GPS测量实习报告

环境科学与工程学院

测绘工程专业

GPS原理与应用A

习 报 年

月8日

实告

2011 8

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目 录

一．前言……………………………………………………………….. 1 1.1实习目的与意义………………………………………………..1 1.2实习任务与计划………………………………………………. 1 1.21实习任务分配……………………………………………...1 1.22测区概况…………………………………………………….3 1.23 观测仪器、软件和人员…………………………………….3 1.24实习计划………………….………………………………..4 二．GPS静态相对定位观测…………………………………………….5 2.1测绘区域踏勘和GPS控制点布设………………………….….5 2.2 GPS静态相对定位观测方案设计………………………….….5 2.3 GPS观测时段选择………………………………….………….7 2.4观测工作………………………… ………………….…………8 三．观测数据处理与质量评价………………………………………..10 5.1观测数据预处理……………….………………………………10 5.2观测基线处理….……………………………………………..10 5.3平差处理……………………………………………….……..14 5.4 GPS静态相对定位观测质量评价……………………….……18 四．基于GPS-RTK的带状地形图测绘………………………………..21 6.1 测图前的准备工作…………………………………………..21 6.2 仪器准备……………………………………………..……..21 6.3 基于GPS-RTK的带状地形图测绘原理………………………22 6.4 带状地形图测绘……………………………………….…….23 五．实习总结和心得体会………………………….………..………27

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前 言

落实GPS测量实验教学环节，根据测绘工程专业教学计划安排，在完成课程《GPS测量原理和应用》和课堂实习任务后，我们将进行为期一周左右的时间进行野外综合性教学实习。

本课程是对学生进行GPS定位操作基本技能强化训练的一个重要实践环节。本次实践教学的目的是使学生全方位地在作业环境中系统训练，进一步巩固和加深GPS定位技术的理论知识，进而提高GPS 测量仪器操作和数据处理技能，达到熟练操作GPS仪器的水平。

1.1 实习的目的与意义

通过这次实习与课堂实习相比，可以更加系统学习本课测；它完全从实际出发，加深对书本知识的进一步理解、掌握GPS平面网，熟练操作仪器（校正、放养、测量等），培养学生动手能力；使理论联系实际、加强独立工作能力、综合分析问题和解决问题的能力、组织管理能力等方面的重要教学环节，也是一次具体的、全面的技术实践活动。

进行几种GPS测量模式的实际操作锻炼，巩固和加深课堂学习的知识，进一步了解GPS的原理与应用。

通过计划与组织，锻炼同学们的项目计划和实施能力。

1.2实习任务与计划

1.21实习任务分配

GPS实习周是一次实践性教学环节，在苏州科技学院飘渺村测绘实训基地进行GPS静态、快速静态的综合操作训练；动态测量和数据

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处理返回校内进行，按照相关要求，完成操作训练科目，达到规定的操作技能指标，提供合格的观测成果，具体要求如下：完成一个控制网的外业观测及内业计算；严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，设计控制网；编写具体的布网方案和作业方法；选用统一坐标系；掌握RTK-GPS接收机的使用。现以两大块具体介绍GPS实习任务的分配：

1、GPS静态相对定位观测

采用GPS 静态测量技术，在控制测量实习水准网和导线网的基础上布设一个GPS控制网。具体实习内容包括：技术设计、选点、外业观测计划、外业观测、数据传输及格式转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结。要求：

(1) 等级：基线观测按照国家D级网的技术要求进行观测，观测结果作为GPS数据解算和导线计算的起算数据；GPS网其余点的观测按照E级GPS网的技术要求进行观测。

(2) 控制网覆盖范围：实训基地，GPS网与导线网构成闭合图形。 (3) 点数：10个； (4) 平均点间距：300m；

(5) 选点：必选点（4 个），分别为基线端点及其备用点；余下6个点自定，但至少应选取3个GPS点，以构成构成结构良好的闭合网形； (6)观测：包括GPS网站址环视图绘制，GPS设站和天线的整平、对中、安装，GPS接收机静态系统连接，GPS接收机静态系统参数设置，GPS接收机测站信息记录，GPS接收机静态数据采集与观测信息评价。 (7) 成果：以小队为单位，完成设计、选点、观测，每人分别制作一个点的点之记、进行数据处理和质量控制，并提交各自的结果。

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2、GPS-RTK的带状地形图测绘

采用GPS- RTK测量方法测定比例尺为1:500的带状地形图一幅。具体内容包括：基准站设置、流动站设置、外业观测、数据传输、数据编辑、地形图绘制。要求：

(1) 地点： (2) 带状地形图覆盖范围： (3) 成果：以小组为单位，完成外业观测和数据传输，每人完成内业数据编辑和绘制等值线图的工作并提交各自的成果。 1.22 测区概况

本测区位于东经120度，测区位于环山公路两侧，测区位于半平原半丘陵地区，地势起伏不大，但高楼比较密集，通视条件较差，给我们联系带来不便。 1.23 观测仪器、软件和人员 1.24实习计划

在西山的实习，我们组根据点分布的情况，采用点连式和边连式的结合，在控制测量实习水准网和导线网的基础上布设一个GPS控制网。具体实习内容包括：技术设计、选点、外业观测计划、外业观测、数据传输及格式转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结。 由于实习的时间是三天，我们准备有两天的时间将外业观测结束，用剩余的一天时间进行数据的处理和分析，如果数据错误还将进行重测。在进行RTK的实习，我们采用两天的时间，根据采集测量的数据画一幅测区概图。

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GPS静态相对定位观测

2.1测绘区域踏勘和GPS控制点布设

测绘区域的选取和控制点的布设直接关系到观测数据质量的好与坏，因此测绘区域踏勘和GPS控制点布设就极为重要，因此我们必须遵守以下原则：

 选点：必选点（4 个），分别为基线端点及其备用点；余下6

个点自定，但至少应选取3个GPS点，以构成构成结构良好的闭合网形且平均点间距大致为300m；

 观测点视场开阔，周围障碍物高度角>10~15。

 点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)其距离

不小于200m；远离高压输电线，其距离不得小于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。

 点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地

方 。

 点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的

物体，以减弱多路径效应的影响。

 当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及现标是否安

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全可用性作一检查，符合要求方可利用。 2.2 GPS静态相对定位观测方案设计

1） GPS网应根据测区实际需要和布网状况进行设计。GPS网的点应有二点以上的点相互通视，有利于常规测量施测时的应用。 2） 在布网设计中应顾及原有的测绘成果以及各种大比例尺地形图的沿用。

3） 为求定GPS点在地面坐标系的坐标，应与附近的国家高级控制点联测，联测点数不应少于2个。

4） GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附合线路形式构成。各等级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合下表规定：

等级 三等 四等 ≤10 一级 ≤10 闭合环或附合路线的边数（条） ≤8 各等级GPS网中卫星高度角、有效观测卫星数、时段长度、数据采集间隔、PDOP应符合下表规定： 项目 卫星高 有效观测等级 观测方法 度角卫星数 °() 四等 静态 快速静态 静态 快速静态 ≥15 ≥4 ≥5 ≥4 ≥5 时段长度（分钟） ≥45 ≥15 ≥45 ≥15 数据采集间隔（秒） PDOP 10～60 ≤6 一级

≥15 10～60 ≤6 8

观测作业要求：每时段采集数据前，作业员应量取天线高，查看此时段的接收卫星数、卫星号、故障情况；一个时段观测过程中不得进行关闭接收机又重新启动、进行接收机初始化（发现故障除外）、改变卫星高度角、改变数据采集间隔、改变天线位置；观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号；观测时不应在接收机旁使用手机和对讲机，避免干扰卫星信号；在观测过程中应保证接收机正常工作，数据记录正确，每天观测结束后，应及时将数据输出到计算机硬、软盘上，确保观测数据不会丢失。

我们组共有十一个点，分别为K4、D7、D8、G3、G2、D5、G6、D2、BM7-1、K1、G8，采用边点混合式进行GPS静态相对定位，考虑到数据精度，最终的GPS网示意图如下：

由于测量时间是三天，所以我们大致分配下时段，为了任务的完

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成，每天测量四个时段。基线观测按照国家D级网的技术要求进行观测，观测结果作为GPS数据解算和导线计算的起算数据；GPS网其余点的观测按照E级GPS网的技术要求进行观测。观测时包括GPS网站址环视图绘制，GPS设站和天线的整平、对中、安装，GPS接收机静态系统连接，GPS接收机静态系统参数设置，GPS接收机测站信息记录，GPS接收机静态数据采集与观测信息评价。 2.3 GPS观测时段选择

实地了解测区情况，了解的内容包括点位情况（点的位置，点的难度等），测区内经济发展状况、名族风俗、交通状况、测量人员生活安排等，并根据精度要求选择仪器型号。

进行卫星状况预报（可视卫星数及PDOP值），以选择合适的观测时间段。对于个别有较多或较大障碍物的测站，要评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。

我们根据测区的具体状况，预报星历，查看卫星星图，将观测时段选择在12：00～13：00以及14：00～15：00。

2.4 观测工作

观测过程中应注意的事项:

(1) 一个时段观测中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试改变卫星高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等；

(2) 观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号； (3)雷雨过境时应关机待测，并卸下天线以防雷击；

(4) 不可踩到和碰到接收机数据电缆和天线电缆，以防人为信号失

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锁，记录数据丢失，电缆折断甚至控制器死机；

(5) 每一时段开始前，应查看电池电压，判断是否满足本时段观测（正常工作电压10∽36VDC）；

(6)测前应保证接收机有足够的存贮空间，以及避免手簿系统故障或中断造成数据丢失；

(7) 观测中应保证接收机工作正常，且记录完整无误，经检查所有规定作业项目全部完成后方可迁站；

(8) 每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失； (9) 及时充电； 观测步骤如下： 1、安置仪器

在选好的观测站点上安放三脚架。小心打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在测点上对中、整平基座。从仪器箱中取出接收机，将其安放在对中器上，并将其锁紧。 2、量取天线高

用钢卷尺由地面中心位置量至天线边缘的斜距。 各观测时段观测前、观测中和观测后各量取一次仪器高，最后取其平均值。 3、启动仪器

启动仪器，接通GPS电源，指示灯显示电池电量，3 秒钟后，屏幕显示卫星状态；如果卫星被锁定，在“LOCK”下显示“*”，当出现5颗以上的卫星被锁定后，可以进行静态测量；保存基础信息，并且显示数据正在记录。 4、GPS静态观测

以四个小组为一个作业单位，设计由四个点组成的GPS网，其中至少三个测站为校园内已知点，观测两个时段，每时段同步观测时间不少于40分钟。按照要求填写记录表。

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5、结束观测

按结束键结束每测段观测，全部观测工作结束后长按电源键关机，把仪器从三脚架上取下，装箱。 6、数据下载和文件格式转换

在台式电脑上打开南方测绘GPS数据处理软件，用数据传输线和USB转接口连接接收机和电脑，用工具菜单栏中的南方接收机数据下载菜单下载观测数据，并用Sth To Renix菜单项将南方数据格式转换为RENIX格式并进行保存。

实习总结和心得体会

短短的3个周很快就过去了，我们完成了这次GPS实习，回顾这三周的实习生活，我觉得要感谢老师的辛勤指导和同学的无私帮助，在实习中有苦也有乐，有汗水也有收获，有困难也有帮助。相对于前段时间的控制测量实习，GPS实习还是轻松一些的，我想在实习中最重要的就是我们学到了很多东西，也有很多体会，也巩固了我们学习的课本知识，还学到了一些课本上没有的东西。

通过这次GPS实习，我不仅对GPS原理有了更深入的了解，还对GPS外业数据采集和内业处理有了一定的理解。在实习中我们也遇到了一些麻烦，从这些麻烦中，我们也总结了一些经验和教训，测绘确实是需要很大的细心，不能马虎大意，做很多工作都要提前做好准备，这样才能使工作顺利进行。这次实习不仅是对动手能力的一种提升，更是对理论知识的一次综合性巩固。虽然测量是一门实践性很强的学科，但是也要求我们掌握扎实的理论知识，如果没有扎实的理论功底，只知道怎么做，但是不知道为什么那么做，当

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我们遇到类似的其他问题时，就不知道怎么解决。所以我觉得理论是实践的前提，只有把理论知识学好，才能更好的促进实践。所以我们要学好理论知识，为以后的工作打下坚实的基础。当然理论知识学好了，动手能力也要努力培养，不能只会纸上谈兵，所以我们要多动手，提高自己的动手能量，并在实践中促进巩固理论知识。只有理论是实践这两个环节都做好，我们才能更好的掌握理论知识，提高自己的动手能力。

伴随着控制测量的结束我们迎来了GPS的实习，它包括在西山进行的GPS相对定位测量以及回校后进行的RTK 实习。伴随着在西山连老师给我们动员大会的结束，静态相对定位的实习就如火如荼的进行了。疲惫的身躯也阻挡不了同学们的热情，从组员们的脸上我们便可以知道。当天下午我们就去进行了测区勘测和选点。听说，有几个在山上的点路比较难走，这无疑是对我们的测量进行了一项考验。当天晚上，组长之间进行了各项沟通和协调，目的就是防止测量的时候有冲突，使测量能够有序的进行，这也体现了一个班级的能力。

接着，我们背上仪器，准备开始测量了。当所有组的任务完成时，原本以为我们能休息一下，然而根据下载下来的数据，各个小组的问题好像都挺多，于是最后和老师商量后决定，到中午十二点的时候，全部的人进行统一测量，统一的开机时间统一的观测时段。作为女生，统一测量的时候，我们被留在了居住地。虽然我们没有跟随大部队出去测量，但是我们却能够深深的感受到天气的酷热。中午十二点，太阳正当头照的时候，同学们却在我们进行测量，这种感觉可想而知。于是老师带着一部分人去送水，去送关怀。

终于，当看着一个个满头大汗的同学回来的时候，我们也吐了

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口气。连续三天的实习终于结束。虽然时间短暂，但是意外也重重，困难也重重。然而正是这三天让我们清楚的看到什么叫做一个班级，什么叫做测绘班。虽然太阳毒辣，但是同学们身上的坚持精神却另我们感动，虽然测量时遭遇大雨，但看到同学们用自己的身体为仪器挡雨的时，却另我们震撼，虽然艰苦的条件使一个个同学倒下，但是我们看到的也是更多的同学顶上。测量的顺利结束，也是在于同学的协调配合。一个班级的凝聚力团结力，就在此刻显得格外的耀眼。从西山回来后我们还进行了RTK的实习以及画图。一切进行的还是那么顺利。

本次实习内容的安排大体上是不错的，老师们的指导和讲解也是尽心尽力；但感觉内业数据处理部分老师应该讲得更详细一点，这样更有助于同学对软件的熟悉与对书本知识的消化。其次，感觉这次外业数据采集同学们还是比较空闲，所以在今后GPS实习中可以增加适当的项目，比如专门花一两天来学习接收机的电子手簿，或者是能够交换仪器进行实习操作，使大家既能掌握接收机的操作，这样我们才能够从中学到更多的知识,能给学生更多的实习和锻炼的机会。也感谢老师对我们实习的辛勤指导，我们会继续努力的。

西山的实习加上校内实习的结束，代表这个学期我们所有的实习都结束了，怎么说了？百感交集吧。有酸有甜有苦有辣。现在的我还有点怀念了，怀念我们一起奋斗的过程，享受成功那一刻的喜悦以及解决困难那刻的兴奋，感动同学们的坚持不懈的精神……有太多太多的事可以回味。我还要感谢一直指导和陪伴我们的连老师，甚至于到最后，老师自己也病了，老师您辛苦了。虽然实习生活已经离我远去，但是我相信在我的以后的生活中，它会是一抹五彩的记忆，不断的在我今后的前行道路上激励我向前，以及面临各种困难