工程測量專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)GPS測量及數(shù)據(jù)處理

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)gps測量及數(shù)據(jù)處理姓 名:專 業(yè): 工程測量指導(dǎo)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(duì)于全站儀等傳統(tǒng)測量技術(shù)具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等優(yōu)勢(shì)，本文通過對(duì)幾個(gè)工程測量實(shí)例的實(shí)施、對(duì)比及分析，就工程測量中如何對(duì)gps技術(shù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了探討，對(duì)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(shì)進(jìn)行了簡單的介紹。對(duì)gps的幾種相對(duì)外業(yè)測量模式也進(jìn)行了簡單的介紹。最后對(duì)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(shí)例中的應(yīng)用進(jìn)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(yīng)用探討22.1 gps的特點(diǎn)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(shì)3第三章 測量的外業(yè)實(shí)施43.1 gps相對(duì)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(shí)例6結(jié) 束 語15致 謝16參考文獻(xiàn)172009.7 湖北國土資源職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17第一章 緒論gps全球定位系統(tǒng)，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。特別是在gps測量技術(shù)方面的應(yīng)用。 因?yàn)間ps的出現(xiàn)給測繪領(lǐng)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(fèi)用省、操作簡單等優(yōu)良特性被

6、廣泛的應(yīng)用于大地控制測量中。時(shí)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(yīng)用更加的廣泛。不管是一級(jí)控制點(diǎn)的測量還是圖根點(diǎn)的測量都少不了gps的應(yīng)用。而且 在山區(qū)測斷面圖打標(biāo)高時(shí)用gps（rtk技術(shù)）測量更方便更快速更節(jié)約時(shí)間。gps測量具有：1.功能多、用途廣2.定位精度高。3.實(shí)時(shí)定位。4.觀測時(shí)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(biāo)。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(yīng)用探討全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、

7、軟件的不斷完應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地拓寬，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)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(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測繪工作信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運(yùn)載工航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等學(xué)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(dǎo)航和測繪專業(yè)帶來深刻的影響。2.1 gps的特點(diǎn)2.1.1 gps的基本思路實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的基本思路是: 在基準(zhǔn)站安設(shè)一臺(tái)gps 接收機(jī),對(duì)所有可見gps 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測,并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站(流

8、動(dòng)站); 在流動(dòng)站上, gps 接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí),通過無線電接收設(shè)備,接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù),然后根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及精度。2.1.2 gps系統(tǒng)的組成gps(rtk) 系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、若干個(gè)流動(dòng)站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞?zhǔn)站包括gps 接收機(jī)、gps 天線、無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供gps 接收機(jī)和無線電臺(tái)使用的電源及基準(zhǔn)站控制器等部分。流動(dòng)站由以下幾個(gè)部分組成: gps 接收機(jī)、gps 天線、無線電通訊接聽系統(tǒng)、供gps 接收機(jī)和無線電使用的電源及流動(dòng)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(dú)立的功能和作用,同時(shí)又相互配合形成一個(gè)有機(jī)整體系統(tǒng)。對(duì)于靜態(tài)gps 測量系統(tǒng), gps 系統(tǒng)需要二臺(tái)或二臺(tái)以上接收機(jī)進(jìn)行同步觀測,記錄的數(shù)據(jù)用軟件進(jìn)行事后處理可得到兩測站間的精密wgs -84 坐標(biāo)系統(tǒng)的基線向量,經(jīng)過平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作,才能求得未知的三維坐標(biāo)。現(xiàn)場無法求得結(jié)果,不具備實(shí)時(shí)性。 基準(zhǔn)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(zhǔn)站的一些信息(如基站坐標(biāo)天線高等) 都通過無線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動(dòng)站，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)也接受基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。流動(dòng)站完成初始化后,把接收到的基準(zhǔn)站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準(zhǔn)站的載波觀測

10、信號(hào)進(jìn)行差分處理,即可實(shí)時(shí)求得未知點(diǎn)的坐標(biāo)2.2 gps的優(yōu)勢(shì)（1）測量成果相對(duì)精度高，質(zhì)量可靠。點(diǎn)位范圍可以方便地控在0.5米之內(nèi)，并且點(diǎn)與點(diǎn)之間誤差均為隨機(jī)誤差，不會(huì)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(shí)時(shí)提供定位點(diǎn)的坐標(biāo)及其點(diǎn)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(dòng)化程度高，大大減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，可節(jié)約大量的人力物力資源。第三章 測量的外業(yè)實(shí)施3.1 gps相對(duì)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(tái)（或兩臺(tái)以上）接收設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個(gè)端點(diǎn)，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時(shí)段長45分鐘至2個(gè)小時(shí)或更

11、多。作業(yè)布置如圖8-10所示。2精度 基線的相對(duì)定位精度可達(dá)5mm+1ppmd，d為基線長度（km）。3適用范圍 建立全球性或國家級(jí)大地控制網(wǎng)，建立地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進(jìn)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(xiàng) 所有已觀測基線應(yīng)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(jìn)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(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺(tái)接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，每點(diǎn)觀測數(shù)分鐘。作業(yè)布置如圖3-2所示。2精度 流動(dòng)站相對(duì)于基準(zhǔn)站的基

12、線中誤差為5mm1ppmd。3應(yīng)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(diǎn)位定位。4注意事項(xiàng) 在測量時(shí)段內(nèi)應(yīng)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(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km；流動(dòng)站上的接收機(jī)在轉(zhuǎn)移時(shí)，不必保持對(duì)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點(diǎn)：二臺(tái)接收機(jī)工作時(shí)，構(gòu)不成閉合圖形（如圖），可靠性差。 圖3-3 準(zhǔn)動(dòng)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(yù)處理 與外業(yè)記錄對(duì)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(diǎn)名的編輯 （3）天線高檢查或編輯

13、2、基線解算 （1）設(shè)置基線解算的參數(shù)（使用的衛(wèi)星，衛(wèi)星高度角，對(duì)流層電離層模型 等） （2）基線解算 （3）察看基線報(bào)告，不同的軟件成果質(zhì)量判斷不一樣，lgo是看各個(gè)檢驗(yàn) （4）對(duì)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(fù)（2）（3）（4）過程，直到得到滿意的結(jié)果3、無約束平差 （1）設(shè)置平差參數(shù) （2）平差欲分析 （3）計(jì)算閉合環(huán) （4）平差 （5）看平差報(bào)告4、約束平差 (1) 新建橢球投影坐標(biāo)系 （2）導(dǎo)入控制點(diǎn) （3）控制點(diǎn)匹配 （4）約束平差4.2 gps數(shù)據(jù)處理工程實(shí)例gps靜態(tài)測量，是利用測量型gps接收機(jī)進(jìn)行定位測量的一種。主要用于建立各種級(jí)別

14、的控制網(wǎng)。進(jìn)行g(shù)ps靜態(tài)測量時(shí)，認(rèn)為gps接收機(jī)的天線在整個(gè)觀測過程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)不隨時(shí)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(diǎn)的坐標(biāo)。在測量中，gps靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺(tái)（3臺(tái)以上）接收機(jī)在不同的測站上進(jìn)行靜止同步觀測，時(shí)間由40分鐘到十幾小時(shí)不等。使用gps進(jìn)行靜態(tài)測量前，先要進(jìn)行點(diǎn)位的選擇，其基本要求有以下幾點(diǎn)：1.周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)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(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離不小于200米；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號(hào)傳送通道，其距離不小于50米

15、；3附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大型建筑物、大面積水域等）；4地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存；5充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)。gps點(diǎn)位選好后，就可以架站進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)采集了。在采集靜態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，一定要對(duì)中整平，在采集的過程中需要做好記錄，包括每臺(tái)gps各自所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位、不同時(shí)間段的靜態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位、采集靜態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)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(duì)所采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。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(gè)項(xiàng)目，需要填寫項(xiàng)目名稱、施工單位、負(fù)

16、責(zé)人，并設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)和控制網(wǎng)等級(jí)，基線的剔除方式。在這里由于利用的舊有控制點(diǎn)所屬的坐標(biāo)系統(tǒng)是1954北京坐標(biāo)系3度帶，因此坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置成1954北京坐標(biāo)系3度帶?？刂凭W(wǎng)等級(jí)設(shè)置為e級(jí)，基線剔除方式選著自動(dòng)。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(dǎo)入基線解算數(shù)據(jù)。增加觀測數(shù)據(jù)文件后，會(huì)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(jìn)行基線解算了。在基線解算中點(diǎn)擊全部解算，軟件就會(huì)自動(dòng)解算基線，若基線解算合格就會(huì)顯示為紅色，解算不合格就會(huì)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(jìn)行調(diào)整，在網(wǎng)圖中雙擊不合格的基線會(huì)彈出基線狀況對(duì)話框，在該對(duì)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(diǎn)擊左側(cè)的閉合環(huán)就可進(jìn)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(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行平差處理。要錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)輸入中點(diǎn)擊坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄入，在彈出的對(duì)話框中選擇要錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)的點(diǎn)，錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)；或者在測站數(shù)據(jù)中選擇對(duì)應(yīng)

18、的點(diǎn)直接錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)。錄入完坐標(biāo)數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行平差處理了，在平差處理中依次點(diǎn)擊自動(dòng)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(bào)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。基線簡表：重復(fù)基線報(bào)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(biāo)和點(diǎn)位精度：擬合高程：gps 三角網(wǎng)：結(jié) 束 語由于我們學(xué)習(xí)的專業(yè)大部分時(shí)間都是在外面實(shí)習(xí)，而且以實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)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(jí)控制點(diǎn)的布設(shè)以及測量。對(duì)于一級(jí)控制點(diǎn)的布設(shè)，選點(diǎn)是罪重要的，點(diǎn)的選擇一般都是周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)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(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離不小于200米；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號(hào)傳送通道，其距離不小于50米；附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大型建筑物、大面積水域等）；地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存；充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)。點(diǎn)選擇的好壞直接影響到后面的步驟的實(shí)行。后面是四級(jí)水準(zhǔn)測量和圖根點(diǎn)的測量，經(jīng)過對(duì)臨安市太湖源鎮(zhèn)的整個(gè)水準(zhǔn)線路測量，讓我對(duì)電子水準(zhǔn)儀的使用更加的熟練，在高虹鎮(zhèn)的圖根點(diǎn)測量讓我對(duì)萊卡gps的使用很有心得。所以我對(duì)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(duì)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(duì)測量模式的簡單介紹。對(duì)gps數(shù)據(jù)處理的幾個(gè)步驟分析。讓我對(duì)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(xué)習(xí)中在gps外業(yè)測量和數(shù)據(jù)處理