工程測量專業(yè)畢業(yè)設計(論文)GPS測量及數(shù)據(jù)處理

1、畢業(yè)設計(論文)gps測量及數(shù)據(jù)處理姓 名:專 業(yè): 工程測量指導教師: 二一一年五月gps測量及數(shù)據(jù)處理姓名： 摘 要鑒于gps相對于全站儀等傳統(tǒng)測量技術(shù)具有全天候、高精度、自動化、高效益等優(yōu)勢，本文通過對幾個工程測量實例的實施、對比及分析，就工程測量中如何對gps技術(shù)應用與數(shù)據(jù)處理進行了探討，對gps的基本思路、gps的系統(tǒng)組成、gps的基本原理和gps在現(xiàn)代測量中的優(yōu)勢進行了簡單的介紹。對gps的幾種相對外業(yè)測量模式也進行了簡單的介紹。最后對gps數(shù)據(jù)處理的基本流程以及gps數(shù)據(jù)處理在工程實例中的應用進行了分析和探討。關(guān)鍵詞：rtk技術(shù)；gps測量；gps數(shù)據(jù)處理abstract in

2、view of gps relative traditional measurement devices such as throughout station all-weather, high precision, technology has the advantages of automation, high benefit, this article through to the implementation of several engineering surveying examples, contrast and analysis, the engineering measure

3、ment of gps technology application and how data processing was discussed, and the basic ideas of gps, gps system composition, gps, the basic principle and gps in modern measurement of the advantages of a simple introduction. several relative field of gps measurement model also were briefly introduce

4、d. finally on gps data processing process as well as the basic gps data processing the application in engineering examples are analyzed and discussed. keywords: rtk technology; gps measurement; gps data processing 目 錄第一章 緒論1第二章 gps在工程測量中的優(yōu)化與應用探討22.1 gps的特點22.1.1 gps的基本思路22.1.2 gps系統(tǒng)的組成22.1.3gps（rtk）

5、的基本原理22.2 gps的優(yōu)勢3第三章 測量的外業(yè)實施43.1 gps相對測量作業(yè)模式43.1.1 經(jīng)典靜態(tài)定位模式43.1.2 快速靜態(tài)定位4第四章 gps數(shù)據(jù)處理54.1 gps數(shù)據(jù)處理基本流程54.2 gps數(shù)據(jù)處理工程實例6結(jié) 束 語15致 謝16參考文獻172009.7 湖北國土資源職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 17第一章 緒論gps全球定位系統(tǒng)，是隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。特別是在gps測量技術(shù)方面的應用。 因為gps的出現(xiàn)給測繪領域帶來了根本性的變革，具體表現(xiàn)在：在大地測量方面，gps定位技術(shù)以其精度高、速度快 、費用省、操作簡單等優(yōu)良特性被

6、廣泛的應用于大地控制測量中。時至今日，可以說gps定位技術(shù)已完全取代了用常規(guī)測角、測距手段建立的大地控制網(wǎng)。而且在工程測量方面的應用更加的廣泛。不管是一級控制點的測量還是圖根點的測量都少不了gps的應用。而且 在山區(qū)測斷面圖打標高時用gps（rtk技術(shù)）測量更方便更快速更節(jié)約時間。gps測量具有：1.功能多、用途廣2.定位精度高。3.實時定位。4.觀測時間短。5.觀測站之間無需通視。6.操作方便。7.可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標。8.全球全天候作業(yè)。第二章 gps在工程測量中的優(yōu)化與應用探討全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、

7、軟件的不斷完應用領域正在不斷地拓寬，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐深入人們的日常生活。經(jīng)過近10年我國測繪等部門的使用表明，gps以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學等學科。gps衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)的全面建成和發(fā)展，必將給導航和測繪專業(yè)帶來深刻的影響。2.1 gps的特點2.1.1 gps的基本思路實時動態(tài)測量的基本思路是: 在基準站安設一臺gps 接收機,對所有可見gps 衛(wèi)星進行連續(xù)的觀測,并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備實時地發(fā)送給用戶觀測站(流

8、動站); 在流動站上, gps 接收機在接收衛(wèi)星信號的同時,通過無線電接收設備,接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù),然后根據(jù)相對定位的原理實時地計算并顯示出流動站的三維坐標及精度。2.1.2 gps系統(tǒng)的組成gps(rtk) 系統(tǒng)由基準站、若干個流動站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞收景╣ps 接收機、gps 天線、無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供gps 接收機和無線電臺使用的電源及基準站控制器等部分。流動站由以下幾個部分組成: gps 接收機、gps 天線、無線電通訊接聽系統(tǒng)、供gps 接收機和無線電使用的電源及流動站控制器等部分。2.1.3gps（rtk）的基本原理gps 系統(tǒng)包括三大部分:地面監(jiān)控部分、空

9、間衛(wèi)星部分、用戶接收部分,各部分均有各自獨立的功能和作用,同時又相互配合形成一個有機整體系統(tǒng)。對于靜態(tài)gps 測量系統(tǒng), gps 系統(tǒng)需要二臺或二臺以上接收機進行同步觀測,記錄的數(shù)據(jù)用軟件進行事后處理可得到兩測站間的精密wgs -84 坐標系統(tǒng)的基線向量,經(jīng)過平差、坐標轉(zhuǎn)換等工作,才能求得未知的三維坐標?，F(xiàn)場無法求得結(jié)果,不具備實時性。 基準站把接收道的所有衛(wèi)星信息（包括偽距和載波相位觀測值）和基準站的一些信息(如基站坐標天線高等) 都通過無線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動站，流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時也接受基準站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。流動站完成初始化后,把接收到的基準站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準站的載波觀測

10、信號進行差分處理,即可實時求得未知點的坐標2.2 gps的優(yōu)勢（1）測量成果相對精度高，質(zhì)量可靠。點位范圍可以方便地控在0.5米之內(nèi)，并且點與點之間誤差均為隨機誤差，不會產(chǎn)生累積差。（2）定位系統(tǒng)可以全天候作業(yè)，不受視線通視影響。（3）可實時提供定位點的坐標及其點位精度，方便快捷，定位情況一目了然。（4）野外作業(yè)簡單，效率高，自動化程度高，大大減小了勞動強度，可節(jié)約大量的人力物力資源。第三章 測量的外業(yè)實施3.1 gps相對測量作業(yè)模式3.1.1 經(jīng)典靜態(tài)定位模式1作業(yè)方式 采用兩臺（或兩臺以上）接收設備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘至2個小時或更

11、多。作業(yè)布置如圖8-10所示。2精度 基線的相對定位精度可達5mm+1ppmd，d為基線長度（km）。3適用范圍 建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。 圖3-1 靜態(tài)定位4注意事項 所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形（如圖3-1），位以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。并且可以通過平差，有助于進一步提高定位精度。3.1.2 快速靜態(tài)定位1作業(yè)方法 在測區(qū)中部選擇一個基準站，并安置一臺接收設備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機依次到各點流動設站，每點觀測數(shù)分鐘。作業(yè)布置如圖3-2所示。2精度 流動站相對于基準站的基

12、線中誤差為5mm1ppmd。3應用范圍 控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量、大批相距百米左右的點位定位。4注意事項 在測量時段內(nèi)應確保有5顆以上衛(wèi)星可供 圖3-2 快速靜態(tài)定位觀測；流動點與基準點相距應不超過20km；流動站上的接收機在轉(zhuǎn)移時，不必保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，可關(guān)閉電源以降低能耗。 5優(yōu)缺點優(yōu)點：作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點：二臺接收機工作時，構(gòu)不成閉合圖形（如圖），可靠性差。 圖3-3 準動態(tài)定位第四章 gps數(shù)據(jù)處理4.1 gps數(shù)據(jù)處理基本流程1、數(shù)據(jù)預處理 與外業(yè)記錄對照，修改觀測文件中的一些參數(shù)： （1）檢查外業(yè)觀測數(shù)據(jù) （2）點名的編輯 （3）天線高檢查或編輯

13、2、基線解算 （1）設置基線解算的參數(shù)（使用的衛(wèi)星，衛(wèi)星高度角，對流層電離層模型 等） （2）基線解算 （3）察看基線報告，不同的軟件成果質(zhì)量判斷不一樣，lgo是看各個檢驗 （4）對于有問題的基線或其殘差過大，可采用開窗刪星等手段處理 （5）繼續(xù)解算，重復（2）（3）（4）過程，直到得到滿意的結(jié)果3、無約束平差 （1）設置平差參數(shù) （2）平差欲分析 （3）計算閉合環(huán) （4）平差 （5）看平差報告4、約束平差 (1) 新建橢球投影坐標系 （2）導入控制點 （3）控制點匹配 （4）約束平差4.2 gps數(shù)據(jù)處理工程實例gps靜態(tài)測量，是利用測量型gps接收機進行定位測量的一種。主要用于建立各種級別

14、的控制網(wǎng)。進行g(shù)ps靜態(tài)測量時，認為gps接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標。在測量中，gps靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺（3臺以上）接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由40分鐘到十幾小時不等。使用gps進行靜態(tài)測量前，先要進行點位的選擇，其基本要求有以下幾點：1.周圍應便于安置接收設備和操作，視野開闊，市場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15度2遠離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200米；遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不小于50米

15、；3附近不應有強烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大型建筑物、大面積水域等）；4地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存；5充分利用符合要求的舊有控制點。gps點位選好后，就可以架站進行靜態(tài)數(shù)據(jù)采集了。在采集靜態(tài)數(shù)據(jù)時，一定要對中整平，在采集的過程中需要做好記錄，包括每臺gps各自所對應的點位、不同時間段的靜態(tài)數(shù)據(jù)對應的點位、采集靜態(tài)數(shù)據(jù)時gps的天線高（s86量測高片高，s82量斜高）。用gps采集完靜態(tài)數(shù)據(jù)后，就要對所采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，得出各個點的坐標。下面以六橫島至寧波疏散公路做的gps靜態(tài)測量為例，介紹靜態(tài)數(shù)據(jù)處理的過程。打開gps數(shù)據(jù)處理軟件，在文件里面要先新建一個項目，需要填寫項目名稱、施工單位、負

16、責人，并設置坐標系統(tǒng)和控制網(wǎng)等級，基線的剔除方式。在這里由于利用的舊有控制點所屬的坐標系統(tǒng)是1954北京坐標系3度帶，因此坐標系統(tǒng)設置成1954北京坐標系3度帶?？刂凭W(wǎng)等級設置為e級，基線剔除方式選著自動。在數(shù)據(jù)錄入里面增加觀測數(shù)據(jù)文件，若有已解算好的基線文件，則可以選擇導入基線解算數(shù)據(jù)。增加觀測數(shù)據(jù)文件后，會在王圖顯示窗口中顯示網(wǎng)圖，還需要在觀測數(shù)據(jù)文件中修改量取的天線高和量取方式（s86選擇測高片，s82選擇天線斜高）。修改完觀測數(shù)據(jù)文件里的量取的天線高和量取方式，就要進行基線解算了。在基線解算中點擊全部解算，軟件就會自動解算基線，若基線解算合格就會顯示為紅色，解算不合格就會顯示為灰白色。

17、在基線簡表窗口中可以查看解算的結(jié)果。解算不合格的基線需要進行調(diào)整，在網(wǎng)圖中雙擊不合格的基線會彈出基線狀況對話框，在該對話框中調(diào)整高度截止角和歷元間隔后再解算，直至合格為止。原來的高度截止角為20，現(xiàn)在調(diào)整成15后，解算后基線已經(jīng)合格了，由原來的灰白色變成了紅色?；€全部解算合格后，就需要看閉合環(huán)是否合格，直接點擊左側(cè)的閉合環(huán)就可進行查看。若閉合環(huán)不合格，則還需要調(diào)整不合格閉合環(huán)中的基線，使得閉合環(huán)和基線全都合格；若閉合環(huán)合格，就要錄入已知點的坐標數(shù)據(jù)，然后進行平差處理。要錄入坐標數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)輸入中點擊坐標數(shù)據(jù)錄入，在彈出的對話框中選擇要錄入坐標數(shù)據(jù)的點，錄入坐標數(shù)據(jù)；或者在測站數(shù)據(jù)中選擇對應

18、的點直接錄入坐標數(shù)據(jù)。錄入完坐標數(shù)據(jù)就可以進行平差處理了，在平差處理中依次點擊自動處理、三維平差、二維平差、高程擬合，就能得到平差結(jié)果，這包括組網(wǎng)、三維自由（約束）網(wǎng)平差、二維網(wǎng)約束平差、高程擬合平差、平差成果表和7參數(shù)結(jié)果，這可以在成果輸出窗口里查看。其中主要是需要平差成果表和7參數(shù)結(jié)果。平差報告可以打印或輸出（文本文檔格式）。下面是六橫島至寧波疏散公路gps網(wǎng)部分平差結(jié)果?；€簡表：重復基線報告：gps基線解數(shù)結(jié)果ver：同步環(huán)情況：異步環(huán)情況：基線及其改正：平差后的坐標和點位精度：擬合高程：gps 三角網(wǎng)：結(jié) 束 語由于我們學習的專業(yè)大部分時間都是在外面實習，而且以實習經(jīng)驗為主。本人從去

19、年11月份就去武漢環(huán)球同舟勘測有限公司，一開始從事一級控制點的布設以及測量。對于一級控制點的布設，選點是罪重要的，點的選擇一般都是周圍應便于安置接收設備和操作，視野開闊，市場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15度；遠離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200米；遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不小于50米；附近不應有強烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大型建筑物、大面積水域等）；地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存；充分利用符合要求的舊有控制點。點選擇的好壞直接影響到后面的步驟的實行。后面是四級水準測量和圖根點的測量，經(jīng)過對臨安市太湖源鎮(zhèn)的整個水準線路測量，讓我對電子水準儀的使用更加的熟練，在高虹鎮(zhèn)的圖根點測量讓我對萊卡gps的使用很有心得。所以我對gps外業(yè)測量以及內(nèi)業(yè)整理方面比較熟悉。本論文主要對gps的介紹以及gps外業(yè)測量、gps數(shù)據(jù)的處理。gps外業(yè)測量的相對測量模式的簡單介紹。對gps數(shù)據(jù)處理的幾個步驟分析。讓我對gps的外業(yè)測量和數(shù)據(jù)處理更加深入的了解，使我在以后的工作和學習中在gps外業(yè)測量和數(shù)據(jù)處理