GPS在城市D级控制测量中的应用

本科毕业论文（设计）题目：GPS在城市D级控制测量中的应用姓名：白茹桓学号：2114108院（系）：信息工程学院专业：测绘工程指导教师：胡有建职称：教授评阅人：陈刚刚职称：教授2014 年 6 月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日摘要GPS静态测量作为一种现代化的测量技术，从起初的投入建设到逐步完善，现如今已经日趋发展成熟。

GPS静态测量技术在我国的测绘领域得到了广泛的研究和应用。

和传统仪器进行大地测量的方式相比，它在测量精度、经济成本、作业效率等方面具有得天独厚的优势。

本文结合一个具体的城市D级GPS控制测量项目，在技术设计，外业测量，内业数据处理和质量控制等方面进行阐述。

重点结合pinnacle软件，贯穿从数据下载录入，到基线解算，然后无约束平差，最后到约束平差的整个流程，介绍其处理GPS静态测量数据的方法和技巧。

并在可靠性分析、误差探测等方面进行探讨研究。

分析探讨一些常见的问题和处理方法，同时提出在实践过程中总结出的一些经验和技巧，最后对GPS静态测量技术今后的发展作出展望。

关键词：GPS，城市控制测量，pinnacle。

ABSTRACTGPS static measurement as a modern measurement technology into the building from the beginning to gradually improve, nowadays has become increasingly mature. GPS static surveying measurement technology in China has been widely studied and applied. And traditional geodetic instrument approach, it has a unique advantage in the measurement accuracy, the economic costs, operating efficiency and so on. This article from a specific city D grade GPS control survey project starting, be set forth in the technical design, field measurements, the data processing industry and quality control aspects. Focus combined with pinnacle software downloaded through the data entry from the baseline solution, then unconstrained adjustment, the final adjustment to the constraints of the entire process, methods and techniques introduced its processing GPS static measurement data. And discuss research in reliability analysis, error detection and so on. Analysis discusses some common problems and treatment methods, and proposed summed up in practice some of the experience and skills for the future development of the last GPS static measurement technique to make a reasonable prospect.Key Words: GPS, Static measurements,pinnacle.目录第一章绪论 (7)1.1 GPS静态测量的原理 (7)1.2 GPS静态测量的特点 (7)1.3 GPS静态测量的应用 (7)第二章宿州市GPS城市D级控制测量 (8)2.1准备阶段 (8)2.1.1 宿州市地理位置与地形情况 (8)2.1.2工程概况 (8)2.1.2人员与仪器 (8)2.1.3技术依据 (8)2.1.4 控制网的布设 (10)2.1.5作业方式 (11)2.2 外业选点与施测 (11)2.2.1 选点 (11)2.2.2 施测 (12)第三章宿州市GPS城市D级控制网数据处理 (12)3.1软件介绍 (12)3.2数据的录入 (12)3.3 基线解算 (13)3.4平差预处理 (17)3.6 WGS84 无约束平差 (21)3.7约束平差与质量控制 (25)3.7.1定义地方坐标系统（此过程仅需做一次） (25)3.7.2 匹配控制点 (28)3.7.3约束平差 (30)3.8 思考与总结 (35)3.8.1 控制网的设计阶段 (35)3.8.2选点与施测阶段 (36)3.8.3 数据处理阶段 (36)第四章结束语 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1 GPS静态测量的原理静态相对定位是最少利用两台GPS接收机分别安置在基线两端，同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置。

在一个端点坐标已知的条件下，就可以用基线向量推求另一待定点的坐标值。

1.2 GPS静态测量的特点(1) 测量精度高GPS测量的相对精度一般在10-5~10-9。

(2) 布网灵活GPS测量无需测站之间相互通视，且网的整体质量与点位分布没有直接关系，因此选点只用考虑使用需要和观测条件。

(3)可全天候作业(4)观测时间短，效率高(5)观测、处理自动化(6)可获得三维坐标GPS测量可以获取点的大地经纬度和大地高GPS静态测量的局限性：由于GPS观测要求对空通视，因而不能再地下、桥下、隧道等无法对空通视或树木茂盛及测站周围建筑密集等对空通视条件差的区域进行测量。

此外，对于距离短（数百米以内）的测量应用，GPS测量方法在精度、效率和可靠性方面还不及高精度的地面测量方法。

1.3 GPS静态测量的应用(1)大地测量方面：大地定位(2)工程测量方面：布设工程控制网、变形监测等(3)航空摄影测量方面：布设测区大地控制点等第二章宿州市GPS城市D级控制测量2.1准备阶段2.1.1 宿州市地理位置与地形情况宿州地处华北平原地带，属于暖温带半湿润季风气候。

交通便利，南洛高速和合徐高速交叉通过，城区道路宽阔，堵车现象很少，郊区和附近农村交通也较为发达。

该市河流湖泊较少，便于项目顺利、高效地进行。

2.1.2工程概况此次W市城市D级GPS控制测量是为W市数字城市建设提供服务的，它可以为该市今后的大地测量、数字化测图、工程测量等工作提供基准服务。

2.1.2人员与仪器人员：五人（观测、作业人员四人，驾驶员一人）仪器与工具：拓普康Odyssey－RS GPS接收机4台，脚架4副，基座4个，卷尺4个，皮尺1盘，标石若干，铜钉若干，铁锹两把，锄头一把，油漆一盒，毛笔两支。

2.1.3技术依据全球定位系统（GPS）测量规范以下给出GPS静态测量具体的相关作业规范：表2-1其中，相邻点最小距离可为平均距离的1/3-1/2倍；最大距离可为平均距离的2-3倍。

表2-2 GPS测量基本技术规定同步环闭合环差限值：σωωωω53222n z y x ≤++= 异步环闭合环差限值：σn W 33≤异 其中，n 为闭合环中的边数。

2.1.4 控制网的布设（1）控制网的范围：覆盖整个宿州市城郊区和周边乡镇。

（2） 布网形式：多边形网 （3） 精度等级：D 级（4）点位分布及数量：最少要有35个点，点位要求尽量均匀分布。

（5）成果形式：图2-1 宿州市城市D 级网控制网图2.1.5作业方式先选点埋石，在实地做好标记。

施测时一个环一个环的逐步推进。

每天完成2~4个环的观测任务。

当天的数据当天处理，发现问题及时解决，不能通过内业处理的问题就进行外业返工。

2.2 外业选点与施测2.2.1 选点控制网图上的点位只是一个大概位置，到实地还要选取具体合适的点位。

要求是观测条件良好，后期可用性强。

点位确定后即可钉铜钉或者埋石。

并绘制好点之记，以便后期找点方便。

点之记示意图如下：图2-2 宿州市城区D级GPS点的位置说明2.2.2 施测在完成选点任务的工作后，接着进行外业施测。

每天观测2~4个环，每个时段1.5~2.5个小时（标准为1. 5个小时，观测条件不良时适当延长）。

观测时尤其要注意对仪器的保护，脚架应该尽量架低；安置、摘取仪器的时候要严格按规范进行。

第三章宿州市GPS城市D级控制网数据处理3.1软件介绍Topcon Odyssey－RS GPS接收机的数据处理软件Pinnacle是一个在Windows操作系统下运作的GPS数据处理软件，它界面友好，处理过程相对简单，数据处理中间过程的信息和处理结果都有丰富完善的报表输出。

此外它可以调入EGM96似大地水准面模型进行正常高的拟合计算，得出精度较高的正常高信息，用以代替三、四等水准测量作业。

3.2数据的录入(1)通过PCCDU_LT软件将接收机上的数据下载到电脑(2)在Pinnacle中新建一个工程，并导入观测数据。

图2-3(3)录入外业施测时记录纸上记录的点名、天线高、天线类型等信息。

图2-4这一步虽然是一个基础操作，但是却非常关键。

尤其是天线高，录完之后要仔细检查一遍，以防输入错误，造成不必要的影响。

3.3 基线解算在完成原始数据栏的相关工作后，就可以开始进行基线解算了。

将原始数据栏的数据拖入基线解算栏，在弹出的解算属性中选取静态解算。

图2-5解算完成后会弹出解算的成果，如图2-6所示图2-6一般情况下基线解算的成果都是可以通过的。