空间定位技术与应用实验指导书

《GPS技术与应用》实验指导书实验一 GPS认识和静态观测一、目的与要求1、了解GPS接收机的组成和静态相对定位的原理。

2、掌握GPS接收机的使用（重点是Leica 200s GPS接收机）和静态相对定位的外业观测的步骤。

3、掌握外业手簿的记录。

4、掌握相对定位布网方式。

二、计划与设备1、试验时数安排6学时。

试验小组由7人组成。

2、Leica200系列GPS 3台；Ashtech z-x系列GPS 4台；Trimble5700系列GPS 4台；铅笔1 支；小刀1把；外业观测记录纸若干，三角架11个。

三、方法和步骤(一) 外业观测1、安置仪器在待测或已知点上安置三角架，并安置基座，整平对中后进入下步；2、连接（静态观测）（见下图）图1 Ashtech连接示意图图2 Trimble连接示意图图3 Leica 200s 连接示意图把GPS天线和主机连接上(对Leica 200s GPS还需要连接电池和传感器)，检查连接无误后，便可准备开机观测，注意Leica和AshtechGPS天线要指北。

3、参数配置对Leica 200s和Ashtech z-x GPS还需要进行高度截至角、采样间隔、GDOP值门槛值、观测模式、天线高度（天宝和阿什泰克是斜高，徕卡是垂高）量取方式等相关参数的设定(而Trimble 5700 GPS都采用默认的参数)，并量取天线高度3次（测前2次，测后1次）、输入点名和天线高度(Leica 200s还需输入天线偏差0.389m)。

注意：Leica 200s GPS观测时还要输入测区的近似大地坐标。

4、静态相对定位测量(外业数据的采集)开机观测，并把点名、天线高度、开始和结束观测的时间以及其它相关信息记录在外业观测手簿上，观测略图如图4。

图4 观测略图在对应的控制点（1、2、3和4）处同时安置仪器，同时开机对视场中的卫星进行观测，观测时间到，同时结束，采用这种相对定位方式进行数据采集，一个时段结束后，可采用（同步图形扩展式－点连接、边连接和网连接等）连接方式进行下一个时段的观测。

四、注意事项1．严格的按照“GPS测量规范或规程”开关机、操作和使用仪器。

2．指导教师不在现场严禁乱动仪器。

3．仪器旁边严禁离开人。

4．实习结束后及时下载原始观测数据，提交外业观测记录、观测点略图等5．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。

实验二动态GPS观测一、目的与要求1．了解差分GPS定位原理。

2．掌握载波相位实时差分技术（RTK）2．掌握RTK的基本操作(参考站和流动站设置)和外业观测的操作流程，重点是天宝RTK。

二、计划与设备1．实验时数安排2学时。

试验小组由7人组成。

2．Ashtech Z-X系列GPS 4台或Trimble 5700 GPS 4台，对应的电台，三角架2个和RTK 观测的其它所必须设备，根据实际情况选择相应的GPS接收机。

三、方法和步骤(一)、外业观测步骤(操作流程)1、Ashtech GPS RTK操作流程(1)、基准站连接(如图5)在已知点安置三脚架，安置基座整平对中后，放上GPS天线(把指北标志指向近似北方向)，然后根据附图把电缆连接好，确认无误后继续下边的操作。

图5 Ashtech 基准站连接(2)、基准站设置在Win界面：双击测量图标选项(打开最后一个、打开所有的、新建) →项目名称→下一步→下一步→基准站点号、坐标、高程→回到主界面；点击测量菜单条下的基准站设置(base setup)一选setup标签一对话框(输入基准站点号、天线高〖斜高或半径〗→下一步base setup(按get position from rx) →出现基准站坐标(经纬度、大地高)set→提示对话框，点ok →ok→退回current gpsbase station点ok→回主界面(完成、拔线)；基准站设好的标志：电台的tx灯闪(说明基准站设置正确，已发信号)，注意电瓶的极性，连接电缆的红线接“+”，黑线接“一”。

(3)、流动站设置(连接如图6)主菜单(测量下的流动站设置rover setup) →ok→get→set图6 Ashtech 流动站连接(4)、求转换参数在Job下的编辑→点插入→输入已知坐标，ok →连续插入4点(先后均可)，关闭：进入测量下的控制点(control points)，点击→对话框(输入点号、点采集(control))出现解的情况(固定、sv、H及v误差)，好后按确认→回到控制点对话框，采集下一点，进入其对话框(选参与解算点)，点击solve →出现解算结果→认可→回到projection对话框，关闭close →关闭→回主界面(5)、测量测量下data collection →对话框(输入点号、属性)点point→点ok(提示标竿要稳)→测量结果→认可→ok →存盘2、Trimble GPS 5700 RTK操作流程(1)、参考站连接(如图7)在已知点安置三脚架，把基座整平对中后，放上GPS天线，然后根据附图把电缆连接好。

图7 Trimble 基准站连接(2)、参考站设置检查电缆连接正确无误后，启动手簿；开机界面选“文件”，回车。

选“任务管理”，回车。

新建(F1)，输入项目名称，回车，确认(F1)，在“选择坐标系统”里选择“无投影／无基准”，回车。

坐标选“网格”，确认(F1)，即退回到“任务管理”：开机界面选择“配置”，回车。

选“测量形式”，回车。

选“Trimble RTK"，回车。

选“基准站选项”，回车。

天线类型选“Zephyr Geomatic”，“测量到”选“Bottom of notch”，回车。

选“基准站无线电”，回车。

类型选“TRIMMARK3”，接收机端口选“端口3”，波特率选“38400”回车。

即返回到“Trimble RTK’菜单：开机界面选“测量”，回车。

在选择测量形式里选“Trimble RTK”，回车，选“启动基准站接收机”，回车。

输入点的名称，按“键入(F1)”，按选项，选GPS，按“此处(F3)”，输入天线高度，按“开始(F1)”，按“确认(F1)”，按“确认“(F1)”，即完成参考站的设置。

(3)、流动站连接(如图8)图8 Trimble 流动站连接(4)、流动站配置检查电缆连接正确无误后，启动手簿；开机界面选“文件”，回车，选“任务管理”，回车。

新建(n)，输入任务名称，回车。

确认(n)，选“无投影／无基准”，回车。

坐标选“网格”，确认(n)，即退回到“任务管理”：开机界面选“配置”，回车，选“测量形式”，回车，选“Trimble RTK"，回车。

选“流动站选项”，输入天线高，天线类型选“Zephyr"，测量到选“Bottom of antenna mount"，回车。

选“流动站无线电”，回车，类型是“Trimble internal”，按“连接(P1)”，基准站无线电模式选“Trim MARK II at 4800 bps”回车：开机界面选“测量”，回车，选“Trimble RTK"，回车，选“开始测量”，回车。

看卫星个数，无线电标志，RTK是否固定等。

如无问题，作下一步：在已知点上选测量点并保存点(即GPS点)，然后在“测量”里选“点校正”，回车，按“增加(P1)”，按提示输入网格点名称，按“键入(F2)”，输入坐标，回车，输入GPS点名称(注意对应关系)，回车，使用选“水平和垂直”，回车，重复上述过程，直到几对点输完，最后按“应用(F4)”，即返回到“点校正”；(5)、数据采集在本界面内选“测量点”，回车，输入点名，回车。

看卫星个数，精度，RTK是否固定等，如满足要求，使气泡居中，按“测量(n)”，等到提示“贮存(n)”出现，按“n”即可，继续下一个点的测量。

图9 观测略图(二)、数据传输和分流利用对应的传输软件，将数据从手薄中传输出来，形成坐标文件。

四、注意事项1．严格的按照“GPS测量规程或会犯”操作和使用仪器；2．指导教师不在现场严禁乱动仪器：3．仪器旁边严禁离开人；4．实习后提供坐标成果表和略图一份。

5．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。

GPS数据采集与处理实习指导书（05级地信与城规专业）一、实习目的地理信息系统和资源环境与城乡规划管理两专业的同学在学完《GPS技术与应用》课程后，进行GPS数据采集与处理集中生产实习，使学生能够把所学的GPS原理与测量平差、误差等知识结合起来，理论与实践相结合，培养和增强学生的分析问题和解决问题的能力、动手能力与创新能力，为以后的就业打好坚实的基础。

二、实习方式在专业教师的指导下，静态部分：在实习基地进行外业的踏勘选点（建议实习在野外进行，不易在校园和市区）、静态相对定位的布网，数据采集与观测、静态数据的后处理；动态部分：在静态选点时要考虑参考站的设置问题，同时考虑流动站初始化方便等，以及动态数据的传输。

从本质和原理上彻底理解和熟练掌握使用GPS进行动态与静态的数据采集与处理。

本实习的重点是掌握静态相对定位的布网方式与对应的数据后处理，对于动态定位，由于GPS设备有限，只作了解即可。

通过实习，各实习小组分别提交《GPS控制网的设计书》一份、《GPS技术总结》一份、外业观测记录手簿，每个人需要提交一份成果（约束、无约束平差报告、基线处理报告、展点图和成果表等）和《GPS数据采集与处理》的实习报告一份。

三、实习内容与要求（一）、实习内容如下表（二）、实习要求①了解静态相对定位的原理、GPS布网方式（点连接、边连接、网连接和混合连接和外业观测）。

②了解GPS数据下载的步骤（动态和静态部分）。

③掌握内业数据处理流程。

④掌握最小（无约束）平差的原理。

⑤掌握约束平差的原理。

⑥了解联合平差的原理。

（三）、操作流程A、对于静态和动态观测部分所涉及的GPS使用参见课程试验指导书。

B、数据处理部分见下边：1、数据传输和分流利用相应的传输软件把数据下载到计算机或者工程当中，就自动分流成相应的观测文件、测站文件、星历文件和气象文件等；2、坐标系统建立根据需要，建立相关的椭球、基准等，然后完成坐标系的建立。

投影带选取：中心经度是121º30′，中心纬度0º，要明确使用的是北京54还是西安80坐标系。

详细见下边；图 1 建立椭球图 2 基准转换图 3 坐标系统组图 4 建立投影带3、周跳处理坐标系统的建立；新建项目并把上边建立好的坐标系统导入到项目当中；导入外业观测数据到项目中。

根据周跳记录文件，用“TimeLine”处理周跳。

图 5 周跳处理前图 6 周跳处理后4、基线解算用“干净”的观测数据，用对应的菜单对进行基线处理，双击每条基线查看相关残差信息，看是否合乎要求，决定重测与否?5、无约束平差基线处理后便可进行平差，并查看“X2”或其它检验是否通过，如否，对其加权处理(一般选交替权)，然后再平差，通过后看点位误差和相对误差项是否满足要求，如满足要求就可以进入下一步约束平差。