GPS在路桥工程中的应用实验指导书.docx

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GPS在路桥工程中的应用实验指导书

在路桥工程中的应用》《GPS实验指导书

名：

姓

学号：

级：

班

号：

组

指导老师：

兰州理工大学土木工程学院实验中心

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实验一GPS静态绝对定位（验证性，2学时）

实验报告一GPS静态绝对定位

实验二GPS静态相对定位（验证性，2学时）

实验报告二GPS静态相对定位

实验三校内GPS静态控制测量（设计性，2学时）

实验报告三校内GPS静态控制测量

实验四GPS-RTK坐标测量（设计性，2学时）

实验报告四GPS-RTK坐标测量

实验五GPS-RTK施工放样（设计性，2学时）

实验报告五GPS-RTK施工放样

-1-

实验一、GPS静态绝对定位

一、实验目的

1．了解GPS静态绝对定位原理；

2．掌握GPS接收机的组成部分；

3．掌握GPS静态绝对定位的方法和实际作业。

二、实验仪器设备

单频、双频GPS接收机，包括主机、天线和脚架等。

三、实验原理

GPS卫星定位原理是利用距离交会的原理确定点的位置。

即在地面未知点安置GPS卫星接收机，利用GPS接收机同时测定4颗以上GPS卫星到接收机的距离，根据各卫星的已知空间坐标，解算测站点的坐标。

四、实验步骤

1．安置GPS接收机

（1）GPS接收机安置包括对中和整平等；

（2）按要求用电缆线将天线和主机相连，并检查连接是否正确。

2．开机

按开关键，打开接收机主机。

主机完成自检后，正常工作。

3．设置测量参数

（1）手簿点击开始选择TPSurvey程序，执行【文件→新建任务】，输入任务名称，选择【配置?

坐标系管理】配置中央子午线。

点【配置?

手簿端口配置】以蓝牙连接接收机，选择【测量?

启动基准站接收机?

进入设置界面】设置点名站点、坐标,差分链路,天线高、截止高度角等。

（2）等待卫星锁定后，查看【测量?

测量点】并记录定位结果：

Long：

（经度）；Lat：

（纬度）；Ht：

（椭球高），或者North（北坐标X）、动作表、East（东坐标Y）、Up（高程H）,查看并记录PDOP值，点击选项查看（观测卫星数）。

4．关机

-2-

在测量结束时，应先关闭主机电源（响6声以上），再撤下所有连接电缆。

五、实验要求

1．应记录测站号、仪器号、天线高和观测时间等信息；

2．记录该测站的GPS静态绝对定位结果

3．观测期间不能进行关机操作；

4．观测时间内不能改变测站号、天线高、采样率和截止高度角等信息。

-3-

实验报告一GPS静态绝对定位

日期：

天气：

成绩：

批阅人：

一、实验目的及要

二、实验设备（环境）及要

三、实验内容与步

（简述用手薄定位方法和手簿连GP单点地位方法

四、实验结果与分

（给出校园几个点的经纬度，简述实验过程中的学到知识与问题

-4-

实验二、GPS静态相对定位

一、实验目的

1．了解GPS静态相对定位原理；

2．掌握GPS静态相对定位的方法和实际作业。

二、实验仪器设备

单频、双频GPS接收机，包括主机、天线和脚架等。

三、实验原理

静态相对定位是用两台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或基线向量。

同样，多台接收机安置在若干条基线的两端，通过同步观测GPS卫星可以确定多条基线向量。

在一个端点坐标已知的情况下，可以用基线向量求另一待定点坐标。

相对定位的主要原理是，在两个或两个以上观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差对观测量的影响具有一定的相关性，利用观测量求差的办法可有效地消除或减弱相关误差影响，以提高定位精度。

四、实验步骤

1．安置GPS接收机

（1）GPS接收机安置包括对中和整平等，接收机天线北方向大致指向北方；

（2）按要求用电缆线将天线和主机相连，并检查连接是否正确。

2．开机

按开关键，打开接收机主机。

主机完成自检后，正常工作。

3．设置测量参数

（1）各小组在各自测站上做好数据采集准备工作（安置仪器，量取天线高，开机）；

（2）开始搜索天空GPS卫星信号，直到GPS接收机解算出测站大地坐标（B、L、H），PDOP值小于5（通过遥控器查看）；

（3）进行数据采集前的GPS接收机参数设置（采样间隔15秒钟，高度截止角15°，最少卫星数4颗），两个小组的GPS接收机参数设置要一致；

（4）、数据采集条件满足后，两个小组约定同步采集起、止时间，数据采集开始；

-5-

（5）、完成观测期间的GPS数据记录工作；

（6）、采集时间，数据采集工作结束，关机，卸下接收机和基座，装箱。

4．关机

在测量结束时，应先关闭主机电源（响6声以上），再撤下所有连接电缆。

五、实验要求

1．学生应记录测站号、仪器号、天线高和观测时间等信息；

2．记录两个测站的GPS静态相对定位结果；

3．观测期间不能进行关机操作；

4．观测时间内不能改变测站号、天线高、采样率和截止高度角等信息。

5．两台或多台GPS接收机应同时、同步观测4颗以上相同的GPS卫星，同步观测时段应在1小时以上。

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实验报告二GPS静态相对定位

日期：

天气：

成绩：

批阅人：

一、实验目的及要

二、实验设备（环境）及要

三、实验内容与步

（类似指导书

四、实验结果与分

（了GP测的是坐标增ddd，简述实验过程中的学到识与问题

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实验三、校内GPS静态控制测量

一、实验目的

1．了解GPS静态控制测量定位原理；

2．掌握GPS静态控制测量定位的方法和实际作业。

二、实验仪器设备

单频、双频GPS接收机，包括主机、天线和脚架等。

三、实验原理

两台（或以上）GPS接收机分别置于两个（或以上）固定不变的待定点上，通过一定时间的观测，可以确定出两个待定点之间的相对位置。

四、实验步骤

1、各小组在各自测站上做好数据采集准备工作（安置仪器，量取天线高，开机）；

2、开始搜索天空GPS卫星信号，直到GPS接收机解算出测站大地坐标（B、Ｌ、H），PDOP值小于5（通过手簿查看）；

3、进行数据采集前的GPS接收机参数设置（采样间隔5秒钟，高度截止角15°，最少卫星数4颗），三个以上小组的GPS接收机参数设置要一致；

4、数据采集条件满足后，三个以上小组约定同步采集起、止时间，数据采集开始；

5、完成观测期间的GPS数据记录工作；

6、采集时间，数据采集工作结束，关机，卸下接收机和基座，装箱。

五、实验要求

1．学生应记录测站号、仪器号、天线高和观测时间等信息；

2．观测期间不能进行关机操作；

3．观测时间内不能改变测站号、天线高、采样率和截止高度角等信息。

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实验报告二GPS静态相对定位

日期：

天气：

成绩：

批阅人：

一、实验目的及要

二、实验设备（环境）及要

三、实验内容与步

（类似指导书

四、实验结果与分

（商业随机软件处理，简述实验过程中的学到知识与问题

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实验四、GPS-RTK坐标测量

一、实验目的

1．掌握GPS-RTK测量作业的基本原理；

2．掌握基准站、流动站GPS接收机安置过程；

3．掌握RTK手簿的使用方法。

4．掌握GPS-RTK坐标测量方法。

二、实验仪器设备

基准站、流动站GPS接收机，蓄电池、电台及发射天线、RTK手簿。

三、实验原理

实时动态（RTK）测量定位的基本原理是，在基准站上安置一台GPS接收机（基准站接收机），对所有可见GPS卫星进行连续跟踪观测，并通过无线电发射设备，将观测数据实时地发送给流动的接收机（流动站接收机）。

流动站接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站发送的同步观测数据，并载波相位为观测值，按相对定位原理，实时地计算并显示流动站的坐标及其精度。

四、实验步骤

1．建立工作项目

手簿点击开始选择TPSurvey程序，执行【文件→新建任务】，输入任务名称，选择【配置?

坐标系管理】配置中央子午线（兰州105度，三度带）。

2．基准站设置

手簿端口配置】以蓝牙连接接收机，选择【测量启动基准站接点【配置

收机进入设置界面】设置点名站点、坐标,差分链路,天线高、截止高度角等。

数据发出端口选择外置电台，广播格式选择标准CMR，高度角5~15度，PDOP值为3~6输入天线高度（架设未知点可以不输入），通道号码可自设1~8（注意要和移动站内置电台选择通道1~8一致）。

点下脚此处按钮然后输入点名称，确定并保存任务；点击下一步直至结束后，手簿状态显示成功设置基准站。

3．流动站设置

手簿点击开始选择TPSurvey程序，点【配置?

手簿端口配置】以蓝牙连接接收机，选择【测量?

启动基准站接收机?

进入设置界面】设置点名站点、坐标,差-9-

分链路,天线高、截止高度角等。

数据发出端口选择内置电台，广播格式选择标准CMR（和基准站）一致，输入天线高度；当看到移动站上已经有差分信号标志和正常搜星达到固定时即可进行下一步操作；将移动站频率和电台频率设置为一致（38400）。

4．控制点转换（点校正）

键入-〉A、B两点（已知点），把A、B已知点坐标输进去。

需输入2-3个已知点（两个点保证平面精度四参数转换，三个点保证三维精度七参数转换）；

到一个已知点A上，当显示RTK固定时，测量-〉测量点A＇；

到另一个已知点B上，当显示RTK固定时，测量-〉测量点B＇；

测量-〉点校正，点左下角增加，网格点选择输入的已知点A、B等，GPS点选择相对应的GPS点A＇、B＇等等，校正方法选水平和垂直；

把所有的已知点加入进去后，点计算，然后点击确定。

5．坐标测量

点击【测量?

测量点】并记录定位结果

6．关机

在测量结束时，应先关闭主机电源（响6声以上），再撤下所有连接电缆。

五、实验要求

1．观测时间内不能改变测站号、天线高、采样率和截止高度角等信息。

2．每个同学应独立测量3-5个点的坐标，记录相应点号、坐标及其精度，以便完成实验报告。

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实验报告四GPS-RTK坐标测量

日期：

天气：

成绩：

批阅人：

一、实验目的及要

二、实验设备（环境）及要

三、实验内容与步

（类似指导书重点介绍基站架法、移动站架法、点校正方法及检验

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四、实验结果与分简述实验过程中的学到知检查校正的效果（掌握点校正的目的与问题

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实验五、GPS-RTK施工放样

一、实验目的

1．掌握GPS-RTK测量作业的基本原理；

2．掌握基准站、流动站GPS接收机安置过程；

3．掌握RTK手簿的使用方法；

4．掌握GPS-RTK施工放样方法。

二、实验仪器设备

基准站、流动站GPS接收机，蓄电池、电台及发射天线、RTK手簿。

三、实验原理

实时动态（RTK）测量定位的基本原理是，在基准站上安置一台GPS接收机（基准站接收机），对所有可见GPS卫星进行连续跟踪观测，并通过无线电发射设备，将观测数据实时地发送给流动的接收机（流动站接收机）。

流动站接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站发送的同步观测数据，并载波相位为观测值，按相对定位原理，实时地计算并显示流动站的坐标，根据导航图指示找到放样点的位置。

四、实验步骤

1．建立工作项目

手簿点击开始选择TPSurvey程序，执行【文件→新建任务】，输入任务名称，选择【配置?

坐标系管理】配置中央子午线（兰州105度，三度带）。

2．基准站设置

手簿端口配置】以蓝牙连接接收机，选择【测量启动基准站接点【配置

收机进入设置界面】设置点名站点、坐标,差分链路,天线高、截止高度角等。

数据发出端口选择外置电台，广播格式选择标准CMR，高度角5~15度，PDOP值为3~6输入天线高度（架设未知点可以不输入），通道号码可自设1~8（注意要和移动站内置电台选择通道1~8一致）。

点下脚此处按钮然后输入点名称，确定并保存任务；点击下一步直至结束后，手簿状态显示成功设置基准站。

3．流动站设置

手簿点击开始选择TPSurvey程序，点【配置?

手簿端口配置】以蓝牙连接接收机，选择【测量?

启动基准站接收机?

进入设置界面】设置点名站点、坐标,差-13-

分链路,天线高、截止高度角等。

数据发出端口选择内置电台，广播格式选择标准CMR（和基准站）一致，输入天线高度；当看到移动站上已经有差分信号标志和正常搜星达到固定时即可进行下一步操作；将移动站频率和电台频率设置为一致（38400）。

4．控制点转换（点校正）

键入-〉A、B两点（已知点），把A、B已知点坐标输进去。

需输入2-3个已知点（两个点保证平面精度四参数转换，三个点保证三维精度七参数转换）；

到一个已知点A上，当显示RTK固定时，测量-〉测量点A＇；

到另一个已知点B上，当显示RTK固定时，测量-〉测量点B＇；

测量-〉点校正，点左下角增加，网格点选择输入的已知点A、B等，GPS点选择相对应的GPS点A＇、B＇等等，校正方法选水平和垂直；

把所有的已知点加入进去后，点计算，然后点击确定。

5．施工放样

点击【测量?

测量点】并记录定位结果

放样道路直线、圆曲线、缓和曲线。

6．关机

在测量结束时，应先关闭主机电源（响6声以上），再撤下所有连接电缆。

五、实验要求

（1）观测时间内不能改变测站号、天线高、采样率和截止高度角等信息。

（2）每个同学应独立计算道路中线点的坐标，并输入RTK手簿。

（3）每个同学应独立放样3-5个点。

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实验报告五GPS-RTK施工放样

日期：

天气：

成绩：

批阅人：

一、实验目的及要

二、实验设备（环境）及要

三、实验内容与步

（点校正部分简单代过，重点写点放样，直线放样、曲线放样简单比如线给出两（3672.5374,848.2829（3670.7434,1033.4275。

求20一个加桩点坐标，要会计算，会比较结果

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四、实验结果与分析以5cm（将放样结果与测量结果比较，看放样精度能否满足要求（，简述实验过程中的学到知识与问题）内）

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