GPS控制网技术总结.docx

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GPS控制网技术总结

GPS平面控制网

技术总结

班级：

测绘工程091班

姓名：

李天赐

学号：

7

学校：

兰州交通大学

GPS平面控制网技术总结

1概况

GPS卫星定位技术是一项多功能、高效、快速、省时和高精度的定位技术，已在国内外测量界得到推广和应用，特别在城市控制测量、工程测量和地籍测量中得到广泛应用。

为了满足我院测绘工程专业学生教学实习和学院建设的需要，在兰州交通大学校园内建立了D级GPS控制网。

该控制网使用3台Unistrong双频GPS接受机进行外业观测。

本控制网利用以前埋设的控制点，由学生完成选点、网的技术设计、外业观测、数据处理工作，前后历时7天，于2011年12月16日前完成全部工作。

测区已有控制资料及利用情况

（1）已收集到的地形图资料有校园示意图。

（2）控制点资料。

测区内已经搜集到的控制点资料有：

地方独立坐标系下的GPSD级点2个。

其坐标数据如表1所示：

表1已知点坐标和高程

点名

X（m）

Y（m）

H（m）

备注

GPS1

GPSD级点

GPS2

GPSD级点

坐标系统和高程系统

测区位于高斯3度投影带第34带，中央子午线经度为102°。

平面坐标系采用地方独立坐标系，投影面为参考椭球体；高程系统采用1985国家高程基准。

2GPS控制网的布设

GPS控制网的布设方案及要求

（1）以D级GPS控制网作为首级控制，本GPS控制网以同步环为基本单元，采用边连接的方式布网，将2个已知点和2个待定点连接成如下网形：

（网型附后）

（2）D级GPS控制网的最长边为,最短边为，平均边长为。

图形结构较好。

本网共布设4个点，其中2个已知点为兰州交通大学地方独立坐标系下的D级GPS点，2个未知点为D级GPS点。

（3）GPS控制网中联测了2个地方独立坐标系下的D级GPS点，以便将GPS定位结果转换至地面坐标系时作为起算数据。

选点、埋石

在测区范围内共布设了12个控制点，选择其中4个点作为D级GPS点，在点位选择上主要考虑点位分布合理，密度均匀，而且便于直接使用。

根据GPS测量规范要求，首先充分利用原有控制点点位标石；其次点位应选在视野开阔、点位周围高度角大于15度以上天空无障碍物（如树林、高楼、水塔及高程建筑物等）的地方；无强烈反射无线电波的金属或其它障碍物或大范围水面，点位远离强功率电台、电视发射塔、微波中继站、高压变电所等要求。

因此，我们将4个GPS点布设在校园内人行道、交叉路口上等合适的地方，每个点位均做到稳固可靠，便于到达，使用方便，可长期保存。

各点均已埋设标石，各GPS点位见网图和点之记。

GPS网的主要指标

E级网共设计9个测点，其中已知点2个，新建GPS点7个。

共设计6个时段，设站1次的有2个，设站2次的有5个，设站3次的有2个，重复设站次数为2，大于《规范》规定的≥的要求。

网型结构的主要指标见表2。

表2D级GPS控制网的网型结构的主要指标

总点数

基线

总数

独立

基线总数

必要

基线总数

多余

观测数

复测

基线数

同步环

个数

观测

时段数

4

18

4

3

3

3

3

3

一次设站点数

二次设站点数

三次设站点数

边长/km

最长边

最短边

平均边长

2

2

2

3GPS外业数据采集

所用仪器

使用3台高精度的测量型静态中3台Unistrong双频GPS接收机以静态定位方式进行同步观测。

该机具有12个通道、测量相量为L1载波相位，其内存为64MB，采样间隔设为15秒，标称精度5mm+1pmm·D，D以Km计为单位。

仪器检验

3.2.1GPS接收机的检视

仪器在使用前，按规程规定的项目，分别按一般检视和实地检验进行了全面检验。

3.2.2一般检视

（1）接收机及天线型号应正确，主机与配件齐全；

（2）接收机及天线外观应良好，各部件及附件完好；

（3）设备使用手册及后处理软件手册及软盘齐全。

3.2.3通电检验

（1）各信号灯工作正常；

（2）按键和显示系统正常；

（3）接收机锁定卫星时间快慢，接收机信号强弱及信号失锁情况正常。

3.2.4实测检验

在GPS接收机完成了一般检视和通电检验后，又进行了实测检验，经计算符合要求。

3.2.5用于天线基座的光学对点器在作业过中进行了经常性检验，以确保对中的准确性。

GPS测量作业的基本技术要求

GPS测量作业的基本技术要求如表3所示。

表3基本技术要求

同步观测有效卫星数

≥4

卫星截止高度角

≥15°

数据采样间隔

10-30秒

观测时段长度

≥40分钟

点位几何PDOP图形强度因子

≤6

重复测量的最少基线数

≥5%

平均重复设站次数

≥

天线对中精度

普通标志±2mm

作业过程

3.4.1观测前准备

（1）每天出发前检测电池容量是否充足，并携带备用干电池。

仪器及其附

件应携带齐全。

（2）作业前应检测接收机内存是否充足。

3.4.2天线安置：

严格对中、整平，对中误差小于2mm。

外业记录包括：

测量员、点名、点号、观测日期、观测起止时间、天线高等基本要素。

3.4.3观测：

同步观测健康卫星数≥4，卫星高度角≥15°，数据采样率为15秒，观测时段长度根据观测精度指示灯的要求确定，当边长≤10公里时，观测精度指示灯闪两下即可，点位几何PDOP图形强度因子≤6。

3.4.4量取仪器高：

测前测后分别在个3个方向（每个方向间的夹角为120度）量取仪器高，互差小于3mm。

取其中数作为测前测后的仪器高，然后取测前测后的平均值作为最终结果。

3.4.5测站间联系

测站间用对讲机联系，同时开机，接收机开始记录数据后，作业员要经常观察卫星个数、记录情况、电池电量和精度指示灯等，只有各测站精度指示灯都亮并符合要求后；才能结束观测，但时间不能少于60分钟。

4GPS基线向量的解算及检核

GPS基线向量的解算

GPS基线向量的计算采用SpectraPrecisionSurveyOffice随机软件进行基线解算和数据处理。

对当天采集的数据在当天晚上及时地传输到计算机中，并检查外业记录和输入点号、点名、测前和测后的天线高度是否有误。

对同步环、异步环（独立边构成的闭合环）、闭合差及复测基线进行检查，以便发现不合格的成果，发现超限时应分析查明原因，根据情况决定淘汰、重测或补测措施。

该网各条基线均符合精度要求。

4.1.1基线解算中的起算点坐标为宿迁地方独立坐标系下的GPSD级点。

4.1.2本网采用符合要求的双差固定解作为基线解算的最终结果。

4.1.3基线解算内容包括解求当天时段的所有同步基线，并进行同步环检验工作，以检验外业数据的正确性和可靠性，并进行不同时段间基线的比较，包括异步环检验和复测基线的比较，以检验不同时段间外业数据的一致性，以便检验出基线观测数据中是否存在粗差。

4.1.4同一时段观测值基线处理中，数据的剔除率为10%，《规范》规定其值宜小于10%,D级网共观测基线18条，实际参加平差的为14条。

精度统计

全网基线解算后，计算出同步环、异步环和复测基线闭合差及其限差。

4.2.1同步环闭合差

D级网共生成52个同步环，各环闭合差

4.2.2异步环闭合差

4.2.3复测基线闭合差

环的边

3

环数

52

通过数

0

未通过次数

52

长度（m）

Δ水平（m）

Δ垂直（m）

PPM

通过/未通过标准

1

最好

最坏

平均环

标准误差

由以上统计数据知，兰州交通大学GPS测量控制网外业观测数据质量较好。

5GPS网的平差处理

无约束平差

为全面考察GPS网的内部符合精度，首先进行无约束平差，以符合各项质量检验要求的独立基线组成的闭合图形和三维基线向量及其相应的方差协方差阵作为观测信息，进行GPS网的无约束平差。

经无约束平差检验，没有明显粗差。

约束平差

5.2.1起算点的选取

由于宿迁地方独立坐标系下2个已知点精度较高，故D级网选取这2个已知点作为起算点，作为强制约束的固定值，也可作为加权观测值统一进行二维约束平差。

网中2个待定点的坐标和高程已知，平差得到的点的坐标可以与之比较。

平差计算采用随机软件完成。

选取独立基线构成GPS网，进行网的二维约束平差计算。

5.2.2二维约束平差后的统计结果

二维约束平差后的统计结果如下：

D级网的点位精度

点号

半长轴（m）

半短轴（m）

方位角

GPS1

158°

GPS2

155°

GPS3

159°

GPS4

164°

由上表可知：

D级网的点位精度较好。

6.结论

（1）第五小组GPS网从点位普查、选点、埋石、外业数据采集到数据处理历时2天，其效率是常规方法难以达到的。

（2）学院D级GPS网平均边长为，进行二维约束平差后，其最大点位中误差为1.8mm，其最弱边相对中误差为1/115165，满足D级网的精度要求。

7提交资料

（1）技术总结。

（2）GPS网布设图。

（3）GPS外业观测记录（测量手簿）。

（4）GPS基线解算成果。

（5）学院GPS网的地方坐标系坐标成果。

8体会

在这次实习中，我们学到了不少东西，每次实习都会让我们知道很多书本学不到的知识，让我们跟多了解实践中应该怎么做，如何做，遇到困难如何解决，如何可以做的更好，如何可以更方便快捷的完成任务，我这次制作的是国家D级GPS，我更全面的了解了GPS控制网的制作过程，在实习的过程中，也养成了小组分工和合作的精神，良好的团队精神可以有很大的效率的提高，以及工作的愉悦，可以让人更好的完成任务的质量。

通过这次学习，我们学到了很多知识，合作交流的知识和熟悉了GPS的运用。

特别是遇到困难时，解决问题的精神

GPS网略图

基线处理报告

观测

开始

到

解类型

水平精度

（m）

垂直精度

（m）

大地方位角

椭球距离

（m）

高度m）

GPS4---GPS1（B34）

GPS1

GPS4

固定

303°17'21"

GPS4---GPS1（B32）

GPS1

GPS4

固定

303°17'05"

GPS3---GPS1（B28）

GPS1

GPS3

固定

329°10'26"

GPS3---GPS1（B24）

GPS1

GPS3

固定

329°10'26"

GPS3---GPS1（B36）

GPS1

GPS3

固定

329°10'28"

GPS2---GPS1（B23）

GPS1

GPS2

固定

11°58'53"

GPS2---GPS1（B22）

GPS1

GPS2

固定

11°59'02"

GPS2---GPS1（B19）

GPS1

GPS2

固定

11°59'13"

GPS4---GPS3（B35）

GPS4

GPS3

固定

13°19'10"

GPS3---GPS2（B31）

GPS3

GPS2

固定

94°20'45"

GPS3---GPS2（B26）

GPS3

GPS2

固定

94°20'45"

GPS3---GPS2（B27）

GPS3

GPS2

固定

94°20'45"

GPS3---GPS2（B30）

GPS3

GPS2

固定

94°20'45"

GPS2---GPS4（B33）

GPS2

GPS4

固定

243°09'50"

验收概要

已处理

合格

标志

失败

14

14

0

0

GPS点派生

用于计算点的测量数据：

GPS2精度置信水平：

95%

GPS矢量

平均矢量限差（m）最大平均水平限差：

最大平均垂直限差：

GPS4→GPS2

水平精度（m）

垂直精度（m）

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS2-->GPS4（PV33）

0.004m

0.007m

261.087m

210.695m

119.081m

-97.946m

GPS3→GPS2

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

平均:

201.987m

-198.254m

-37.081m

-10.916m

σ:

0.000m

0.000m

0.000m

残差

水平（m）

垂直（m）

3D（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS3-->GPS2（PV31）

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

GPS3-->GPS2（PV26）

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

GPS3-->GPS2（PV27）

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

GPS3-->GPS2（PV30）

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

数据

水平精度（m）

垂直精度（m）

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS3-->GPS2（PV31）

0.010m

0.014m

201.987m

-198.254m

-37.081m

-10.916m

GPS3-->GPS2（PV26）

0.010m

0.014m

201.987m

-198.254m

-37.081m

-10.916m

GPS3-->GPS2（PV27）

0.010m

0.014m

201.987m

-198.254m

-37.081m

-10.916m

GPS3-->GPS2（PV30）

0.010m

0.014m

201.987m

-198.254m

-37.081m

-10.916m

GPS1→GPS2

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

平均:

243.029m

-16.939m

-143.254m

195.587m

σ:

0.004m

0.010m

0.011m

残差

水平（m）

垂直（m）

3D（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS2（PV23）

0.005m

0.009m

0.011m

-0.003m

-0.009m

-0.004m

GPS1-->GPS2（PV22）

0.007m

0.005m

0.009m

0.007m

-0.006m

0.001m

GPS1-->GPS2（PV19）

0.018m

0.035m

0.040m

0.011m

0.030m

0.023m

数据

水平精度（m）

垂直精度（m）

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS2（PV23）

0.010m

0.013m

243.027m

-16.936m

-143.245m

195.591m

GPS1-->GPS2（PV22）

0.022m

0.028m

243.025m

-16.945m

-143.248m

195.586m

GPS1-->GPS2（PV19）

0.023m

0.032m

243.029m

-16.950m

-143.284m

195.564m

坐标

来源

东距（m）

北距（m）

高程（m）

高度（m）

已平差（全局）

0.213m

-0.683m

1492.813m

1492.813m

全局

0.000m

0.000m

1494.193m

1494.193m

全局

0.000m

0.000m

1494.193m

1494.193m

全局

0.211m

-0.683m

1492.804m

1492.804m

点合成坐标：

GPS1

东距

北距

高程

高度

-50.220m

-238.286m

1486.723m

1486.723m

数据

用来计算

状态

D东（m）

D北（m）

距离（水平）（m）

D高程（m）

D高度（m）

已平差（全局）

NEeh

启用

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

GPS2→GPS1

启用

-0.003m

0.000m

0.003m

-0.012m

-0.012m

GPS3→GPS1

启用

0.000m

-0.002m

0.002m

0.000m

0.000m

GPS4→GPS1

启用

0.002m

0.001m

0.002m

0.002m

0.002m

全局

启用

0.003m

-0.092m

0.092m

-3.224m

-3.224m

全局

启用

3.627m

-6.694m

7.613m

-15.215m

-15.215m

全局

启用

0.126m

-1.806m

1.810m

-5.421m

-5.421m

全局

启用

0.003m

-0.093m

0.093m

-3.224m

-3.224m

用于计算点的测量数据：

GPS1精度置信水平：

95%

GPS矢量

平均矢量限差（m）最大平均水平限差：

最大平均垂直限差：

GPS2→GPS1

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

平均:

243.029m

16.939m

143.254m

-195.587m

σ:

0.004m

0.010m

0.011m

残差

水平（m）

垂直（m）

3D（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS2（PV23）

0.005m

0.009m

0.011m

0.003m

0.009m

0.004m

GPS1-->GPS2（PV22）

0.007m

0.005m

0.009m

-0.007m

0.006m

-0.001m

GPS1-->GPS2（PV19）

0.018m

0.035m

0.040m

-0.011m

-0.030m

-0.023m

数据

水平精度（m）

垂直精度（m）

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS2（PV23）

0.010m

0.013m

243.027m

-16.936m

-143.245m

195.591m

GPS1-->GPS2（PV22）

0.022m

0.028m

243.025m

-16.945m

-143.248m

195.586m

GPS1-->GPS2（PV19）

0.023m

0.032m

243.029m

-16.950m

-143.284m

195.564m

GPS3→GPS1

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

平均:

294.602m

-181.311m

106.153m

-206.515m

σ:

0.002m

0.004m

0.003m

残差

水平（m）

垂直（m）

3D（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS3（PV28）

0.005m

0.012m

0.013m

0.006m

-0.010m

-0.005m

GPS1-->GPS3（PV24）

0.003m

0.010m

0.010m

0.004m

-0.008m

-0.004m

GPS1-->GPS3（PV36）

0.002m

0.005m

0.006m

-0.003m

0.004m

0.002m

数据

水平精（m）

垂直（m）

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS3（PV28）

0.010m

0.013m

294.606m

181.317m

-106.163m

206.510m

GPS1-->GPS3（PV24）

0.011m

0.014m

294.604m

181.315m

-106.161m

206.510m

GPS1-->GPS3（PV36）

0.004m

0.005m

294.600m

181.308m

-106.149m

206.517m

GPS4→GPS1

长度（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

平均:

218.305m

-193.744m

24.169m

-97.653m

σ:

0.002m

0.004m

0.003m

残差

水平（m）

垂直（m）

3D（m）

DX（m）

DY（m）

DZ（m）

GPS1-->GPS4（PV34）

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

0.000m

GPS1-->GPS4（PV32）

0.026m

0.048m

0.055m

-0.002m

-0.025