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1、龙岩学院资源工程学院毕业论文 题 目：GPS在控制测量中的应用专 业： 测绘工程 班 级： 2011测绘1班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 高级实验师 资源工程学院资源工程学院 测绘工程专业【摘要】 GPS全球卫星定位系统，目前已经在各个领域得到了越来越广泛的应用，GPS是随着现代科学技术的迅速发展而发展的，它的出现给各种工程测量领域带来了革命性的飞跃，研究GPS在现代控制测量中的应用主要包括GPS在大地控制测量中的运用主要涉及到GPS定位系统的定位原理、运用GPS建立测量控制网的原理、运用GPS建立测量控制网的方法技术，介绍静态观测、外业数据采集、GPS数据处理、RTK在图根控制测
2、量中的应用以及使用的方法。最后讲述GPS使用方法和注意事项等。【关键词】GPS(RTK)；控制测量；数据采集；数据处理 1目录1. 绪论31.1 定位系统 31.2 我国的GPS大地控制网32. GPS卫星原理及测量分类32.1 GPS卫星原理论述32.2 GPS测量方式的分类33. GPS静态数据采集与分析33.1 GPS控制点的埋设以及网的布设33.1.1控制点的布设33.2 控制网观测环的布设53.3 GPS静态观测数据的采集63.3.1控制点的静态观测63.3.2 观测步骤73.4. E级GPS控制点测量技术要求74. GPS数据处理84.1基线解算84.1.1观测值的处理84.1.2
3、基线解算84.2 GPS数据处理过程84.2.1 原始观测数据的读入84.2.2 外业原始数据的检查与修改94.2.3解算基线的控制参数94.2.4 基线解算94.2.5 基线质量的检验94.2.6 平差94.2.7 成果转化94.2.8 成果95. GPS在控制测量中的应用105.1 RTK在控制测量中的应用105.1.1 RTK在控制测量中的应用 105.1.2 RTK的基本工作原理105.1.3 工程应用及精度分析 115.1.4 RTK在图根导线测量中的优缺点：125.1.5 具体作业流程125.2 RTK图根控制测图相关数据125.2.1 图根控制点成果表126. 使用GPS仪器作业
4、时的注意事项137.总结13致谢语148.参考文献15161. 绪论1.1 定位系统 目前全球共有四大定位系统：(1)美国的GPS定位系统 (2)欧洲的Galileo系统 (3)俄罗斯的GLONASS系统 (4)我国的北斗号系统1。这些全球定位系统的结构都由以下三部分构成：(1)地面控制部分;(2)空间部分；(3)用户装置部分，虽然各定位系统主要特征不同但是都能提供全天候、连续、实时、高精度、三维坐标以及时间数据2。1.2 我国的GPS大地控制网中国国家A级由27个点构成，B级GPS大地控制网由818个点构成（含GPS A级网），国家GPS一、二级网共553个GPS站点。在中国大陆境内均匀地分
5、布了A级和B级控制点，A级边长平均为680km，B级边长为平均为164.8km。 GPS一、二级网，由总参测绘局与1991-1997年布测，均匀分布于全国，总体结构为全面连续网3。其中一级网44个站点，于1991-1992年观测，均匀分布在全国；除南海诸岛外，其余各点均为国家天文大地网点，同时也是水准点与水准直接连测点。二级网在一级网的基础上布设，由534个点组成，均匀分布于我国，是一级网的加密。2. GPS卫星原理及测量分类2.1 GPS卫星原理论述1） GPS 是以卫星基本三角定位为原理，GPS 接收装置测量卫星的距离是通过测量无线电信号的传输时间来完成的，从而判断出卫星的位置4。 2）
6、GPS利用空间分布的卫星以及卫星与地面点的距离交会测算出地面点的三维位置，这就是GPS的定位原理5。简单的说，GPS定位原理其实就是一种空间的距离交会原理。2.2 GPS测量方式的分类GPS静态测量，是GPS接收机的位置在跟踪GPS卫星的过程中是保持不变的，接收机非常准确地利用已经知道的卫星在轨位置，然后测量GPS信号从卫星到接收机的传播时间，以此计算出接收机天线的位置。GPS动态测量，是在测量过程中需要通过不断的移动，直到到达所要测量的位置，这样才能获得所需数据。GPS测量能提供所需要的坐标，运动目标的三维速度信息和时间信息6。3. GPS静态数据采集与分析3.1 GPS控制点的埋设以及网的
7、布设3.1.1控制点的布设首先，在内业利用遥感影像图对整个测区进行一个大致的选点。E级GPS 按GPS规范的要求进行布设，每平方公里设计点数不小于4点，平均边长约1000m，布网时侧重于中心镇区、工业园区的居民地部分及国道、省道两旁，并应控制整个测区。（1）实地勘踏选点人员应熟悉GPS点位的要求，选点之前应仔细阅读设计书的规范，目的是为了找到最佳GPS点位。（2）内页人员选择GPS待定点时，应该预先在影像图上设计好，各级的GPS控制点之间，应该保证至少有一个能够通视的方向。（3）外业人员选点时点位尽可能选在水泥路面地上或者比较稳定的大岩石上，这样就能使控制点长期存在不易被人为损坏，选点的时候尽
8、量选容易发现的地方，易于接下来的工作。同时应满足水准要求。（4）点位应选在易于架设仪器，视野开阔的较高地方，这样就能以减少GPS信号被高大的树木遮挡。（5）外业人员实地勘踏点位时应尽可能的避免高压线路、无线电发射塔和电信基站，这样就能尽量避免电磁场对GPS信号的干扰。（6）点位附近不要有一些很强烈反射卫星信号的高层建筑物，这样就能尽可能的减弱多路径效应对控制点精度的影响。（7）充分利用符合要求的已有控制点。（8）GPS点位选定后，应绘制点之记，点之记样式参见附录一。E级GPS点只提供展点图，不作点之记。 附录一 埋石点的埋设规格见下图：（单位：cm）E级普通标石 （9）控制点中心标志要求：E级
9、GPS点中心标志采用不锈钢标志，制有中文“E级”字样。（10）埋设实例如下图： 图3-1泥地水泥桩图3-2水泥地埋设铁盘3.2 控制网观测环的布设GPS观测环分为同步环和异步环，同步环的连接方式又分为点连式和边连式，由于在实地大面积控制网布设时同步环边连式会有异步环，虽然精度更高但是会加大静态观测的工作量，所以一般采用同步环的混连式以便提高工作效率，但是要尽量少出现异步环以提高观测精度。3.3 GPS静态观测数据的采集3.3.1控制点的静态观测外业操作步骤如下（单指某个测站的操作）：1）安装仪器，先把基座对中、整平、量仪器高，一般在三个方向要求分别量取三次，取平均作为测前接收机天线高，三次取值
10、规范要求不超过3mm，然后安装上接收天线；测量天线高。 2）听从组织者安排各组员同时间开机。 3）观测员需要仔细填写外业观测手簿（详细见表3-2）。 4)外业作业人员应该在接收机开机后几分钟注意接收机各个指示灯的状态，时不时查看接收机电量情况，确定接收机是否处于正常工作状态。在静态观测的四十分钟过程中，要防止无关人员及动物在仪器附近走动以免发生仪器损坏和由于仪器被触碰导致重新观测等。观测过程中的仪器出现任何异常情况都要记录在手簿中并向负责人汇报。 5）关机，量取天线高，把关机时间及天线高记录到手簿。6）收仪器，如果该站为不动站则不收仪器，等候其他组员转移下个站点，同时间开机。注意：7）观测期间
11、由于天气恶劣，外业作业人员应关闭接收机，防止损坏。8）不能在旁边使用对讲机,以免影响仪器信号接收从而使数据出差错。 在数据观测完需要将每一次的观测数据做成观测手簿如下：表3-2 GPS外业观测手簿观测者姓名： 刘磊 日 期： 2015 年 2 月 10 日测 站 名： JE07 时段号： 3 天气状况： 多云 近似坐标：经度：E 119 28 纬度：N 25 14 高程： 55.122 （m）本GPS点为 E级GPS 待定点 等大地点 等水准点 记录时间：北京时间 UTC 区时开始时间： 10:20 结束时间： 13:20 接收机型号： HD-8200G 天线号： 0717883 天线高： 1
12、. 1.702 2. 1.701 平均值： 1.702 观测状况记录1电池电压： 2 （块条）2接收卫星号： 3信噪比（SNR）： 4故障情况： 无 5备 注： 观测该站时，晴天数据质量较好 3.3.2 观测步骤1）如下图：20、21、22、23均为同步环这四个环以点连式和边连式围成一个异步环，我们按照图上（1）（2）（3）（4）为顺序先从22号环开始观测，6名观测人员分别在JE95、JE96、JE97、JE98、JE88、JE89上观测以最后开机的时间人员为准同步观测一个小时，时间到后，JE95、JE96点不动其余搬往(2)号环，方法和第一环一样，到时JE92、JE94不动再观测20号环，观测(4)号环时JE79不动，按照这个规律一个个环观测。观测时应该选出一名小组长，各观测人员把开机时间和点号汇报到小组长处由小组长统一调度，让观测有条不紊的进行。图3-3混连式观测环3.4. E级GPS控制点测量技术要求以C、D级GPS点为基础，采取边连式的形式布设E级GPS网（点）。E级GPS测量采用静态方式观测，其最弱点（相对于起算点）的点位中误差不得超过5cm。如下表3-4：表3-4测量技术要求级别闭合环或复合路线边数相邻点间平均距离E级10条500m观测的基本技术要求项目等级卫星高度角有效卫星数（精态）强度因子PDOP平均重复设站数
