GNSS數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)

1、GNSS數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)*大學(xué)GNSS數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)課程名稱 專 業(yè) 班 級(jí) 組員姓名 任課教師 目 錄1 基本概況22 主要任務(wù)23 作業(yè)依據(jù)24 使用的儀器及物品25 已有起始資料情況36 坐標(biāo)系統(tǒng)37 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)37.1 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則37.1.1 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)原則37.1.2 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)37.2 GPS網(wǎng)的密度設(shè)計(jì)37.3 GPS控制網(wǎng)的選點(diǎn)47.4 埋石58 制定觀測(cè)計(jì)劃59 靜態(tài)外業(yè)觀測(cè)69.1 外業(yè)基本要求69.2 外業(yè)觀測(cè)記錄要求69.3 靜態(tài)數(shù)據(jù)傳輸與備份710 靜態(tài)數(shù)據(jù)處理710.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)處理任務(wù)710.2 數(shù)據(jù)處理的具體

2、事項(xiàng)710.2.1 基線解算及其質(zhì)量檢驗(yàn)710.2.2 GPS網(wǎng)平差911 提交的成果9附錄10GNSS數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)1 基本概況*大學(xué)北校區(qū)位于*省*市*新城，校園地勢(shì)整體平坦，校內(nèi)綠化面積較大，校園環(huán)境優(yōu)美，周末時(shí)間人流量較少。2 主要任務(wù)進(jìn)行GPS外業(yè)靜態(tài)測(cè)量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立二級(jí)GPS控制網(wǎng)。3 作業(yè)依據(jù)a全球定位系統(tǒng)GPS測(cè)量規(guī)范 GB/T 18314-2009；b.工程測(cè)量規(guī)范 GB 50026-2007；c.全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程 CJJ73-2010；d.測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收 GB/T 24356-2009。4 使用的儀器及物品表1 儀器及物品列表儀器及物

3、品名稱型號(hào)/規(guī)格數(shù)量GPS接收機(jī)（含基座）南方靈銳s864臺(tái)腳架大4個(gè)小鋼尺3m4把計(jì)算機(jī)聯(lián)想ThinkCentre若干數(shù)據(jù)傳輸軟件與GPS接收機(jī)配套若干數(shù)據(jù)處理軟件中海達(dá)HDS2003若干數(shù)據(jù)傳輸線與GPS接收機(jī)配套1根鉛筆HB4支5 已有起始資料情況校園內(nèi)已有供實(shí)習(xí)使用的GPS控制點(diǎn)，標(biāo)石保存完好。已知控制點(diǎn)坐標(biāo)：G24，G42。點(diǎn)名XYHG24*G42*6 坐標(biāo)系統(tǒng)a.平面坐標(biāo)系統(tǒng)：GPS坐標(biāo)為WGS-84坐標(biāo)系；b.高程系統(tǒng)：1985國(guó)家高程基準(zhǔn)；c.時(shí)間系統(tǒng)：采用北京GTM+8時(shí)區(qū)時(shí)間系統(tǒng)。7 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)7.1 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則7.1.1 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)原則a.G

4、PS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際需要和交通狀況，作業(yè)時(shí)的衛(wèi)星狀況，預(yù)期達(dá)到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。b.GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過(guò)獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。c.GPS網(wǎng)的點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求通視，但應(yīng)考慮常規(guī)測(cè)量方法加密時(shí)的應(yīng)用，每點(diǎn)應(yīng)有一個(gè)以上通視方向。d.在可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于三個(gè)，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。e.GPS網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程。C級(jí)網(wǎng)每隔36點(diǎn)

5、聯(lián)測(cè)一個(gè)高程點(diǎn)，D和E級(jí)網(wǎng)視具體情況確定聯(lián)測(cè)點(diǎn)數(shù)。A和B級(jí)網(wǎng)的高程聯(lián)測(cè)分別采用三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的方法；C至E級(jí)網(wǎng)可采用等外水準(zhǔn)或與其精度相當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。7.1.2 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)a.GPS網(wǎng)網(wǎng)形：三角形網(wǎng)，如下圖1所示：b.觀測(cè)作業(yè)方式：邊連式；c.平均設(shè)站數(shù)：2 ；圖1 GPS網(wǎng)網(wǎng)形概略圖7.2 GPS網(wǎng)的密度設(shè)計(jì)在GPS方案設(shè)計(jì)時(shí)，一般首先根據(jù)測(cè)量任務(wù)書(shū)提出的GPS網(wǎng)的密度和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，再結(jié)合規(guī)范(工程測(cè)量規(guī)范)規(guī)定并現(xiàn)場(chǎng)踏勘具體確定各點(diǎn)間的連接方法，各點(diǎn)設(shè)站觀測(cè)的次數(shù)、時(shí)間長(zhǎng)短等布網(wǎng)觀測(cè)方案。各種不同的任務(wù)要求和服務(wù)對(duì)象，對(duì)GPS點(diǎn)的分布要求也不同。對(duì)于一般城市和工程測(cè)量布設(shè)點(diǎn)的密度主要

6、滿足測(cè)圖加密和工程測(cè)量的需要，平均邊長(zhǎng)一般在幾公里以內(nèi)。表2 GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間距離 (km)級(jí)別項(xiàng)目二等三等四等一級(jí)二級(jí)相鄰點(diǎn)平均距離94.5210.5閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)681010107.3 GPS控制網(wǎng)的選點(diǎn)a.點(diǎn)位的選擇應(yīng)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求，并有利于其他測(cè)量手段進(jìn)行擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)；b.點(diǎn)位的基礎(chǔ)應(yīng)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，易于長(zhǎng)期保存，并應(yīng)有利于安全作業(yè)；c.周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開(kāi)闊，被測(cè)衛(wèi)星的地平高度角應(yīng)大于15°；d.點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站等），其距離不小于200m并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線其距離不得小于50m；e.附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號(hào)的物體或產(chǎn)生多

7、路徑效應(yīng)的環(huán)境；f.交通應(yīng)便于作業(yè)；g.充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)及其標(biāo)石和覘標(biāo)。7.4 埋石控制點(diǎn)為原有控制點(diǎn)，其埋石情況如下圖2所示：圖2 GPS控制點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)圖1-土面 2-素土 3-貧混凝土8 制定觀測(cè)計(jì)劃根據(jù)實(shí)際作業(yè)的進(jìn)展情況，及時(shí)調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃和調(diào)度命令。表3 GPS測(cè)量作業(yè)調(diào)度表 作業(yè)組接收機(jī)型號(hào)時(shí)段1時(shí)段2時(shí)段3時(shí)段4時(shí)段5測(cè)站點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)第一組9254G24G24G42G42D07第二組9252G06G06G29G01G01第三組9177G09G54G54G54G09第四組9624G20G35G35G24G249 靜態(tài)外業(yè)觀測(cè)9.1 外業(yè)基本要求a各級(jí)測(cè)量作業(yè)基

8、本技術(shù)要求：表4 各級(jí)GPS測(cè)量基本技術(shù)要求規(guī)定 級(jí)別項(xiàng)目AAABCDE衛(wèi)星截止高度角101015151515同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)444444有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)20209644觀測(cè)時(shí)段數(shù)106421.61.6PDOP值< 6< 6< 6< 6< 6< 6b觀測(cè)組必須嚴(yán)格遵守調(diào)度命令，按規(guī)定時(shí)間同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星。當(dāng)沒(méi)按計(jì)劃到達(dá)點(diǎn)位時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知其它各組，并經(jīng)觀測(cè)計(jì)劃編制者同意對(duì)時(shí)段作必要調(diào)整，觀測(cè)組不得擅自更改觀測(cè)計(jì)劃。c一個(gè)時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中嚴(yán)禁進(jìn)行以下操作：關(guān)閉接收機(jī)重新啟動(dòng)；進(jìn)行自測(cè)試（發(fā)現(xiàn)故障除外）；改變接收設(shè)備預(yù)置參數(shù)等；改變天線位置；按關(guān)閉和刪除文件功能

9、等。d觀測(cè)期間作業(yè)員不得擅自離開(kāi)測(cè)站，并應(yīng)防止儀器受震動(dòng)和被移動(dòng)，要防止人員或其它物體靠近、碰動(dòng)天線或阻擋信號(hào)。e在作業(yè)過(guò)程中，不應(yīng)在天線附近使用無(wú)線電通訊。當(dāng)必須使用時(shí)，無(wú)線電通訊工具應(yīng)距天線10m以上。雷雨過(guò)境時(shí)應(yīng)關(guān)機(jī)停測(cè)，并卸下天線以防雷擊。9.2 外業(yè)觀測(cè)記錄要求a測(cè)站名的記錄，測(cè)站名應(yīng)符合實(shí)際點(diǎn)位；b時(shí)段號(hào)的記錄，時(shí)段號(hào)應(yīng)符合實(shí)際觀測(cè)情況；c接收機(jī)號(hào)的記錄，應(yīng)如實(shí)反映所用接收機(jī)的型號(hào)；d起止時(shí)間的記錄；e天線高的記錄，觀測(cè)前后量取天線高的互差應(yīng)在限差之內(nèi)，取平均值作為最后結(jié)果，精確至0.001m；f測(cè)量手簿必須使用鉛筆在現(xiàn)場(chǎng)按作業(yè)順序完成記錄，字跡要清楚、整齊美觀，不得連環(huán)涂改、轉(zhuǎn)抄

10、。如有讀、記錯(cuò)誤，可整齊劃掉，將正確數(shù)據(jù)寫(xiě)在上面并注名原因。g嚴(yán)禁事后補(bǔ)記或追記，并按網(wǎng)裝訂成冊(cè)，交內(nèi)業(yè)驗(yàn)收。9.3 靜態(tài)數(shù)據(jù)傳輸與備份用數(shù)據(jù)傳輸線正確連接GPS接收機(jī)和計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)線不應(yīng)有扭曲，接口應(yīng)直插直拔，不應(yīng)有扭轉(zhuǎn)。a及時(shí)將當(dāng)天觀測(cè)記錄結(jié)果錄入計(jì)算機(jī)，并拷貝成一式兩份；b數(shù)據(jù)文件備份時(shí)，宜以觀測(cè)日期為目錄名，各接收機(jī)為子目錄名，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件存入其子目錄下。存放數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)器應(yīng)制貼標(biāo)簽，標(biāo)明文件名，網(wǎng)名、點(diǎn)名、時(shí)段號(hào)和采集日期、測(cè)量手簿應(yīng)編號(hào)；c制作數(shù)據(jù)文件備份時(shí)，不得進(jìn)行任何剔除或刪改，不得調(diào)用任何對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施重新加工組合的操作指令。d數(shù)據(jù)在備份后，宜通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件轉(zhuǎn)換至RINE

11、X通用數(shù)據(jù)格式，以便與各類商用數(shù)據(jù)處理軟件兼容。10 靜態(tài)數(shù)據(jù)處理10.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)處理任務(wù)a.利用Torinex4,將*.sth格式的觀測(cè)文件轉(zhuǎn)化為rinex格式；b.利用中海達(dá)后處理軟件HDS2003中文版進(jìn)行基線解算及網(wǎng)平差；c.成果輸出。10.2 數(shù)據(jù)處理的具體事項(xiàng)10.2.1 基線解算及其質(zhì)量檢驗(yàn)a.基線解算以雙差固定解作為最終結(jié)果，雙差固定解的可靠性由以下兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判別，即固定解的單位權(quán)中誤差（Rms）和整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio），其檢驗(yàn)值見(jiàn)表5。根據(jù)表5判別時(shí)，Rms必須首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。b.同步多邊形閉合差檢驗(yàn)對(duì)于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解

12、，其同步時(shí)段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差不宜超過(guò)表6的規(guī)定。對(duì)于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時(shí)段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差要求檢核。同步時(shí)段中的多邊形同步環(huán)，可不重復(fù)檢核。表5 靜態(tài)GPS基線固定解可靠性判別表基線長(zhǎng)度（km）551010Rms(m)0.0100.0120.015Ratio2.52.12.0表6 同步環(huán)坐標(biāo)分量及環(huán)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差的規(guī)定（1×10-6）等級(jí)限差類型E級(jí)坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差6.0環(huán)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差10.0c.重復(fù)基線邊檢驗(yàn)重復(fù)基線的長(zhǎng)度較差不宜超過(guò)下式的規(guī)定：式中：為E級(jí)GPS控制網(wǎng)規(guī)定的精度

13、（按實(shí)際平均邊長(zhǎng)計(jì)算）。（4）獨(dú)立環(huán)閉合差檢驗(yàn)無(wú)論采用單基線模式或多基線模式解算基線，都應(yīng)在整個(gè)GPS網(wǎng)中選取的獨(dú)立基線構(gòu)成獨(dú)立環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)閉合差應(yīng)符合下式的規(guī)定： 式中: n:為閉合環(huán)邊數(shù) :為E級(jí)GPS控制網(wǎng)規(guī)定的精度（按實(shí)際平均邊長(zhǎng)計(jì)算）。10.2.2 GPS網(wǎng)平差a.起算數(shù)據(jù)與坐標(biāo)系統(tǒng)首先要了解測(cè)區(qū)中央子午線經(jīng)度，起算數(shù)據(jù)的帶號(hào)，采用的坐標(biāo)系等。中央子午線經(jīng)度為121°，故采用1980西安坐標(biāo)系，取中央子午線經(jīng)度L0121°的3°帶高斯投影。即有：參考橢球?yàn)榭死鞣蛩够鶛E球，長(zhǎng)半徑a=6378245m，扁率=1/298.257；中央子

14、午線經(jīng)度L0121°0000。高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。b.三維無(wú)約束平差當(dāng)GPS基線各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)符合要求時(shí)，應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其協(xié)方差陣作為觀測(cè)信息，以一個(gè)點(diǎn)的WGS84系三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的三維無(wú)約束平差。當(dāng)超限時(shí)，可認(rèn)為該基線或其附近存在粗差基線，應(yīng)采用軟件提供的方法或人工方法剔除粗差基線，直至符合上式要求。c.二維約束平差在無(wú)約束平差確定的有效觀測(cè)量基礎(chǔ)上，以起算數(shù)據(jù)中提供的已知點(diǎn)作為強(qiáng)制約束的固定值，進(jìn)行二維約束平差。平差結(jié)果就輸出各GPS控制點(diǎn)在前述的坐標(biāo)系統(tǒng)中的二維平面坐標(biāo)，基線向量改正數(shù)，基線邊長(zhǎng)、方位以及坐標(biāo)、基線邊長(zhǎng)、方位的精度信息，轉(zhuǎn)換參數(shù)及其精度信息。約束平差中，應(yīng)將已知坐標(biāo)點(diǎn)組合成不同的約束條件，以發(fā)現(xiàn)作為約束的已知坐標(biāo)與GPS網(wǎng)不兼容（即約束平差結(jié)果嚴(yán)重扭曲GPS無(wú)約束平差結(jié)果的精度）。11 提交的成果a.GPS控制網(wǎng)圖；b.平差報(bào)告及成果表；c.外業(yè)觀測(cè)記錄；d.GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)；e.實(shí)習(xí)報(bào)告。附錄附錄:1：GPS外業(yè)觀測(cè)手簿 工程GPS外業(yè)觀測(cè)手簿 觀測(cè)者姓名 日 期 年 月 日測(cè) 站 名 測(cè) 站 號(hào) 時(shí)段號(hào) 天 氣狀 況 測(cè)站近似坐標(biāo)：經(jīng)度：E ° 緯度：N ° 高程： 本測(cè)站為 新點(diǎn) 等大地點(diǎn) 等水準(zhǔn)點(diǎn) 記錄時(shí)間：北京時(shí)間