480 886.8063
7
---------------------------------------------------------------------
同步环( 3 baselines) 相对误差= 0.73ppm EX = -0.0001 EY = 0.0014 EZ = 0.0013 2564.3323
Baseline Type rms dx dy dz distance
---------------------------------------------------------------------
B2->O2.069E 99.9 0.0038 833.7020 252.2548 166.5506 886.8092
C2->B2.069E 99.9 0.0034 -123.6084 370.9957 -535.6275 663.1845
C2->O2.069F 99.9 0.0033 710.0917 623.2495 -369.0782 1014.3416
---------------------------------------------------------------------
异步环( 3 baselines) 相对误差=1.01ppm EX = -0.0020 EY = -0.0010 EZ = -0.0013 2564.3353
Baseline Type rms dx dy dz distance
---------------------------------------------------------------------
B2->O2.069F 99.9 0.0033 833.7001 252.2524 166.5480 886.8063
A2->B2.069E 99.9 0.0036 -648.3273 -662.5060 458.3397 1034.0782
A2->O2.069E 99.9 0.0039 185.3747 -410.2514 624.8906 770.1677
---------------------------------------------------------------------
异步环( 3 baselines) 相对误差= 1.51ppm EX = 0.0019 EY = 0.0021 EZ = 0.0029 2691.0522
Baseline Type rms dx dy dz distance
---------------------------------------------------------------------
B2->O2.069E 99.9 0.0038 833.7020 252.2548 166.5506 886.8092
B2->O2.069F 99.9 0.0033 833.7001 252.2524 166.5480 886.8063
---------------------------------------------------------------------
重复边( 2 baselines) 相对误差= 2.27ppm EX = 0.0019 EY = 0.0024 EZ = 0.0026 1773.6155
8