GPS变形监测与数据处理Word文件下载.docx
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1.2测点设置与分工1
1.3外业基本情况2
2.GPS数据处理2
2.1数据预处理2
2.2新建项目与原始数据输入3
2.3GPS基线处理5
2.4GPS网平差6
2.5坐标转换7
3.模拟变形监测数据处理11
3.1坐标成果汇总11
3.2数据图表显示13
3.3数据结果分析16
4.实习心得16
1.实习要求与外业基本情况
1.1实习要求
(1)分组情况:
全班共分为九组,每组5-6人,仪器的架设与数据的采集由专人负责。
(2)仪器设备:
Leica或Topcon等双频GPS接收机共9台,其中,1台需要带三脚架,其余8台采用强制对中观测台。
(3)按静态测量模式,采样频率设置为15s,同步观测时间不少于6小时。
注意将天线高测量准确,记录清楚,同时注意接收机的供电。
(4)在采集完数据后,各小组对数据统一转换为RINEX格式,每组按点号分别建立文件,并附加相应的说明,以便其他组的同学理解,然后进行数据共享。
(5)采集完数据后,每位同学独立完成GPS数据处理和变形监测网分析报告。
可以分析两期或多期,并有针对性分析。
1.2测点设置与分工
实习共需观测九个点(如图1所示),其中A为已知点(点号用GPA):
四号楼顶东南角,采用三脚架,注意丈量天线高,其坐标为(BJ-54坐标系,中央子午线114度):
其它8个点为未知点,采用四号楼顶的强制观测墩。
如图,点号为:
GP1-GP8。
图1变形观测作业要求各测站点分布图
1.3外业基本情况
(1)外业时间:
2013年11月1日,8:
54—17:
23。
(2)外业地点:
测绘学院楼楼顶。
(3)天气情况:
晴。
(4)外业进行情况:
可将数据按时间分为多期观测进行处理,根据测量情况,建议每个时段长为1小时,可从原始数据中取5-6个观测时段,最后将每个时段结果分析比较,做变形分析。
2.GPS数据处理
2.1数据预处理
(1)首先对所观测的数据进行整理。
将观测点数据的名称与老师所给的点号对应起来。
然后将所有观测点采集的数据导入到LGO中,然后将数据转化为RINEX格式文件。
此项工作由专人负责。
(2)将数据按时段进行分期输出。
在工具栏选择“输出”—>
RINEX数据,弹出对话框,将分期间隔设置为1小时。
然后将分期数据分别放进相应期的文件夹中。
而由图2能看出,观测时间大概是09:
00—17:
00。
11:
00之前由于各站设站速度不同,因此开始观测的时间也不同,但考虑到这段时间里,接收机同步观测时间比较长,接近1h,因此将此时间段也用作数据处理的一个时间段,而不采取舍弃此时间段的处理方式。
由于GP6和GP8在13:
00-14:
00出现中断,因此此时间段不参加分段处理。
同样,16:
00之后的一段时间,GP4出现接收不到卫星信号的情况,因此,最后将16:
00之后观测的数据全部舍去。
所以,综上所述,此次观测结果共分为六个时段,分别为9:
00-10:
00,10:
00-11:
00,11:
00-12:
00,12:
00-13:
00,14:
00-15:
00,15:
00-16:
(3)将已知点GPA的坐标数据保存成ASCII文件,用以进行坐标转换。
图2观测数据时段情况
2.2新建项目与原始数据输入
以下过程均要分时段对数据进行处理。
新建项目(图3)。
图3新建项目
输入原始数据(图4)。
图4输入原始数据
在“查看/编辑”中,可以看到GPS监测网的网点分布图(图5)
图5监测网点位分布
2.3GPS基线处理
在“GPS-处理”中,单击鼠标右键,选择“处理模式”—>
“自动”;
单击鼠标右键,选择“处理参数”—>
选中“显示高级参数”—>
单击“附加输出”选项卡—>
勾选“残差”,(图6和图7)使处理结果输出残差数据。
单击鼠标右键,选择“全部选择”看到条状图全部变绿—>
单击鼠标右键,选择“处理”,进行基线解算。
基线解算完毕,检查模糊度状态,确定其全部为“是”,如图8所示:
图6:
配置GPS处理参数
图7:
图8基线解算结果
点击存储,然后点击“查看/编辑”,得到如图9所示的网型结构。
图9GPS网型结构
2.4GPS网平差
在屏幕下方用鼠标左键单击“平差”,之后再数据视图区域的空白处单击鼠标右键选择“网平差计算”,进行平差计算,可以得到各点的WGS-84坐标成果,如图10所示。
图10网点的WGS84坐标
平差计算结束后,单击鼠标右键,在“结果”中选择“网”,可以查看平差报告,见附录“GPS网平差报告”,查看平差报告中的F检验,F检验值满足F检验临界值的要求,接受F检验。
2.5坐标转换
由于已知点坐标是在BJ-54坐标系下的坐标,而进行GPS网平差所得到的各点的坐标是在WGS-84坐标系下的坐标,因此,为了得到GPS网中各点的BJ-54坐标,需要进行坐标转换。
(1)新建一个项目,存放已知点的BJ-54坐标。
(2)给已知点新建一个当地坐标系统投影,选择坐标系统图标,用鼠标右键点击“投影”,在下拉菜单中选择“新建”,在弹出的对话框中输入“武测投影”,“类型”选择“TM”,如图11所示。
(3)用鼠标右键点击“坐标系统”,在下拉菜单中选择“新建”,输入新建坐标系名称“BJ-54”,地方椭球为“Xi'
an-80”,选择投影类型为“武测投影”,单击“确定”。
图11:
武测投影
(4)将新建的坐标系统附加到已知点所在项目中。
用鼠标左键单击“项目”图标,在项目中将“坐标系统”改为“BJ-54”坐标系统。
(5)将已知点坐标数据的ASCII数据输入到新建项目中(图12)。
图12已知点坐标输入
点击“下一步”,“下一步”,在“空格”复选框前打勾,如图13所示,点击下一步,在0的位置单击鼠标右键输入“点标识”,在1、2、3位置点击鼠标右
图13
键“坐标”,分别输入“东坐标”、“北坐标”和“正高”,如图14所示,
点击“完成”。
图14已知点坐标输入
(6)左键“工具”—>
选择“基准/投影”,在窗口中上面的视图中选择原项目,在下面的视图中选择新建项目,然后用鼠标左键点击“匹配”,结果如图15所示。
(7)在窗口的空白处点击鼠标右键,在下拉菜单中选择“配置”,选择“转
换类型”为“一步法”。
然后点击鼠标右键,在下拉菜单中选择“自动匹配”。
然
后,在空白处点击鼠标右键,选择“存储”,存储“新参数设置名”为“匹配结
果”,则新建立的转换参数自动添加到原始数据所在项目中。
图15原始数据与已知点数据匹配结果
(8)
打开原项目,可查看转换后的坐标信息。
用鼠标左键点击窗口下方图标栏内的“点”,之后用鼠标左键点击选择窗口右上方的LOCAL和格网图标,即可显示所有点的BJ-54坐标成果,如图16所示。
图16网内GPS点的BJ-54坐标成果
(9)在窗口空白处点击鼠标右键,在下拉菜单中选择“另存为”,将定成果输出保存(图17)。
图17BJ-54坐标成果保存
3.模拟变形监测数据处理
3.1坐标成果汇总
上述GPS数据处理步骤,依次进行各期GPS数据的处理和分析,然后将所求得的各期BJ-54坐标成果汇总,得表1所示成果。
表1监测网中各点观测数据汇总
对表1的说明:
(1)GP1~GP8各点数据从上至下依次为第1时段一直到第6时段的观测数据,各时段对应的时间段为:
时段19:
00;
时段210:
00—11:
时段311:
00—12:
时段412:
00—13:
时段514:
00—15:
时段615:
00—16:
(2)△X,△Y,△H分别为各期坐标值相对于第一期坐标各个方向的坐标变化量。
(3)数据的“平面+高程精度”保持在0m至0.0004m之间,数据精度较好,因此此项未列出。
3.2数据图表显示
根据表1中的数据,做出各个GPS监测点在这六个观测期内的位移变化量,分别如图18至图25所示。
图18:
GP1点位变化趋势图
图19:
GP2点位变化趋势图
图20:
GP3点位变化趋势图
图21:
GP4点位变化趋势图
图22:
GP5点位变化趋势图
图23:
GP6点位变化趋势图
图24:
GP7点位变化趋势图
图25:
GP8点位变化趋势图
3.3数据结果分析
从实验数据和以上各图表显示分析可知各GPS监测点的位移量均不大,且总体上各点的变化趋势是一致。
考虑到测绘楼在一天之内不可能有明显形变,因此分析得出,这种各点具有相似规律的变化量的产生原因可能是由于各GPS观测误差及数据处理带来的误差。
4.实习心得
本次实习包括数据采集,数据处理,变形分析三个阶段,虽然数据采集工作有专门人员去做,但是数据采集过程中还是出现了不少问题,另外在数据处理阶段更是问题层出不穷,刚开始就遇到了不会分段的情况,后来经过请教其他同学,终于解决了这个难题。
再后来就是遇到建立投影和坐标系统时出现了一些问题,这些问题都是经过其他同学的帮忙,才得以解决,因此非常感谢这些同学给与的帮助和指导。
另外在变形分析的过程中,本身采用的是excel画图,可是这就存在一定的缺陷,就是必须一个一个手动画图,这极大的增加了工作量,后来通过matlab画图就简单多了,而且工作量还小。
不过又出现了如何用matlab画图的问题,不过最后还好,总算画出来了。
通过这次实习,我懂得了静态采集数据的过程,以及如何处理数据,这些都是非常有用的,希望以后还能多多参加这样的实习,熟悉各种软件的使用,另外,自己还需要在使用matlab方面进一步学习,满足以后工程应用的需要。