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1、*大学GNSS 数据采集与处理技术设计书课程名称 专 业 班 级 组员姓名 任课教师 GNSS 数据采集与处理技术设计书1目目 录录1 基本概况22 主要任务23 作业依据24 使用的仪器及物品25 已有起始资料情况36 坐标系统37 GPS 控制网的布设 37.1 GPS 网图形设计及设计原则.37.1.1 GPS 网图形设计原则 .37.1.2 GPS 网图形设计 .37.2 GPS 网的密度设计.37.3 GPS 控制网的选点.47.4 埋石 58 制定观测计划59 静态外业观测69.1 外业基本要求 69.2 外业观测记录要求 69.3 静态数据传输与备份 710 静态数据处理.710
2、.1 静态数据处理任务 .710.2 数据处理的具体事项 .710.2.1 基线解算及其质量检验710.2.2 GPS 网平差 911 提交的成果.9附录.10GNSS 数据采集与处理技术设计书2GNSS 数据采集与处理技术设计书1 基本概况*大学北校区位于*省*市*新城，校园地势整体平坦，校内绿化面积较大，校园环境优美，周末时间人流量较少。2 主要任务进行 GPS 外业静态测量，并进行数据处理，建立二级 GPS 控制网。3 作业依据a 全球定位系统 GPS 测量规范 GB/T 18314-2009；b.工程测量规范 GB 50026-2007；c.全球定位系统城市测量技术规程 CJJ73-2
3、010；d.测绘成果质量检查与验收 GB/T 24356-2009。4 使用的仪器及物品表 1 仪器及物品列表仪器及物品名称型号/规格数量GPS 接收机（含基座）南方灵锐 s864 台脚架大4 个小钢尺3m4 把计算机联想 ThinkCentre若干数据传输软件与 GPS 接收机配套若干数据处理软件中海达 HDS2003若干数据传输线与 GPS 接收机配套1 根铅笔HB4 支GNSS 数据采集与处理技术设计书35 已有起始资料情况校园内已有供实习使用的 GPS 控制点，标石保存完好。已知控制点坐标：G24，G42。点名XYHG24*G42*6 坐标系统a.平面坐标系统：GPS 坐标为 WGS-
4、84 坐标系；b.高程系统：1985 国家高程基准；c.时间系统：采用北京 GTM+8 时区时间系统。7 GPS 控制网的布设7.1 GPS 网图形设计及设计原则7.1.1 GPS 网图形设计原则a.GPS 网应根据测区实际需要和交通状况，作业时的卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。b.GPS 网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。c.GPS 网的点与点之间不要求通视，但应考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。d.在可能条件下，新布设的 GPS 网应与附近已有的
5、GPS 点进行联测；新布设的 GPS 网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定 GPS 网与原有网之间的转换参数。e.GPS 网点，应利用已有水准点联测高程。C 级网每隔 36 点联测一个高程点，D 和 E 级网视具体情况确定联测点数。A 和 B 级网的高程联测分别采用三、四等水准测量的方法；C 至 E 级网可采用等外水准或与其精度相当的方法GNSS 数据采集与处理技术设计书4进行。7.1.2 GPS 网图形设计a.GPS 网网形：三角形网，如下图 1 所示：b.观测作业方式：边连式；c.平均设站数：2 ；图 1 GPS 网网形概略图7.2
6、GPS 网的密度设计在 GPS 方案设计时，一般首先根据测量任务书提出的 GPS 网的密度和经济指标，再结合规范(工程测量规范)规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。各种不同的任务要求和服务对象，对 GPS 点的分布要求也不同。对于一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长一般在几公里以内。表 2 GPS 网中相邻点间距离 (km)级别项目二等三等四等一级二级相邻点平均距离94.5210.5闭合环或附合路线的边数681010107.3 GPS 控制网的选点a.点位的选择应符合技术设计要求，并有利于其他测量手段进行扩展与
7、联测；GNSS 数据采集与处理技术设计书5b.点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并应有利于安全作业；c.周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于 15；d.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 并应远离高压输电线其距离不得小于 50m；e.附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体或产生多路径效应的环境；f.交通应便于作业；g.充分利用符合要求的旧有控制点及其标石和觇标。7.4 埋石控制点为原有控制点，其埋石情况如下图 2 所示：图 2 GPS 控制点标石埋设图1-土面 2-素土 3-贫混凝土8 制定观测计划根据实际作业的进展情况，及
8、时调整观测计划和调度命令。表 3 GPS 测量作业调度表 时段 1时段 2时段 3时段 4时段 5 作业组接收机型号测站点测站点测站点测站点测站点第一组9254G24G24G42G42D07GNSS 数据采集与处理技术设计书6第二组9252G06G06G29G01G01第三组9177G09G54G54G54G09第四组9624G20G35G35G24G249 静态外业观测9.1 外业基本要求a各级测量作业基本技术要求：表 4 各级 GPS 测量基本技术要求规定 级别项目AAABCDE卫星截止高度角101015151515同时观测有效卫星数444444有效观测卫星总数20209644观测时段数1
9、06421.61.6PDOP 值 6 6 6 6 6 6b观测组必须严格遵守调度命令，按规定时间同步观测同一组卫星。当没按计划到达点位时，应及时通知其它各组，并经观测计划编制者同意对时段作必要调整，观测组不得擅自更改观测计划。c一个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动；进行自测试（发现故障除外） ；改变接收设备预置参数等；改变天线位置；按关闭和删除文件功能等。d观测期间作业员不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，要防止人员或其它物体靠近、碰动天线或阻挡信号。e在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时，无线电通讯工具应距天线 10m 以上。雷雨过境时应关机停
10、测，并卸下天线以防雷击。9.2 外业观测记录要求a测站名的记录，测站名应符合实际点位；GNSS 数据采集与处理技术设计书7b时段号的记录，时段号应符合实际观测情况；c接收机号的记录，应如实反映所用接收机的型号；d起止时间的记录；e天线高的记录，观测前后量取天线高的互差应在限差之内，取平均值作为最后结果，精确至 0.001m；f测量手簿必须使用铅笔在现场按作业顺序完成记录，字迹要清楚、整齐美观，不得连环涂改、转抄。如有读、记错误，可整齐划掉，将正确数据写在上面并注名原因。g严禁事后补记或追记，并按网装订成册，交内业验收。9.3 静态数据传输与备份用数据传输线正确连接 GPS 接收机和计算机，数据
11、线不应有扭曲，接口应直插直拔，不应有扭转。a及时将当天观测记录结果录入计算机，并拷贝成一式两份；b数据文件备份时，宜以观测日期为目录名，各接收机为子目录名，把相应的数据文件存入其子目录下。存放数据文件的存储器应制贴标签，标明文件名，网名、点名、时段号和采集日期、测量手簿应编号；c制作数据文件备份时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。d数据在备份后，宜通过数据处理软件转换至 RINEX 通用数据格式，以便与各类商用数据处理软件兼容。10 静态数据处理10.1 静态数据处理任务a.利用 Torinex4,将*.sth 格式的观测文件转化为 rinex 格式；b.
12、利用中海达后处理软件 HDS2003 中文版进行基线解算及网平差；c.成果输出。10.2 数据处理的具体事项10.2.1 基线解算及其质量检验GNSS 数据采集与处理技术设计书8a.基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），其检验值见表 5。根据表 5 判别时，Rms 必须首先符合要求，而Ratio 值越大表示固定值越可靠。b.同步多边形闭合差检验对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过表 6 的规定。对于采用不同数学模型的基线解，其
13、同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。同步时段中的多边形同步环，可不重复检核。表 5 静态 GPS 基线固定解可靠性判别表基线长度（km）551010Rms(m)0.0100.0120.015Ratio2.52.12.0表 6 同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（110-6）等级限差类型E 级坐标分量相对闭合差6.0环线全长相对闭合差10.0c.重复基线边检验重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：22ds式中：为 E 级 GPS 控制网规定的精度（按实际平均边长计算）。（4）独立环闭合差检验无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个 GP
14、S 网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：GNSS 数据采集与处理技术设计书9式中: n:为闭合环边数 nnnnszyx3333:为 E 级 GPS 控制网规定的精度（按实际平均边长计算）。10.2.2 GPS 网平差a.起算数据与坐标系统首先要了解测区中央子午线经度，起算数据的带号，采用的坐标系等。中央子午线经度为 121，故采用 1980 西安坐标系，取中央子午线经度 L0121的 3带高斯投影。即有：参考椭球为克拉索夫斯基椭球，长半径a=6378245m，扁率 =1/298.257；中央子午线经度 L01210000。高程系统采用 1985
15、国家高程基准。b.三维无约束平差当 GPS 基线各项质量检验符合要求时，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其协方差阵作为观测信息，以一个点的 WGS84 系三维坐标作为起算依据，进行 GPS 网的三维无约束平差。当超限时，可认为该基线或其附近存在粗差基线，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合上式要求。c.二维约束平差在无约束平差确定的有效观测量基础上，以起算数据中提供的已知点作为强制约束的固定值，进行二维约束平差。平差结果就输出各 GPS 控制点在前述的坐标系统中的二维平面坐标，基线向量改正数，基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息，转换参数及其精度信息。约束平差中，应将已知坐标点组合成不同的约束条件，以发现作为约束的已知坐标与 GPS 网不兼容（即约束平差结果严重扭曲 GPS 无约束平差结果的精
