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1、第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系第6讲GPS静态测量李永川1第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系作业过程2第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系问题（1）GPS点的选择有哪些要求？它和导线点的选择要求有哪些不同？（2）名词解释：同步观测、同步网、同步环、异步网、异步环、独立基线、星历预报。（3）同步网以哪些连接方式构成了异步网？（4）制定外业观测计划包括哪些内容？3第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1准备资料（1）测量任务书（2）测区地形图或平面图（3）测区已知控制点点之记（4）测区已知控制点坐标（5）技术规范全球定位系统GP
2、S测量规范GB/T18314-2009（简称规范）全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97（简称规程）公路全球定位系统（GPS）测量规范JTJ/C066-984第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系2踏勘选点由于GPS测量中不要求测站之间相互通视，网的图形结构也比较灵活，所以选点的野外工作比较简便。在选点工作开始之前，必须搜集测区的有关资料，例如已有的小比例尺地形图（1：1万1：10万）、行政区划图和已有的测绘成果资料。要充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象及原有控制点等情况。5第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系2.1GPS选点要求（1）点位
3、应选设在易于安置接收设备和便于操作的地方，视野应开阔。被测卫星的地平高度角一般应大于1015，以减弱对流层折射影响。（2）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等，其距离不得小于200m；并应远离高压输电线，其距离不得小于50m），以避免周围磁场对GPS卫星信号的干扰。（3）点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体（接打手机、对讲机最好在10m以外），并尽量避免大面积水域，以减弱多路径误差的影响。（4）点位应选在交通方便的地方，以便用其他测量手段联测或扩展。（5）地面基础稳定，利于点位保存。（6）应充分利用符合要求的旧有控制点。6第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系n选
4、点人员在实地选定的点位上，打一木桩或以其它方式加以标定，同时树立测旗，以便埋石及观测人员能迅速找到点位，开展后续工作。选点人员还应按技术设计的要求，最后确认该点是否进行水准联测，并应实地踏勘水准路线，提出有关建议。n点周围有高于10的障碍物时；应用平板仪和罗盘仪绘制点的环视图。测区选点完成后，还应绘制GPS网选点图。2.2选点作业7第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系2.3GPS点标志和标石埋设n中心标石是地面GPS点的永久性标志，为了长期使用GPS测量成果，点的标石必须稳定、坚固以利长期保存和利用。n各等级GPS点的标石用混凝土灌制。一般普通标石分上标石和下标石两层，其上均设
5、有金属的中心标志。n埋设标石时，须使各层标志中心在同一铅垂线上，其偏差不得大于2mm。新埋标石时，应依法办理征地手续和测量标志委托保管书。8第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3布设GPS控制网GPS定位网设计及外业测量的主要技术依据是测量任务书和测量规范。测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件；而测量规范则是国家测绘管理部门制定的技术法规。9第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.1GPS网的精度分级nGPS网的精度设计精度指标通常是以相邻点间弦长的标准差来表示，即用GPS边长的固定误差a和比例误差b表示在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设，
6、或布设同级全面网。10第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.2GPS点的密度规范和规程对GPS网中两相临点间距离视其需要作出了规定：相邻点间最小距离应为平均距离的1/21/3；最大距离应为平均距离的23倍。11第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.3技术设计中应考虑的因素（1）测站因素n同测站布设有关的技术因素有：网点的密度；网的图形结构；时段分配、重复设站和重合点的布置等。（2）卫星因素n同观测对象卫星有关的一些因素有：卫星高度角与观测卫星的数目；图形强度因子；卫星信号质量。大部分接收机具有解码并记录来自卫星的广播星历表的能力。（3）仪器因素n同仪器有关的
7、一些因素有：接收机，用于相对定位至少应有两台；天线质量；记录设备。（4）后勤因素n后勤保障方面的因素有：使用的接收机台数、来源和使用时间；各观测时段的机组调度；交通工具和通讯设备的配置等。12第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.4GPS网的布网原则（1）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。（2）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。（3）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
8、一个以上通视方向。（4）在可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的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。（5）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进行。13第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.5GPS网的联测设计n联测点应是下列几种点之一：测区内现有的最高等级的常规地面控制点；地方坐标系中控制网
9、定位、定向的起算点；联接国家坐标系和地方坐标系的联接点；水准点。n为了更好地解决GPS网与地面网两者成果的转换问题，应有更多的联测点。分析研究和作业实践表明，一个GPS网应联测35个精度较高、分布合理的地面点作为GPS网的一部分。当测区较大时，还应适当增加联测点。14第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.5GPS网的联测设计nGPS网一般是求得测站点的三维坐标，其中高程为大地高，而实际应用的高程系统为正常高系统。为此，通常是在GPS网中施测或重合少量的几何水准点，用数值拟合法拟合出测区的似大地水准面，继而内插出其它GPS点的高程异常，再求出其正常高。n根据研究，在平原地区布测
10、的GPS网中，只要用三等实测或重合全网五分之一GPS点的几何水准，用数值拟合法求定GPS点的正常高，即可代替四等水准测量。所实测的水准点，大部分应布设在网的周围点上，少量放在网的中间，以求获得最佳效果。15第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系GPS网技术设计依据nGPS网技术设计依据GPS测量规范（规程）和测量任务书FGPS网技术设计依据的规范（规程）（1）2009年国家质量技术监督局发布的国家标准全球定位系统（GPS）测量规范，以下简称国标（GB）；（2）1998年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规程，以下简称规程；（3）1992年国家测绘局发布的测绘行业标准全球
11、定位系统（GPS）测量规范，以下简称规范；（4）各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其它GPS测量规程或细则。16第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系GPS网技术设计依据nGPS网技术设计依据GPS测量规范（规程）和测量任务书F测量任务书测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性的，它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求，提交成果资料的项目和时间，完成任务的经济指标等。17第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.6GPS网的图形设计【重点及难点】p在GPS网的技术设计时，必须明确GPS成果所采用的
12、坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。pGPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。主要指确定网的位置基准问题。p大中城市GPS控制网应与附近3个以上的国家控制点联测。小城市或工程控制可以联测23个点。18第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.6GPS网的图形设计p当投入作业的接收机数目在两台或多于两台时，就可以在同一时段内，几个测站上的接收机同步观测共视卫星，这种观测过程称为同步观测。p由同步观测边所构成的几何图形称为同步网。其中，三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环称为同步观测环，简称同步环。不同的接收机数量决定了同步网的网形结构。19第
13、6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.6GPS网的图形设计p在同步观测之后，经过数据处理，同步网中每两个点之间就会形成一条基线向量。p所谓基线向量就是利用由两台或两台以上的接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值通过参数估计的方法所计算出的两两接收机间的三维坐标差。p若只考虑基线向量的大小而不考虑方向，基线向量就简称为基线。若同步网的点数为m，则网中同步边（基线）总数为在S条基线中，只有m-1条独立基线，其余基线均可由独立基线推算而得，属于非独立基线。同一条基线，其直接解算结果与独立基线推算所得结果之差，就产生了所谓坐标闭合差条件，用它可评判同步网的观测质量。20第6讲：GP
14、S静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系3.6GPS网的图形设计p同步网是GPS网的一个单元。p由多个同步网相互连接构成了完整的GPS网，这个网也称异步网。p同步网的不同连接方式会出现不同的异步网的网形结构。异步网中，由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环称为异步观测环，简称异步环。p在异步网中，同步网之间的连接方式有以下三种：p点连式：同步网之间仅有一点相连接的异步网称为点连式异步网。p边连式：同步网间由一条基线边相连接的异步网称为边连式异步网。p混连式：混连式是点连式与边连式的一种混合连接方式。在上述三种连接方案中，点连式工作量最小，但无重复基线检核；边连式工作量最大，检核条件亦最多，结构
15、也最稳定，定位精度较高；混连式比较灵活，工作量与检核条件比较适中。在选择测设方案时，应从所具备的接收机数量和精度、工作量大小、卫星运行状态、测区条件等方面进行权衡。21第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系4星历预报n星历预报：在GPS外业观测之前，利用测站概略经纬度和现有GPS卫星星历所做出的PDOP变化、卫星可见数目、卫星分布、卫星高度角等预报性信息，以供制定外业观测计划时参考。n编制预报表所用概略位置坐标应采用测区中心位置的经纬度。预报时间应选用作业期的中间时间。当测区较大时，作业时间较长时，应按不同时间和地区分段编制预报表，编制预报表所用概略星历龄期不应超过20天（d），
16、否则应重新采集一组新的概略星历。通常可获取历书文件，从而得到卫星星历。n某一瞬间的卫星位置，是由卫星星历提供的。卫星星历的数据来源有广播星历和实测星历两类。22第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系广播星历n广播星历又称预报星历。n广播星历是是根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历，它是卫星电文中所携带的主要信息。n当前从卫星电文中解译出来的星历参数共17个，每小时更换一次。由这17个星历参数确定的卫星位置精度约为2040m，有时可达80m。广播星历的误差对相对定位的影响为110-6。n距离星历更新时间越长，星历误差越大，致使GPS卫星定
17、位精度可能从10m降到200m，甚至更低。n启用全球均匀分布的跟踪网进行测轨和预报，此时由星历参数计算的卫星坐标可能精确到510m。民间所做的星历预报，其数据来源多为广播星历。民间所做的星历预报，其数据来源多为广播星历。23第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系实测星历IGSIGS（国际（国际GPSGPS地球动力学服务）提供精密星历地球动力学服务）提供精密星历n实测星历又称精密星历。n实测星历是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而获得精密星历。n实测星历要在观测后12个星期才能得到（可向美国国家大地测量
18、局（NGS）购买），这对导航和动态定位无任何意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。nGPS卫星是高轨卫星，区域性的跟踪网也能获得很高的定轨精度。所以许多国家和组织都在建立自己的GPS卫星跟踪网开展独立定轨工作。24第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系4.1历书文件的获取方法p历书文件可从美国的网站下载，将其存储为“*.alm”格式（文件名中的*代表文件名，可根据需要命名），每7天更新一次。http:/www.navcen.uscg.gov/gps/almanacs.htmp通常借助GPS数据处理软件进行星历预报。这里以Trimble接收机的商用处理软件TGO为例。25第6讲：
19、GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系4.2利用TGO处理软件进行星历预报典型安装TGO后，星历预报模块也自动安装。执行下拉菜单“功能/planning”命令，弹出planning程序界面（1）测站编辑单击按钮，打开测站编辑器对话框。在测站名列表区输入新站名并输入位置参数，单击确定。位置信息会根据列表自动更新。再设置其它Planning参数(例如,障碍,高度截止角，时间区间等)。单击“应用”添加新测站至内部列表。26第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系4.2利用TGO处理软件进行星历预报（2）导入历书文件将下载的历书文件加载至软件中。27第6讲：GPS静态测量黄河水利职业
20、技术学院测绘工程系4.2利用TGO处理软件进行星历预报（3）查看预报结果查看PDOP变化图，天空图，卫星数三项预报结果，并将其复制到Word文档中，作为星历预报的成果输出。28第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系5制定外业观测计划【重点】根据卫星可见性预报表、参加作业的接收机台数、点位交通情况、GPS网形设计等因素，进行观测纲要设计，其内容包括：a确定测量模式。b选定最佳观测时段。c确定同步观测时段长度及起止时分。d编制观测计划表，填写并下达作业调度命令。e根据实际作业的进展情况，及时调整观测计划和调度命令。29第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系5制定外业观测
21、计划【重点】5.1确定测量模式测量模式的确定主要包括定位方式的确定和控制网网形的确定。如某计划采用静态差分定位，投入3台接收机作业，同步网之间以边连式连接。5.2选定最佳观测时段GPS卫星的观测，是待GPS卫星升离地平线一定的角度才开始的，这个角度就是卫星高度截止角。高度角愈小，愈有利于减小三维位置图形强度因子（PDOP），从而延长最佳观测时间；但是卫星高度角愈小，对流层影响愈显著，测量误差随之增大。在精密定位测量时，卫星高度截止角宜选定在15左右。30第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系5制定外业观测计划【重点】5.3确定同步观测时段长度及起止时分确定同步观测时段长度及起止时
22、分可在技术规范的基础上参考星历预报结果进行。在时段中观测时间符合表中第七项规定的卫星，为有效观测卫星；计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数；观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段；观测时段数1.6，指每站观测一时段，至少60%测站再观测一时段。31第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系5.4编制观测调度表n作业小组应在观测前根据测区地形、交通状况、控制网的大小、精度的高低、仪器的数量、GPS网的设计、星历预报表和测区的天气、地理环境等编制作业调度表，以提高工作效益。32第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系编排作业调度表3
23、 31 12 24 45 56 6案例分析33第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系案例分析根据图1.1.11所示的GPS控制网图形，用3台双频GPS接收机作业，相临点之间的距离约1km，仪器迁移时间约2030分钟，已知接收机的使用序号和天线编号，请回答下列问题。该以什么方式连接？根据下图PDOP值选择最佳的观测时段。根据控制网的图形的观测顺序和观测时间填写GPS观测调度表。34第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系6编写技术设计书35第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系注意事项n不影响GPS网质量的因素网的形状对GPS网的质量没有直接影响36第6讲
24、：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系注意事项n网的结构设计为覆盖面积大或延伸距离远的网布设高等级的框（骨）架网。37第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系注意事项n网的结构设计最简异步环的边数不宜过多。38第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系注意事项n网的结构设计短边应进行同步观测。39第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系注意事项n网的结构设计根据技术规范中要求的重复设站次数，计算最少观测时段数。Smin最少观测时段数R重复设站次数n网的点数，m投入作业的接收机台数。40第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系n某测区欲选择8
25、个GPS控制点，点间距最长为300m，最短为200m，联测2个已知点。投入4台接收机进静态差分定位，试完成下列任务，将结果填入附录3的工作任务单1和2中。布设二级控制网，实地选点，并绘制GPS点之记。绘制GPS网略图。编写GPS外业调度表。任务训练41第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系预习提示（1）新购置的GPS接收机或经过维修后的接收机应进行哪些检验？（2）如何进行一测站GPS外业观测？（3）在外业观测过程中，作业人员应遵守哪些要求？（4）测量手簿记录有哪些要求？（5）什么是RINEX格式？（6）数据存储与管理的要求有哪些？42第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘
26、工程系任务2静态GPS外业观测pGPS外业观测是利用接收机接收来自GPS卫星的无线电信号，它是外业阶段的核心工作，包括准备工作、天线设置、接收机操作、气象数据观测、测站记簿等项内容。1.1接收机检验【难点】nGPS接收机是完成测量定位的关键设备，可根据需要按规范和表规程选用。43第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系最佳GPS接收机具备的条件（1）可靠性高。接收机本身产生的周跳、半周跳和1/4周跳极少。（2）耐用性强。耐用性强表现在平均无故障工作时间上。平均无故障时间（MTBF，meantimebeenwithoutfailure）表征GPS信号接收机的耐用性。美国军用标准定为M
27、TBF13000h。而现行GPS信号接收机的平均无故障时间为500060000h。（3）测量精度高。GPS信号接收机的C/A码测距精度最高达土20cm，最低仅为几米。单频机出厂精度达5mm+210-6D，双频机达到5mm+110-6D。44第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系最佳GPS接收机具备的条件（4）具有同时跟踪测量4颗以上GPS卫星的能力。一台GPS信号接收机，能否同时跟踪和测量多颗GPS卫星，取决于它具有的波道数；其最少不能够低于8个波道，最佳者为24个波道，甚至48个波道（对于双星集成接收机而言）。卫星跟踪性能良好不易失真，最好还具有WAA信号和无线电信标的接收波道
28、。（5）作业适应性强。一台较理想的GPS信号接收机，既能作静态定位，又能作快速静态和动态测量，亦即，既能在高低动态环境条件下作七维状态参数测量，又具有极微弱信号的探测能力和抗客体干扰能力。例如，能够在森林或街区正常作业，又能担任DGPS和GIS任务。45第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系最佳GPS接收机具备的条件（6）具有双频甚至三频的接收能力。单频接收机的制作成本和售价虽较低，但它们不适宜用于过长距离和厘米级精度的DGPS测量。一台理想的GPS信号接收机，应具有双频甚至三频（对于GPSIIF卫星而言）的接收能力。在海、陆、空应用时，都能跟踪全部可见卫星。（7）较低的C/A码
29、测距噪声（10cm）和载波相位噪声（1mm）。（8）具有削弱多路径误差的功能。（9）较高的原始数据率。原始数据率最好是20次/s，在高动态条件下应用。46第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系最佳GPS接收机具备的条件（10）较大的存储器。测地型GPS信号接收机，其内存容量一般为0.580Mbit，它们的存储时间的长短，既取决于GPS定位数据的更新率，又取决于被测GPS卫星的多少。（11）数据处理软件功能强。GPS信号接收机的内置软件，既能解算用户的位置、速度和时间，又能作数据编辑、数据压缩、数据管理、周跳探测及其注记、仪器自诊断及其控制。（12）体积小、功耗低。最好在GPS信号
30、接收机内部安设有锂电池，可供GPS信号接收机在野外作业10h以上。47第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系最佳GPS接收机具备的条件（13）工作温度在4065C之间，以便在炎热和酷寒地区均能工作。n目前的民用GPS设备包括测量型和导航型。其中测量型产品的精度可达到米级甚至毫米级，但至少需要两台（套）才能达到设计精度要求，而且其内部结构复杂，单机成本一般在几万到几十万，适合专业高精度测量环境使用。n导航型产品，由于其使用者对精度要求不高，一般为几十米，因此机器内部硬件相对简单，只须一台就可以完成导航工作，加之其价格相对较低，因而更有普及和推广价值。48第6讲：GPS静态测量黄河水
31、利职业技术学院测绘工程系1.1.1测地型接收机的类型选择（1）单频接收机的选择单频接收机只能接收经调制的L1信号。它虽然可以利用导航电文提供的参数，对观测量进行电离层影响的改正，但由于改正模型的不完善，误差较大，所以单频接收机主要用于基线较短（例如10km）的精密定位工作。单频接收机的优点是工艺成熟，所用的电子元件较少，对微处理器的要求较低，不需要昂贵的互相关器，不受P码保密的限制，产量大，价格比双频接收机便宜的多，只有双频接收机售价的40%左右。目前单频接收机已经历经三代。即使基线在30300km范围内，精度也能达到7cm+210-6D。Trimble4600LS单频接收机AshtechLo
32、cus单频接收机49第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.1.1测地型接收机的类型选择（2）双频接收机的选择双频接收机可以同时接收L1和L2信号，利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制。其次，解算整周未知数的时间较短，约为单频机的一半，所以作业效率较高。（3）信号通道类型的选择接收机的通道类型有三种：多通道接收机；序贯通道接收机、多路复用通道接收机。多通道接收机：观测比较可靠，并且具有良好的信噪比。序贯通道接收机：结构简单，但难于保持载波信号的跟踪。多路复用通道接收机：连续地跟踪载波信号，但信噪比低。Trimble5700双频接
33、收机AshtechZ-X双频接收机50第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.1.1测地型接收机的类型选择（4）码相关型和码相位型的选择根据接收机信号通道的工作原理，接收机可以分为：码相关型接收机、平方型接收机和混合型接收机。码相关型接收机：既可进行伪距测量，又可进行载波相位测量，并能获得导航电文。但由于P码的保密而无法获得L2载波的相位观测值。平方型接收机：无需掌握测距码（C/A码、P码）的结构便能获得L1、L2载波信号，卫星信号经平方后，完全消掉了其中的测距码和数据码，无法获得卫星的导航电文和时间信息，必须通过其他方法获取卫星星历和时间信息。混合型接收机：综合利用相关技术和
34、平方技术的优点，可以同时获得码相位和载波相位观测量，可以提供多种导航和定位信息，目前在测量工作中多属这种类型的接收机。51第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.1.2导航型接收机的类型选择n导航型接收机此类型接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。n导航型接收机一般采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低，一般为25mm，有SA影响时为100mm。n导航型接收机价格便宜，应用广泛。n根据应用领域的不同，导航型接收机还可进一步分为：车载型用于车辆导航定位；航海型用于船舶导航定位；航空型用于飞机导航定位；星载型用于卫星的导航定位。52第6讲：GPS静态测量
35、黄河水利职业技术学院测绘工程系1.1.3接收机检验步骤n检验项目包括：一般检视、通电检验、实测检验。（1）一般检视接收机及天线型号应正确，外观是否良好；各种部件及其附件是否齐全、完好；紧固部件不得松动和脱落；设备的使用手册应齐全。（2）通电检验正确联接电缆，然后通电检验有关信号灯、按键、显示系统以及仪表、测试系统是否正常。最后按操作步骤进行卫星捕获与跟踪，检验其工作情况。（3）实测检验应在不同长度的标准基线上或专设的GPS测量检验场上进行。对广大用户而言，可采用较为简单的超短基线（准确测得它的实际长度），作为检测的标准值。 除上述三项检验以外，天线底座的圆水准器和除上述三项检验以外，天线底座的
36、圆水准器和光学对点器，也都要在出测前进行检验和校正。作光学对点器，也都要在出测前进行检验和校正。作业中所用的测量作业仪表，如通风干湿表、空盒气业中所用的测量作业仪表，如通风干湿表、空盒气压表、温度计，也应定期送气象部门检验，以保证压表、温度计，也应定期送气象部门检验，以保证正常工作。正常工作。53第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.2静态外业观测1.2.1天线安置天线要尽量利用脚架安置，直接在点上对中。当控制点上建有寻常标时，应在安置天线之前先放倒觇标或采取其它措施。天线的定向标志线应指向正北。天线底盘上的圆水准气泡必须居中。目前GPS接收机大多为一体机，即接收单元与天线单
37、元合为一体，以便携带。例如天宝Trimble-4800、华测X-90。故若进行天线安置，实际上就是将这类接收机连同基座固定在三脚架上，使基座对中整平。一般情况下对中误差2mm。按要求将电池与GPS接收机连接。54第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.2.2量取天线高n天线高是指观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。n天线安置后，应在每时段观测的前、后各量取天线高一次。对备有专门测高标尺的接收设备，将标尺插入天线的专用孔中，下端垂准中心标志，直接读出天线高。对其它接收设备，可采用倾斜测量方法。从脚架互成120的三个空挡测量天线底盘下表面至中心标志面的距离，互差小于3m
38、m时，取平均值L。若天线底盘半径为R，再利用厂方提供的平均相位中心至底盘下表面的高度hc，按下式求出天线高。 在实际作业中，若接收机和数据处理软件的来源在实际作业中，若接收机和数据处理软件的来源相同，则不必进行手工计算，而量取至某一特定部位，相同，则不必进行手工计算，而量取至某一特定部位，例如对于华测例如对于华测X-90接收机，可量至接收机中间的蓝色接收机，可量至接收机中间的蓝色标志线上。在数据处理时可直接将该量取值输入华测处标志线上。在数据处理时可直接将该量取值输入华测处理软件中，软件将根据计算公式自动修正至天线高的值理软件中，软件将根据计算公式自动修正至天线高的值。但如若处理软件与接收机型
39、号不同，则应视实际情况。但如若处理软件与接收机型号不同，则应视实际情况来处理。来处理。55第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.2.3观测作业p在外业观测过程中，作业人员应遵守如下要求：a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。b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。c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
40、物体靠近、碰动天线或阻挡信号。d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测，并卸下天线以防雷击。56第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.3外业观测记录【重点】v在外业观测过程中，所有信息资料和观测数据都要妥善记录。v记录的形式主要有以下两种：（1）观测记录v观测记录由接收设备自动完成，均记录在存储介质（如磁带、磁卡等）上。v记录项目主要有：载波相位观测值及其相应的GPS时间；GPS卫星星历参数；测站和接收机初始信息（测站名、测站号、时段号、近似坐标及高程、天线及接收机编号、天线高）。 GPS时间系统简称为
41、时间系统简称为GPS时，是以原子频率标准时，是以原子频率标准为基础，由主控站按照美国海军天文台（为基础，由主控站按照美国海军天文台（USNO）的）的协调时协调时UTC进行调整。在进行调整。在1980年年1月月6日零时，使两日零时，使两个时系对齐。个时系对齐。 GPS时与协调时时与协调时UTC相似，都属于原子时，而为相似，都属于原子时，而为了保持导航的连续性，了保持导航的连续性，GPS时不能跳秒，若有必要，时不能跳秒，若有必要，可由主控站对卫星钟的运行状态进行调整，即对卫星钟可由主控站对卫星钟的运行状态进行调整，即对卫星钟的速度进行调整，使的速度进行调整，使GPS时与世界时保持一致。时与世界时保
42、持一致。57第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.3外业观测记录【重点】v在外业观测过程中，所有信息资料和观测数据都要妥善记录。v记录的形式主要有以下两种：（2）测量手簿v测量手簿是在接收机启动前与作业过程中，由测量员随时填写的。v其中图幅编号，可填写1：50000地形图图幅编号；近似经纬度填至1，近似高程填至100m。v整个观测过程出现的重要问题及其处理情况，亦应如实地填写在记事栏内。58第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.3外业观测记录【重点】n测量手簿记录要求如下：a测站名的记录，测站名应符合实际点位。b时段号的记录，时段号应符合实际观测情况。c接收
43、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，起止时间宜采用协调世界时（UTC），填写至时、分。当采用北京标准时（BST）时，应与UTC进行换算。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预测GPS数据文件格式，根据观测当天的日期、接收机号和时段号写出的数据文件应与数据传输出来的格式一致。g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。h严禁事后补记或追记，并按网装订成册，交内业验收。59第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学
44、院测绘工程系1.4静态数据传输n数据传输主要有以下步骤：（1）在计算机上安装数据下载软件;（2）用数据线连接接收机至计算机主机;（3）打开下载软件，配置通讯参数;（4）连接成功后，对照外业观测手簿添加测站信息;（5）设置下载路径及数据格式;（6）导出数据。60第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】n华测X-90GPS接收机数据下载软件为HcLoader（1）接收机与电脑连接，用数据线连接GPS主机（开机状态）和电脑。用数据传输线正确连接GPS接收机和计算机，数据线不应有扭曲，接口应直插直拔，不应有扭转。61第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测
45、绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（2）打开数据传输软件，选择下载路径F“开始程序华测软件数据下载”F点击桌面上的图标（3）数据下载界面，先选择好左端的文件下载路径。62第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（4）接收机设置选择“工具接收机设置”查看接收机的相关信息（灰色为不可更改部分）。每次观测相同时间所采集的数据所占内存空间是不同的，与接收到的卫星个数和采样间隔有关，一般来说按默认设置，接收8颗卫星是可以连续工作300多个小时。如果内存已满是不记录数据的（现象是主机开机后数据记录灯和卫星灯一秒闪烁一次），可以通过“工具内存维护”，格式化内存或
46、删除文件的方式来清空内存。63第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系接收机设置采样间隔：可根据实际情况修改（根据作业要求、方式的不同可做一定量的修改），一般修改范围为160秒，默认值为5秒。高度截止角：根据作业地区、作业时间的不同可做一定量的修改，但不要太大，默认值为10度，该项只对做静态时起作用。原始数据输出：一般为“正常模式”，否则不能记录静态数据，“原始数据输出”模式是为了外接PDA而设计的。基准站自启动：是针对RTK来设计的，基准站主机只要连接好后直接开机就可以正常工作，不需要手簿对基准站设置。自启动数据发送端口：选项有Port1、Port2、GPRS/CDMA、Port
47、2+GPRS/CDMA，默认为Port1。自启动数据传送格式：CMR、CMR+、RTCM2、RTCM3、RTCA，默认为CMR。64第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（5）设置文件格式一般情况下，不同型号的接收机输出的数据文件在记录类型、记录长度和存取方式方面采用不同的记录格式。因华测X-90的数据格式可与天宝系列接收机的数据格式兼容，故可根据需要选择不同的数据格式。通过“工具选项”进行数据格式设置。*.DAT格式若采用天宝数据处理TGO时，下载的数据格式选为*.DAT格式。*.HCN格式若采用华测数据处理软件CompassSolution时，选
48、用GPSCompass格式*.HCN。65第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】n华测接收机格式：点名_天数+时段.HCN天宝接收机格式：识别码_天数+时段.DAT区别于CASS中的*.dat数据66第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（5）设置文件格式RINEX格式通常情况下，需要将数据格式转换成RINEX格式，即国际通用的与接收机无关的GPS数据标准交换格式。RINEX格式的数据文件的完整的文件名由用于表示文件归属的8位字符长度的主文件名和用于表示文件类型的3位字符长度的扩展名两部分组成。其具体形式为
49、“ssssdddf.yyt”。其中，“ssss”代表4字符长度的测站代号；“ddd”代表文件中第一个记录所对于的年积日（该日期距离当年1月1日的天数）；“f”代表一天内的文件序号，有时也称为时段号，取值为09，AZ。“yy”代表年份；“t”代表文件类型，通常为“O”（表示观测值文件）或“N”（表示GPS导航电文文件）。例如某RINEX格式的数据文件为HY051283.08O。67第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（6）选择【连接+设置】进入设置界面。n通讯串口：一般选择“COM1”，若安装了USB驱动也可选择“USB”。n波特率：一般为11520
50、0；n自动刷新接收机信息：默认勾选。n设置完成后按下【连接】按钮。数据下载界面显示接收机内所有数据文件。68第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（7）选择需要下载的数据文件，右击鼠标选择【输入测站信息】。69第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】测站名：输入仪器在开始时间与结束时间内设站的测点点名。时段：区分一个仪器在同一测站内观测多次。天线高：天线到测点的倾斜距离。文件类型：默认“静态”。设置好后按下【确认】键。70第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输【案例分析】（8）
51、选中数据文件，点击菜单栏内的下载工具，或者右击鼠标选择【数据导出】。71第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系1.4静态数据传输n数据存储与管理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。72第6讲：GPS
52、静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系任务2常见问题（1）每次工作以前建议检查所有电缆很多的问题都是因为电缆及其接头的连接断开所致，每次工作以前建议检查所有电缆都能正常工作。（2）接收机不能开机或无法正常工作如遇到接收机不能开机或无法正常工作的情况，先检查一下电池是否有电；虽然这个一个小的问题，但很容易被忽略。（3）数据导入到软件则没有历元记录静态数据，但当把数据导入到软件则没有历元。这是内存卡的问题，当遇到这样情况，一般需自检或格式化内存。73第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系任务2常见问题（4）不记录静态数据确定接收机已切换成静态数据记录；查看接收机内存是否已满，方法为：
53、点击数据下载软件的“工具内存维护”，若内存已满，则可保存需要的数据后清空内存；用9600的波特率连接后，打开端口监视窗口，这时关机后重新开启接收机。如果在端口监视窗口显示workmord=1即内存正常，否则内存有问题，需要联系厂家进行维修。查看接收机是否被设置成“原始数据输出”，方法为：连接电脑，点击数据下载软件的“设置”按钮，查看“原始数据输出”项是否为“正常模式”，若不是，点击该对话框右侧第三个按钮以切换。74第6讲：GPS静态测量黄河水利职业技术学院测绘工程系任务任务2 2常见问题常见问题（5）不能读取接收机数据 检查接收机是否打开了，明确用了哪种通讯串口连接接收机和电脑（串口还是USB），并且点击断开按钮，再点击“连接设置”，选择通讯串口，然后点“设置”，再行连接即可。如果接收机的串口和USB连接计算机都不能读出数据：将计算机重新启动一次即可。 75
