无验潮水深测量系统软件操作及维护说明书-A4
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无验潮水深测量系统操作及维护说明书
目 录
目 录 ......................................................................................................................1第1章 系统概述 ....................................................................................................1
1.1 无验潮水深测量基本原理 ..........................................................................1
1.1.1验潮站深度基准面大地高的求定 .....................................................1 1.1.2测点深度基准面大地高的计算 .........................................................2 1.1.3 成果水深计算 ....................................................................................3 1.2 设备组成清单 ............................................................................................6
1.2.1基准站硬件组成 .................................................................................7 1.2.2移动站组成 .........................................................................................7 1.2.3基准站的架设及注意事项 .................................................................9 1.2.4移动站的操作及其注意事项 ........................................................... 11 1.3 系统正常运行的软、硬件环境.............................................................. 11 1.4 使用系统作业的准备工作 ...................................................................... 11
1.4.1 需准备的设备 ................................................................................. 12 1.4.2 系统软件的安装 ............................................................................. 12 1.4.3 试运行本系统 ................................................................................. 12 1.4.4 建立用户自己的资料目录 ............................................................. 12 1.5 上交成果及资料 ..................................................................................... 12 1.6 有关说明 ................................................................................................... 13 第2章 GPS PPK/PPP后处理操作 ...................................................................... 14
2.1 GPS数据后处理软件 ............................................................................ 14 2.2基准站大地高的求定 ................................................................................ 14
2.2.1利用PPP技术确定基准站大地高 ................................................. 14 2.2.2坐标联测确定基准站大地高 .......................................................... 19
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2.3 GrafNav软件差分数据处理操作步骤 ..................................................... 22 第3章 水深数据处理与成图操作 ....................................................................... 32
3.1 系统主菜单.............................................................................................. 32 3.2 图版管理 .................................................................................................. 32
3.2.1 新建水深图板 .................................................................................. 32 3.2.2 打开水深图板 .................................................................................. 34 3.2.3 保存当前水深图板 .......................................................................... 35 3.2.4 当前水深图板另存为...................................................................... 35 3.2.5 清理图形数据文件与异常数据(*.dmf) .................................... 35 3.2.6 文件定时保存时间间隔设置 ......................................................... 35 3.2.7 绘图设备设置 .................................................................................. 35 3.2.8 绘图仪(打印机)输出 ................................................................. 36 3.2.9 绘图输出范围选择、绘图预显 ..................................................... 36 3.2.10 图形数据格式转换(MVCF、AutoCAD、Access) ................ 37 3.2.11 退出系统 ........................................................................................ 37 3.3 数据录入菜单 ......................................................................................... 38
3.3.1 读取测线数据 .................................................................................. 38 3.4 数据处理菜单 ......................................................................................... 38
3.4.1测线数据的预处理 ........................................................................... 38 3.4.2无验潮水深数据处理与成图操作步骤 .......................................... 39 3.5 辅助菜单 .................................................................................................. 43
3.5.1 查看错误信息记录文件 ................................................................. 43 3.5.2 列表显示不能正确绘制的要素 ..................................................... 43 3.5.3 Windows标准计算器 ...................................................................... 43 3.5.4 地图投影坐标转换 .......................................................................... 44 3.5.5 BJ54与WGS84间单点转换 .......................................................... 44
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3.5.6 图上距离、面积自由量算 ............................................................. 45 3.5.7 所选线、面符号边长及面积计算 ................................................. 45 3.5.8所选符号属性显示 .......................................................................... 45 3.5.9 系统符号编码查询 ......................................................................... 45 3.5.10 图中要素编码转换 ....................................................................... 46 3.5.11 输出本图中使用的符号图例 ....................................................... 47 3.5.12 平板式数字化仪设置与数据采集 ............................................... 47 3.6 视窗菜单 ................................................................................................. 50
3.6.1 符号绘制比例设置 ......................................................................... 50 3.6.2 重显当前图形 ................................................................................. 50 3.6.3 状态条开关控制 ............................................................................. 50 3.6.4 滚动条开关控制 ............................................................................. 50 3.6.5 图形编辑工具箱开关控制 ............................................................. 50 3.6.6 图形漫游 ......................................................................................... 50 3.6.7 开窗放大 ......................................................................................... 51 3.6.8 中心逐级放大 ................................................................................. 51 3.6.9 中心逐级缩小 ................................................................................. 51 3.6.10 全图显示 ....................................................................................... 51 3.6.11 与图纸等比例显示 ....................................................................... 51 3.6.12 设置图纸颜色 ............................................................................... 51 3.6.13 中心放大(快捷键) PgUp ...................................................... 52 3.6.14 中心缩小(快捷键) PgDn ...................................................... 52 3.6.15 屏幕左移(快捷键) ? ........................................................... 52 3.6.16 屏幕右移(快捷键) ? ........................................................... 52 3.6.17 屏幕上移(快捷键) ? ............................................................ 52 3.6.18 屏幕下移(快捷键) ? ............................................................ 52
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3.7 系统配置菜单 ......................................................................................... 53
3.7.1 图幅参数、整饰格式设置 ............................................................. 53 3.7.2 改变高斯投影带宽,重算坐标 ..................................................... 53 3.7.3 设置Undo缓冲区大小 ................................................................... 53 3.7.4 点插入缓冲区大小设置 ................................................................. 54 3.7.5系统颜色表设置 ............................................................................... 54 3.7.6 高程注记小数位设置...................................................................... 55 3.7.7 编辑与绘图参数设置...................................................................... 55 3.7.8 设置系统符号库版本及存放路径 ................................................. 56 3.7.9水深处理、绘制有关设置 .............................................................. 56
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第1章 系统概述
1.1 无验潮水深测量基本原理
水深测量主要有两项工作,即测定水面点至水底垂直距离及其平面位置。目前,水深测量在垂直方向的相对精度取决于测深设备(如回声测深仪、多波束测深系统)的精度指标,一般可达到厘米级,但其绝对定位精度与其作业模式有很大的关系。水深测量的作业模式有传统人工验潮水深测量、无验潮水深测量,后者优势表现在:(1)无需人工验潮就能完成水深测量作业;(2)能有效地消除测量船只动态吃水变化和涌浪等因素对水深测量的影响。(3)在复杂多变的恶劣海况条件下,作业效率高,水深测量成果精度高。
无验潮水深测量根据其三维位置的GPS定位方式上可分为差分定位、单点定位。差分定位技术在水深测量中的应用可根据测区离基准站的距离来选择差分定位方法,沿岸水深测量可以采用RTK(基于实时相位差分)、PPK(事后相位差分)的局域差分定位方法,而远海水深测量可以采用星站差分方法,但这种方法需要交纳昂贵的服务费,而RTK差分技术受地形及数据链等因素影响,在水深测量实际应用中很难实施。差分技术在水深测量中的应用有如下特点:1、至少需要两台GPS接收机,一台架设基准站,剩下的用于移动站;2、最大有效作用距离80Km(除星站差分外)。而GPS精密单点定位技术只需单台双频GPS接收机就能进行精密定位,且作业时不受区域以及距离的限制,但需要在15天之后从IGS官方网站上下载精密星历和钟差文件,用于后处理计算,存在滞后效应。
1.1.1验潮站深度基准面大地高的求定
由于GPS所测得的高程是大地高,而每个测区的深度基准面都是由一个或多个当地的验潮站长期观测求得,它们之间的关系如图1-1-1所示。验潮站点处深度基准面大地高可由式(1)求得:
H0?H?[?h?h?(L?hm)]
(1)
式中:H为验潮站水准点的大地高,?h为GPS天线至水准点垂直的距离,h为验潮站水准点至高程基准面的高差,hm为多年平均海面至高程基准面的高差,L为平均海平面至深度基准面的高差,L一般为已知或联测求得。
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WGS84参考椭
图1-1-1 验潮站点处深度基准面大地高求定示意图
算例,沙埕站深度基准面大地高的计算如下:
?h?h?21.532?1.21?22.742米
GPS天水准点
多年平均海1985高程基深度基准面
L?hm?3.46?0.1?3.36米
H0?36.4?米 1282.7?432.3=10.3166验潮站水准点的大地高H采用与GPS差分基准站联测的方法求得,差分基准站的大地高则可采用PPP或与高等级的GPS控制点联测求得。海上定点验潮站处的深度基准面L值由潮汐调和分析计算求得,多年平均海面与岸边长期站同步联测获得,二者大地高差距由模型计算。
1.1.2测点深度基准面大地高的计算
当测区深度基准面采用某一验潮站的深度基准面时,整个测区所有测点的深度基准面的大地高为同一值,由(1)式直接计算。当测区深度基准面采用多个验潮站点的深度基准面控制时,此时应由(1)式计算出每个验潮站点处深度基准面的大地高,然后再由(2)式计算测点处深度基准面的大地高:
H(i)H??0i?1S(i)p0n1 (2) ?S(i)i?1n式中:
2
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H0p——为测点P处深度基准面的大地高;
n——为验潮站个数;
H0(i)——为第i个站深度基准面的大地高;
S(i)——为测点P至第i个验潮站的距离,一般不超过20公里,当大于20公里时,
采用潮汐模型传递。
(2)式中,为了得到每个验潮站的H0,同时也为了建立与GPS差分基准站统一的大
地高系统,我们应将测区所有验潮站与GPS差分基准站进行联测,其中GPS差分基准站大地高作为联测的起算基准,大地高联测中误差应小于2cm,计算所得的H0(i)输入图1-1-2中的“本图采用的比对点数据”一栏。
图1-1-2测线数据综合改正
1.1.3 成果水深计算
3
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d
图1-1-3 成果水深计算的空间示意图 海底
由图1-1-3知,可由(3)式将测量水深HD d归算为以深度基准面起算的图载水深D。
WGS84参考椭球面
GPS天线
ha
瞬时水面
测点深度基准面
H
D
H0P
D?H0P?HD
HD?H?(ha?d) (3)
d?s?测深仪设定的吃水?声速改正?测深仪偏差改正
式中:d——换能器到海底的实际水深;
s——数据采集软件记录的原始水深;
ha——经过姿态改正后的双频GPS天线至换能器的垂直高度; HD——测点P海底的大地高; D——深度基准面起算的图载水深。
此外,根据下式可从GPS测高数据反推出从深度基准面起算的潮位。
pht?H?H0?(ha?测深仪吃水) (4)
4
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1.2 设备组成清单
无验潮水深测量作业系统硬件由两部分构成,即基准台和移动台。软件由三部分组成,即GPS PPK后处理软件、导航采集软件与水深数据处理与成图软件。
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系统软硬件设计兼顾三种作业模式:1)无验潮水深测量作业;2)双频静态差分作业;3)单人三维剖面测量作业。
1.2.1基准站硬件组成
(一) 基准台硬件封装(改进ProPak-V6)连接框图
高容量锂电池 充放电电源板 高容量电池 GPS基板 19V 4A 电源板 OEMV-3-L1/L2 MOXA USB-RS232 MOXA USB-RS232 GPS-702GG双频天线 三角架 测量杆 ~适配器 ~适配器 数据采集控制器 数据处理平台/网 图1-2-1基准站硬件连接框图
(二) 器件清单 1. 电瓶连接线
1根 1根 1根
1根
2. GPS信号线(15米) 3. GPS信号线(40米) 4. GPS信号线(2米)
5. 数据采集控制器/电源线 1根 2根 1根 2套
1套
6. 数据采集控制器/USB数据线 7. 数据采集控制器/直连网线 8. 高容量锂电池\\充电器 9. 数据采集控制器
10. ProPak-V3电源适配器 1个
11. 数据采集控制器电源适配器 12. ProPak-V3封装主机
1个
1个 1个
1套
13. GPS-702GG双频天线 14. 三角架/基座 15. 测量杆
1根
1.2.2移动站组成
7
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移动台是以先进而成熟的GPS定位技术、计算机集成开发技术、数字通信技术以及图形处理技术为基础,开发的一套集高精度GPS定位、电子海图导航、数据采集记录与融合、数据处理与成图等功能为一体,适应海洋恶劣作业环境的全数字化沿岸海道测量机动作业系统。移动台硬件由数据处理终端、集成定位模块、天线附件、电源附件和姿态传感器五部分组成,其中集成定位模块内嵌在数据处理终端内,通过数字通信接口与数据处理终端构成一个有机的整体。 一、连接框图 系统启动 USB光驱 工程塑料包装备品备件 12V蓄电池 电源适配外置键盘/鼠标 钢质安装支GPS基板 信号分配器 双频OEMV-3-L1/L2 SuperStar SSII-5-5/SBAS 双频GPS-702GG 工业级计算机组件 PC104 8串口板 单频测深板 信标/GPS二合一天线 不锈钢管安装杆 罗盘安装支架 测深电源板 SBX-4信标板 电子罗盘 换能器 水听器 GPS一分三配器 触摸屏 测深仪 分显示器 图1-2-2移动站硬件连接框图
二、器件清单
1. GPS信号线(15米) 2. GPS信号线(40米)
2根 2根 1根 1根 2根 1根
3. 航空插头转标准分显电缆,15米
4. 电子罗盘连接电缆,两端航插,5米 5. 电源线(接电瓶),带大电瓶夹,5米 6. 网络连接电缆(3米)
7. 航空插头转标准RS-232 9针接口电缆,5米、15米 各3根 8. AC/DC转换器
8
2个 1个
9. GPS-702GG双频天线
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10. GPS/信标二合一天线 11. 电子罗盘/防水密封
1个 1个 1套 1个 1套 1套
1个 1套
12. 不锈钢管安装杆/罗盘安装支架 13. 外置键盘/鼠标/航插接口 14. 钢质安装支架/角度可调 15. 系统启动盘 16. USB光驱
17. 工程塑料包装箱
18. 备品备件(航插/螺钉/胶皮帽) 1套 三、辅助设备
1. 数据处理平台 2. 便携背包 四、软件
1. GPS数据后处理软件Waypoint Grafnav 2. 导航采集控制软件
1套
1套 1套 1套
1套 1个
3. 测深数据处理成图软件 4. 双频GPS采集控制软件
1.2.3基准站的架设及注意事项
基准站的设备主要包括GPS接收机、天线、笔记本数据采集平台,架设基准站的地点应该选择地形开阔、无电磁波干扰的地方,具体注意事项如下:
1) 选择站点比较稳固,不容易遭到干扰和破坏的地方;
2) 测前必须准确量取天线高,注明量高方式及量取的两个端点的注释; 3) 电源供应要保障在12小时以上,必要时使用大容量铅酸蓄电池;
4) 数据采集应必须与移动站作业保持同步;(基准站采集时间尽量比移动站时间长一
些)
5) 尽量离验潮站较近,便于与验潮站进行水准联测或静态差分观测。
基准站双频GPS数据采集软件(GPSLOG.exe)操作界面如下图6,具体操作步骤如下: 1) 首先进行通讯端口的设置,把GPS串口数据线接入笔记本电脑的USB口,然后打
开如图所示的界面,正确设定计算机串口号和GPS串口号,参数设置如图所示,打开“打开串口”按钮,如果“卫星号”栏有显示卫星号,说明串口连接成功,
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否则点击“关闭串口”重新设置;
2) 串口设置连接成功后,进行数据采集,首先设置好存放数据的目录,文件名称可
以自动生成,也可以自命名,其它设置如图7所示,点击“开始记录”按钮,就会自动生成数据文件;
3) 作业结束,退出数据采集系统时,先在图中点击“关闭串口”按钮,然后再关闭
系统窗口。
图1-2-3 双频GPS数据采集平台
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图1-2-4
1.2.4移动站的操作及其注意事项
移动站的GPS天线架设应尽量避开电磁波干扰,不宜架设太高,当采用小渔船作业时,双频GPS天线、换能器、电子罗盘应架设在同一杆子上,并尽量保持平稳,杆子铅垂时电子罗盘倾角读数为0,罗盘指向船艏;当用大吨位测量船进行作业时,GPS天线和换能器架设在一条铅垂线上往往比较困难,这时可用全站仪量测出GPS天线至换能器在铅垂方向的竖直距离,电子罗盘安装于舱室内操作台上,当测量船静止时,调整罗盘安装位置至倾角读数为0,电子罗盘的航向初始读数应和船上的罗盘读数一致或指向船艏。
移动站的数据采集同上述基准站的操作步骤。
1.3 系统正常运行的软、硬件环境
me、xp、NT、 2000等32位操作系统下运行。本系统可在中文Windows95及windows98、
支持高分辨率显示。系统接口为标准Windows风格,全面汉化,提示详细,测绘术语标准,鼠标操作灵活,易学易用。
系统对计算机性能无特殊要求,可在486以上的微机及各类兼容机上运行。
1.4 使用系统作业的准备工作
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1.4.1 需准备的设备
① 系统软件一套,包括软件盘和维护说明书。
② 预装中文Windows32位操作系统的移动台加固机和基准站笔记本计算机。 ③ 其它测量及电源设备,主要包括:三角脚架,基座,移动碳钢测量杆、电子全站仪一套、笔记本计算机外接电源及充电器一套。
1.4.2 系统软件的安装
① 请确保您的计算机在没有感染计算机病毒的情况下加电启动。
② 将系统软件安装光盘放入光盘驱动器,运行Setup.exe逐步进行安装。系统安装成功后,会将“海洋测量信息处理工程”组加入到Windows的程序组中,该程序组包括以下六个应用程序项:
? 水深测量数据处理与成图系统 ? 磁力测量数据处理与成图系统 ? 重力测量数据处理与成图系统 ? 海岸地形数据处理与成图系统 ? 海洋潮汐分析与计算 ? 控制测量成果计算
进行无验潮水深测量数据处理时选择水深测量数据处理与成图即可。
1.4.3 试运行本系统
在程序组中,打开“海洋测量信息处理工程”,执行“水深测量数据处理与成图系统”程序。系统首先打开最近一次编辑的电子图板,若用户是首次运行,则打开系统所带的\\DEMO\\USERTEST.DMF文件。随后,系统读取图形文件,并显示主窗口及图形。用户可参照本手册第2章的有关内容,进行逐项练习。
1.4.4 建立用户自己的资料目录
本系统基准站和移动站所采集的文件均可存放在用户指定的目录下,约占用20兆硬盘空间。
建议您最好建立自己的工作目录,每个图板建立一个目录,从而使自己的数据文件存放清晰。
建议您每天进行成果备份,这样如果出现问题时不至于影响您的工作。
1.5 上交成果及资料
按水深测量年度任务暂行规定有关内容执行。
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1.6 有关说明
为便于系统软件的修改维护及用户使用,本系统未设置加密狗及其它加密措施,希望用户遵守有关规定。对未经许可而拷贝使用本系统的用户,我们不承担系统升级、维护等售后服务;对许可用户,在使用本系统过程中出现的问题,请及时与我们联系。
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第2章 GPS PPK/PPP后处理操作
2.1 GPS数据后处理软件
GPS数据后处理主要采用GrafNav软件, GrafNav软件用于GPS静态、动态数据、单点定位和差分后处理,其中基准站的坐标解算采用精密单点定位技术计算,而测线数据采用差分后处理解算。
2.2基准站大地高的求定
在GPS无验潮水深测量作业模式中,由于沿岸某些地区架设的基准站(包括岛礁上的),很难和近距离的高精度已知GPS点组网联测得到高精度(B,L,H)坐标,可采用下面两套方案进行精密定位:1)GPS精密单点定位,2)与IGS站组网进行同步观测,采用Gamit软件解算,或与近距离的高等级已知GPS点组网联测。
2.2.1利用PPP技术确定基准站大地高
基准站坐标的解算可采用GPS精密单点定位技术,该方法无需进行联测,就能够得到高精度的ITRF框架坐标。12小时连续观测解算的平面和高程方向的精度可达2cm。由于连续观测时间长短、外部环境变化等因素将直接影响精密单点定位的精度,需要增加外部检核来确定单点定位精度,进而明确精密单点定位技术的使用条件和作业规程。可利用IGS站、中国地壳运动观测网络站或原有控制点进行外部精度检核。
GrafNav 精密单点定位(PPP)解算基准站坐标数据的处理步骤如下: 1、从File菜单中的New Project->File Name新建一工程(*.cfg);
2、基准站采集的数据文件的格式为*.gps,将其转换为(*.gpb)格式的文件详见2.3,然后在从File菜单中的Add Remote File中加上基准站采集的数据文件(*.gpb);具体操作过程如下图2-2-1中的a~c:
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a)
b)
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c) Anterna Height
图2-2-1
图b)中只需加入数据文件,图c)中输入量测的天线垂高即可。
3、数据输入完毕后选择Process菜单中的Process PPP会弹出Process PPP point)对话框,参数解算时的设置见图2-2-2中的a~e:
a) Process
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single
(
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b) General
c) Advanced
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d) Measurement
e) Precise
图2-2-2 PPP解算参数设置
在Precise对话框中,必须加入解算时用的广播星历(*.epp)、精密星历和精密钟差三个文件。从IGS网站(ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/..)下载精密星历(*.sp3 )和精密钟差文件(*.CLK),下载的精密星历(*.sp3)和精密钟差文件(*.CLK)的时间应
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与(*.gpb)文件观测时间相对应。点击“Add”按钮,广播星历文件(*.epp)名称和相应的(*.gpb)文件相对应, 加入三个文件的对话框如下图2-2-3:
图2-2-3 加载PPP解算文件
完成上述步骤后点击“Process”按钮即可完成PPP解算。
4、解算完成后,点击Output菜单中的“Export Wizard”子菜单,将输出结果文件(*.txt),
一般取结果文件中最后一个历元的解就得到基准站的坐标。
图2-2-4 基准站结果输出
2.2.2坐标联测确定基准站大地高
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坐标联测是指水深测量的基准站点与IGS全球站或周边的连续运行参考站、国家控制点、城市地方控制点等进行联测。
确定基准站地心坐标时,应至少联测三个IGS全球站或国家连续运行参考站点;地心坐标分量绝对精度不低于0.1米,基线向量坐标分量相对精度优于3×10-7。
确定基准站坐标时,应至少联测四个已有的高等级控制点,进而确定地心坐标系与参心坐标系间的坐标转换参数。
(1)联测的技术要求 坐标联测应满足下列规定:
1)基准站网地心坐标联测时,所使用的各基准站观测数据应不少于120小时,采样间隔30s,截止高度角15o;
2)基准站网参心坐标联测时,各控制点观测使用的设备,应符合表1要求;每点与首级网同时连续观测3个时段,每时段8小时,采样间隔30s。
表2-2-1 接收机的选用
接收机类型 双频 标称精度 ≤(5mm+2×10-6d) 观测量 载波相位 同步观测 接收机数 ≥4
(2)坐标联测数据处理
坐标联测数据处理应符合下列要求:
1)基线处理时应利用精密星历,采用精密计算软件进行处理; 2)坐标框架与历元的选取应与所联测的基准一致;
3)基准站网的基线解算应采用全球IGS参考站的地心坐标或CGCS2000地心坐标作为起算依据;
4)基准站网的参心坐标联测网的基线解算应采用首级网点的地心坐标作为起算依据; 5)基线解算以同步时段为单位进行,应主要进行下列改正: (1)卫星、接收机钟差的模型改正; (2)电离层折射改正; (3)对流层折射改正;
(4)卫星和接收机天线相位中心改正; (5)潮汐改正;
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(6)相对论效应改正; (7)地球自转改正。 (3)基线检核
应进行重复基线、同步环闭合差和异步环闭合差的检核,基线检核应符合如下规定; 1)同一时段观测值的数据采用率宜大于80%。
2)预处理复测基线的长度较差ds应符合公式(1)的规定。
ds≤2
2σ
??????(1)
式中:σ为相应级别规定的精度(按该级别固定误差、比例误差及实际平均边长计算的标准差,以下各式同),单位为毫米(mm)。
??a2?(bd)2 ??????(2)
等级 首级网 平均距离(Km) (待补充) a (mm) ≤2 b (1×10-6) 最弱边相对中误差 1/800000 ≤1 3)基准站网中任何一个三边构成的同步环闭合差应符合公式(3)的规定。
WX≤
WY≤
WZ≤
3σ3σ3σ
/5
/5 ????(3) /5
4)基准站网外业基线预处理结果,其独立异步环或附合线路坐标闭合差应符合公式(4)的规定。
WX≤2WY≤2WZ≤2WS≤2WS =
式中:n为闭合环边数。 (4)坐标联测平差计算
nnn
σ σ
σ ???? (4) σ
3n2WX?WY2?WZ2基准站网坐标联测的平差计算应符合以下规定; 1)无约束平差应符合下列要求:
(1)基线向量检核符合要求后,应以三维基线向量及其相应方差——协方差阵作为观
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测信息,按一个点的地心系三维坐标作为起算依据,进行GPS网的无约束平差。
(2)无约束平差应提供各点在地心系下的三维坐标、各基线向量、改正数和精度信息。 (3)无约束平差中,基线分量的改正数绝对值(V△X、V△Y、V△Z)应符合公式(5)的要求。
V△X ≤3σ
V△Y ≤3σ ?????(5) V△Z ≤3σ
2)约束平差应符合下列要求:
(1)可选择地心坐标系、国家坐标系或地方坐标系,对无约束平差后的观测值进行三维约束平差或二维约束平差。平差中,可对已知点坐标、已知距离和已知方位进行强制约束或加权约束。
(2)约束平差中,基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值(dV△X、dV△Y、dV△Z)应符合公式(6)的要求。
dV△X ≤2σ dV△Y ≤2σ ??????(6) dV△Z ≤2σ
(3)当平差软件不能输出基线向量改正数时,应进行不少于2个已知点的部分约束平差,在部分约束平差结果中未作为约束的已知点的坐标与原坐标的点位较差不大于5cm。
3)测量成果输出应包括相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位角、转换参数及其精度等信息。
基准站点与IGS站或中国地壳运动观测网络站实现组网,利用Gamit/Globk软件完成ITRF或CGCS2000框架下的地心坐标联测计算工作,然后利用公共点进行参心坐标联测工作,完成基准站高精度GPS坐标的解算。
2.3 GrafNav软件差分数据处理操作步骤
1、数据转换:GPS双频接收机所采集的原始数据文件为gps格式,GrafNav软件解算处理时,要将gps格式转换为gpb格式,这一步由File菜单中的Convert->Raw GNSS to GPB来实现。数据转换时要特别注意窗口中的Options按钮,它用于设定动态还是静态数据转换,默认值为静态转换,动态转换时要勾选Make all epochs Kinematic,基准站数据一律采用静态转换,移动台数据采用动态转换,其他选项为默认值即可。见图2-3-1:
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图2-3-1格式转换
2、差分数据处理:从File菜单中的New Project->Auto Start新建一工程(*.cfg),加上基准站和移动站的数据,在Settings 选项中依据载体的运动速度进行模式选择,无验潮水深测量建议采用Ground Vehicle(ARTK)模式,Start processing page right away 不用勾选,如图2-3-2:
图2-3-2 新建工程
注意:解算时会弹出Master Data Gaps对话框,选择否。当弹出Enter Master Position时,见图2-3-3:
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图2-3-3 基准站坐标输入
图2-3-3中初始三维坐标为概略坐标,必须输入精确的基准站坐标,天线高为零即可,
因为输入的大地高应已化算至天线处。
当弹出Enter Remote Antenna Height对话框时,见图2-3-4:
图2-3-4
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图2-3-4中天线高为零即可,因为在水深数据处理与成图软件中会进行处理。 数据输入完毕后选择Process菜单中的Process GNSS会弹出Process Differential GNSS对话框,参数解算时的设置见图2-3-5中a~k:
e) Process
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b) General
f) Advanced1
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d) Advanced2
e) KAR
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f) ARTK
g) Engage
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h) Measurement
i) Ionosphere/L2
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j) Fixed Static
k) GLONASS 图2-3-5 差分解算参数设置
上述参数设置完成后即可进行差分解算,点击Process即可。
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解算完成后选择Output菜单中的Write Combined File子菜单输出cmb结果文件,当然也可以输出(*.txt)形式等结果文件。结果文件(*.cmb)将在水深数据处理与成图软件中使用。
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第3章 水深数据处理与成图操作
数据处理成图主要采用GPS处理软件GrafNav、水深数据处理与成图软件。其中GrafNav软件用于GPS静态、动态数据、单点定位后处理,而水深数据处理与成图软件用来进行测深仪偏差、声速、无验潮水深测量等改正,以及数据成图处理。
3.1 系统主菜单
图3-1-1
主要包括:【图版管理】、【数据录入】、【测线编辑】、【水深编辑】、【三角网】、【等值线】、【图形编辑】、【辅助】、【视窗】、【质检】、【系统配置】及【帮助】菜单。
3.2 图版管理
3.2.1 新建水深图板
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图3-2-1
单击【文件】?【新建水深?】如上图 ,建立一新的水深图板。其中文件名必须输全(文件后缀必须为dmf),包括文件目录路径(默认的当前路径是本软件所在的路径),可由浏览按钮选择(建议文件名与图板编号一致)。图幅范围为内图廓的左下角与右上角高斯坐标,需正确输入。比例尺编辑框中输入比例尺分母。网格间隔的单位为米,一般为1000m,即按规范要求绘制正常公里网线。当网线非整公里时,只绘制短十字线及四个角点坐标注记,类似于大比例尺地形图整饰格式,网格线有“大格网、十字丝、无网格”三种选择。图板类型:(1)选择“WGS-84”坐标系。(2)输入测区坐标,可分别输入测区左下角、右上角坐标,以实现测区内多幅图在同一图板中显示处理的目的。
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图3-2-2
图幅参数输入完成后,如上图,要求用户进行相应的整饰参数输入。从A至J,其位置及意义可参见图2.2左边的地形图板整饰示意图。
注意:对于新建的每一图板,图板主文件为*.dmf,其它文件(图板配置文件*.ini)与图板文件同名,并同时自动建立在同一资料目录中。复制图板文件时,两文件均不可缺少。建议用户建立图板文件后除【当前地水深 另存为?】菜单外不要用其它方法对其进行重命名,这样或许打不开本图板。
3.2.2 打开水深图板
单击【图版管理】?【打
开水深图板?】弹出打开水深图板界面。打开已有水深图板,进行编辑处理。该对话框为标准的Windows打开文件对话框,详细操作可参阅Windows系统联机帮助。选定图板主文件(*.dmf)后,按
【打开】按钮,系统打开并读 图3-2-3 取所选定的图板文件(*.dmf)、图板配置文件(*.ini)。
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3.2.3 保存当前水深图板
单击【图版管理】?【保存当前水深图板?】保存当前图形文件及原始数据文件,清除文件缓冲区,强制存盘。以防止系统突然掉电而引起资料丢失。
3.2.4 当前水深图板另存为
单击【图版管理】?【当前水深图板另存为?】将当前图板文件作备份。
3.2.5 清理图形数据文件与异常数据(*.dmf)
单击【图版管理】?【清理图形数据文件与异常数据(*.dmf)】在异常数据删除时、需要用此功能进行清理。此操作会清除Undo操作缓冲区,失去已有Undo编辑信息,并进行要素检查,将图板以外不正常的无效数据删除。
3.2.6 文件定时保存时间间隔设置
单击【图版管理】?【文件定时保存时间间隔设置】设置文件定时自动保存的时间间
隔,一般设置为10分钟。
3.2.7 绘图设备设置
单击【图版管理】?【绘图设备设置(R)?】如图所示设置绘图仪或打印机类型、图纸方向、纸张大小及设备的其它选项。
DPX-4700LS平台绘图仪的具体设置为:名称(Roland DPX-4700ls)、纸张大小(A0)、打印方向(横向)。此时,绘图仪绘图原点为图纸左下角点。用户事先应将设备的Windows绘图驱动程序安装好。
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图3-2-4
3.2.8 绘图仪(打印机)输出
单击【图版管理】?【绘图仪(打印机)输出?】如图所示,可以对下拉列表中的相
应设备进行详细设置。具体设置各个仪器有所不同,这里不一一赘述。请用户自行摸索。
图3-2-5
3.2.9 绘图输出范围选择、绘图预显
单击【图版】?【绘图输出范围.内容选择、预显?】。
A. 选取绘图输出范围(鼠标框选、当前窗口、全图输出),并进行输出预显。 B. 设置绘图输出附加参数,主要包括平移、缩放及绘图仪纵横方向误差校正。其中,
水平及垂直方向的偏移以图纸左下角为起点(横向打印输出),平移输出图形;图形输出
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比例控制所绘图形的大小,“1:1.0”表示图形按实际大小绘制,“1:0.3”表示按实际大小的0.3倍缩小绘制,以用于打印小检查图;绘图仪误差校正参数设置可对绘图仪纵横方向的线性误差作校正,具体方法:在正式绘图前,不加此项校正(输入0值),绘制地形图内图廓,用日内瓦尺量取各内图廓边长,求取绘图仪纵横方向误差率:
误差率 = (实际量取边长-理
论边长)/理论边长。
C. 所选范围图形绘制(打印)预显,预显图形与最终绘制成果一致。对预显图形可进行放大或缩小,可按【打印】按钮直接进行打印,等同于【绘图仪(打印机)输出】菜单功能。
图3-2-6
3.2.10 图形数据格式转换(MVCF、AutoCAD、Access)
选择【图版管理】?【图形数据格式转换(MVCF、AutoCAD、Access】
3.2.11 退出系统
选择【图版管理】?【退出系统】,关闭已打开文件,释放系统资源,退出本软件系统,返回到操作系统。
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3.3 数据录入菜单
3.3.1 读取测线数据
图3-3-1
在【数据录入】选择【读取测量原始测线数据文件】,在图中的窗口输入导航数据采集 软件生成的测线(*.raw)文件,按【打开】按钮,测线数据就录入到已建立的水深图版中,
图3-3-2
3.4 数据处理菜单
数据处理包括测线预处理和利用GPS双频后处理结果改正水深值。
3.4.1测线数据的预处理
测线预处理包括以下三项:
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1、在【数据处理】选择【全图内水深点采集时间异常检测】,将会对所测水深点的测量时间进行核对;
2、选择部分或全部测线,然后在【数据处理】中选择【所选测深线上水深点位置异常检测】,会出现图3对话框,如果检测到异常水深点,则将其删除。
图3-4-1
3、在【数据处理】中选择【所选或全部测线上孤立零水深点改正处理】,会出现图3
对话框,设置有效最浅水深值和孤立点前后控制距离,然后点击“确定”按钮即可完成此项操作。
图3-4-2
3.4.2无验潮水深数据处理与成图操作步骤
1、
首先新建一水深图板(*.dmf),在“数据录入”菜单中选择读取测量原始测线文
件(*.raw)录入测线数据。弹出“吃水和天线高等参数设置”对话框,如图3-4-3:
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图3-4-3吃水、天线高设置
图3-4-3中,需重点输入的参数有两项:静态吃水和GPS双频天线至换能器的竖直距离,其他参数按实例值输入。 2、
在“数据处理”菜单中选择“利用GPS双频后处理结果改正测深值”将弹出“测线数据综合改正”对话框,如图3-4-4:
图3-4-4测线数据综合改正
图3-4-4中比对点数据的平面坐标系为高斯坐标,其中高程差值H'为深度基准面至
WGS84参考椭球面的距离,必须严格按照图示公式计算。水准点为验潮站的附近的水准高程点,为85高程。
注:图3-4-4中需要的已知值为L0(当地多年平均海平面至深度基准面的距离)、hm(当
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地多年平均海平面至85高程基准的距离)、h0(水准点至85高程基准的距离)。
在外业时基准站一般不会架设在水准点上,所以基准站至水准点要进行水准联测或
GPS静态联测。特别注意基准站的坐标一定要尽量准确,因为差分计算时,它会影响测线坐标的精度。
通过上述两个步骤,我们就可以进行测线水深数据综合改正了,在“测线数据综合改
正”对话框中切换至“测高数据、测数线据选择”界面,如图3-4-5:
图3-4-5 测线、差分结果文件输入
图3-4-5中我们输入GrafNav软件差分数据处理的结果文件(*.cmb),加上所选的测线数据。
针对大比例尺测图,现有信标的定位精度不能满足测图要求,必须采用GPS双频接收机定位数据(前提是基准站平面坐标经过精确测定),具体操作如图3-4-6:
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图3-4-6 测线平面位置精确改正
只要勾选图3-4-6中的采用双频定位结果内插计算新点位即可!这样点击“确定”按钮就可以进行计算改正了。GPS PPK无验潮水深测量作业数据处理流程到此结束!需要注意的是在进行测深仪偏差、声速改正时,不可再进行吃水和潮汐改正。基准站、移动台的GPS双频采集数据每天约400Mb,应及时进行备份。
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3.5 辅助菜单
3.5.1 查看错误信息记录文件
选择【辅助】?【查看错误信息记录文件】。 打开“错误记录.txt”文件,文件记录的是本软件运行时出现的所有错误信息,此文件由软件自动生成,文本内容采用追加的方式记录,文本文件的内容如下:
2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:45 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:58 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:58 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:58 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!! 2006-03-20 15:48:58 XX舰队海测船大队 10-99-01 错误: 382 符号不存在,库版本可能不对应!!
3.5.2 列表显示不能正确绘制的要素
选择【辅助】?【列表显示不能正确绘制的要素】。如右图,列表框中显示不能正确绘制的要素内容。
图3-5-1
3.5.3 Windows标准计算器
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选择【辅助】?【标准计算器】。便于操作人员进行辅助计算。本功能调用了Windows操作系统附件中的计算器程序。
图3-5-2
3.5.4 地图投影坐标转换
选择【辅助】?【地图投影坐标转换】。进行地图投影坐标转换的正反算,投影方式有两种,即高斯与墨卡托。可进行经纬度与高斯直角坐标、经纬度与图上坐标的正反算。主要在测量计划制定及已有地形图数字化过程中。
图3-5-3
3.5.5 BJ54与WGS84间单点转换
选择【辅助】?【BJ54与WGS84间单点转换】。如下图,自由进行坐标转换。
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图3-5-4
3.5.6 图上距离、面积自由量算
选择【辅助】?【图上距离、面积自由量算】。测量两光标点间实地距离、图上距离、区域实地平面面积、区域图上面积。光标形状为“+”,当光标改变后,在本对话框上点一下鼠标左键即可恢复。
图3-5-5
3.5.7 所选线、面符号边长及面积计算
选择【辅助】?【所选线、面符号边长及面积计算】。计算所选择的线、面状符号的边长、面积。
图3-5-6
3.5.8所选符号属性显示
选择【辅助】?【所选符号属性显示】。查询点、线、面等图形对象实体的有关属性。所选择的符号属性不同弹出的对话框也不同,这里不一一描述。
3.5.9 系统符号编码查询
选择【辅助】?【系统符号编码查询】。显示“要素符号可视选择”对话框,可直接输入符号编码,可点击左边的树状目录选择,也可按符号的“大类”=>“小类”=>“翻页”的选择顺序,浏览系统的符号。系统符号编码范围为“1-9999”,千位取0-9,表示符号大类:
0—海图图式符号; 1—测量控制点; 2—居民地和垣栅;
3—工矿建筑物和其它设施(独立地物); 4—交通及附属设施(道路);
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5—管线及附属设施; 6—水系及附属设施; 7—植被、境界; 8—地貌、土质; 9—用户扩充。
图3-5-7
符号编码的百位也取0-9,对于海图图式符号,其小类为:自然地理符号、人工地物、控制点和陆地方位物、港口航道及近海设施、潮汐潮流、深度和底质、礁石沉船障碍物、区域界限、灯标立标雾号、雷达无线电及其它。符号的十位与个位取0-95,分三页显示。
系统符号分1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:25000六个比例尺系列。
3.5.10 图中要素编码转换
选择【辅助】?【图中要素编码转换】。将当前图中与旧编码相同的相应符号的编码转换为新编码。
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