GNSS实习报告 - 米家俊

《空间定位技术》实习报告

一、 前言

二、 实习目的

三、 实习任务和要求

四、测量规范

五、测区概括

六、实习内容和步骤

（一）仪器设备、实习组织及收集资料 （二）GPS控制网的布设

（三）GPS测量的外业观测：

（四）GPS测量数据的内业处理： （五）静态测量的实习结果：

（六）RTK动态观测作和点位放样

七、 注意事项

八、实习心得

九、问题分析

十、意见和建议

一、前言

全球定位系统（Global Positioning System）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。经近十年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著优点，赢得广大 测绘工作者的信赖，并成功的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动检测、工程变形检测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

GPS导航定位系统以其精度高、全天候、高效率、多功能、操作简便、应 用广泛等特点著称。用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等，对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定

全球性的地球动态参数，用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘，用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统，全球环境遥感监测的技术革命。

GPS卫星定位技术是通过安置在地球表面的GPS接收机同时接受4颗以上的GPS卫星发出的信号测定接收机的位置。通过对《GPS测量原理及应用》进行理论上的学习，我们掌握了GPS测量原理、GPS现代化和多基准站RTK

的内容、全球实时GPS差分原理与系统组成，以及GPS外业测量的作业模式与技术设计。

与此同时，我们更需要实践来巩固所学的知识。此次，学校安排我们实习，要求我们认识GPS接收机的各个组成部分的名称和功能，熟练掌握

GPS接收机的操作方法。学会将存储在接收机内的测量数据传输至计算机中，对测量数据进行处理，解算出基线向量。并对GPS的几种外业模式的作业方法精确掌握。此外培养我们的实训能力，组织能力，培养我们团队协作、吃苦耐劳的精神。为以后的工作提前做准备

小组成员：

组长：米家俊

组员：何贯富，李伟杭、巴黎、牛翔宇、完颜任伟、杨慧朋、屈臣、李斌

二、实习目的：

1、落实GPS测量实验教学环节；

2、全面了解、掌握GPS平面网的技术设计、外业观测、数据处理及质量检

核的方法，具有独立开展GPS平面控制测量的能力； 3、熟悉GPS-RTK测量的方法。

4、熟悉GPS测量规范的要求，独立编写实习报告。

三、实习任务和要求：

1、建立GPS控制网；

2、完成一个控制网的外业观测及内业计算；

3、严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，精心设计、合理安排； 5、编写具体的布网方案、作业方法、技术要求、现有成果的联测利用等； 6、选用统一的坐标系统； 7、掌握GPS-RTK接收机的使用。

四、测量规范：

1、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2001）。 2、《全球定位系统城市测量技术规范》（CJJ 73-97）。 3、CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》。 4、CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》。

5、《空间定位技术》指导书。 E级GPS网的精度要求如下表： 级别 固定误差(mm) 平均边长(km) 比例误差系数(mm) E ≤10 0.2～5 ≤20 每小组利用各组领取到的接收机对两个控制点进行观测，观测时段为一小时，观测3个时段。

五、测区概括：

测区位于东京114°，测区位于长安大道以北，明月路和清风路之间，龙翔大道以南，面积约为3Km2；测区位于俄半平原半丘陵地带，虽地势起伏不大，但由于位于新城区，搞成建组较多，同时条件比较差，给我们的联系带了诸多不便。

六、实习的内容和步骤：

（一）仪器设备、实习组织及收集资料

1、仪器设备：GPS接收机8台、笔记本电脑1台（带内业处理软件），对讲机8个；

2、实习全班分八组，再划分为两大组进行，每组双频GPS接收机4台、对讲机4个。

3、应收集的资料：

（1） 测区范围与位置、自然地理条件、气候特点、交通与通讯； （2） 测区内已有的测量成果； （3） GPS定位技术规范； （4） 外业观测手簿及内业计算纸。 （二）GPS

1、以平顶山新城区的已知控制点（四等）为基准，合理布设GPS控制网。 2、GPS控制点位的基本要求：

（1）为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽

控制网的布设

可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。

（2）便于安置仪器，视野开阔；

（3）距大功率发射源不小于400m，距高压输电线不小于200m； （4）附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域； （5）交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测； （6）地面基础稳定，易于点的保存。 （三）GPS

测量的外业观测：

1、GPS接收机的检测： （1）一般检验； （2）通电检验； （3）测试检验；

（4）水准器与光学对点器的检验与校正。

2、制定施测方案及作业调度计划； 3、选择最佳的观测时段；

4、GPS观测所选用有效观测卫星与测站组成的几何图形尽可能坚强，点位几何图形强度因子（PDOP）值可参考下表：

级别 PDOP

5、观测级别与技术要求如下表： 级别 项目 卫星高度角（1o） 有效观测卫星总数 时段中任一卫星有效观测时间（min） 观测时段数 时段长度（min）

6、观测作业的要求：

A ≤4 B ≤6 C ≤8 D ≤10 E ≤10 A ≥10 ≥12 ≥30 ≥8 ≥180 B ≥15 ≥9 ≥30 ≥6 ≥120 15~60 C ≥15 ≥6 ≥20 ≥2 ≥90 15~60 D ≥15 ≥4 ≥15 ≥2 ≥60 15~60 E ≥15 ≥3 ≥15 ≥2 ≥60 15~60 数据采样间隔（s） 15~60

（1）严格遵守调度命令，按规定时间进行作业，同步观测同一组卫星； （2）天线定向标志应指向正北，定向误差不应大于±5o，天线的圆水准气泡必须居中；

（3）检查仪器连接无误后方能启动接收机进行观测； （4）观测前应逐项填写测量记录手簿；

（5）每时段观测前后应各量取天线高一次，两次量高之差不应大于3mm，取平均值作为最后天线高；

（6）观测期间防止接收设备振动，更不得移动，要防止人员和其他物体碰动天线或阻挡天线；

（7）观测过程中，在仪器附近禁止使用手机和对讲机。

（8）观测手簿必须在现场，按作业顺序完成记录，不允许事后补记。 (9)一个时段观测过程中，不得进行以下操作：关闭接收机，又重新开机；进行自测试；改变卫星高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；

(10)接收机在观测过程，不应在接收机旁使用对讲机；雷雨天气过境应关机停测，卸下天下以防雷击。

(11)应记录雨、晴、阴、云等天气。

结束采集时：对数据进行存储，查看文件状态，然后关机，准备下次观测。根据实际情况，我们记录测站开始时间，结束时间，天线高，电池电压，卫星号，信噪比，故障情况，以及开始和结束时候卫星高度角，PDOP,整点时候卫星情况，卫星故障情况。天气等等。我们总共观测了3个时段，设站数为15。

（四）GPS

测量数据的内业处理：

1、外业数据检核：

（1）每个时段同步边观测数据的检核，按以下规定进行： a．计算同一时段观测值的剔除率，其值应小于10％；

b．计算出同步边各时段平差值的中误差与相对中误差，应小于接收机

的标称精度。

（2）同一边任意两个时段的成果互差应小于接收机标称精度的 22倍； （3）三边同步环中第三边处理结果与前两边的代数和之差值应小于下列数值：

wx≤3δ/5wy≤3δ/5wz≤3δ/5

w = （wx2 + wy2 + wz2）1/2≤3δ/5

2、数据后处理：

（1）对原始数据进行编辑、加工与整理，分流并产生各种专用数据信

息文件；

（2）以同步观测区为单位，进行独立基线向量或多站网平差处理； （3）进行WGS-84坐标系中的整体平差、提供个测站的大地坐标及有关

精度信息；

（4）基线向量或多站网平差及整体平差结果应拷贝到U盘上。

（五）静态测量的实习结果：

（1)静态测量时要满足相应规范的要求。

（2)网形布设时应注意外围不能有豁口，至少留一个通视方向。

(3)静态观测过程中，即使发现长水准管不居中或者仪器不严格对中了，也不要重新调仪器，观测时不要重新开机，开机关机听从调配。

(4)观测时，接收机周围不使用干扰卫星信号的通讯设备，以减弱误差，接收机周围应当视野开阔，削弱多路径误差。

(5)每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬件上，应该备份一份确保观测数据不应人为疏忽丢失。

(6)数据处理时，一定要改天线类型、天线高，去除浮点解的记录。 （六）RTK

动态观测作和点位放样

动态GPS定位测量

1、GPS接收机一套、手薄一个、对中杆一个 2、实习地点：河南城建学院

3、目的：熟悉熟练掌握GPS仪器设备的使用方法，学会使用GPS仪器进行控制测量的基本方法，培养学生的实际动手能力。

4、GPS RTK技术的基本原理

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值。RTK技术就是载波相位动态实时差分技术，它能够实时地提供测站点指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值一起传送给流动站，流动站在完成初始化后，一方面通过数据链接接收来自基准站的数据，

另外自身也采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。

5.GPS测得的大地高属于WGS—84系统，因此必须采用高程拟合的方法，来求得正常高。而高程拟合的精度高低取决于参与拟合的水准点的个数及分布的均匀程度。对于公路放样来讲，路线两侧布设的水准点足以保证中桩高程的拟合精度。

RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机，以及用于数据传输的电台。在RTK作业模式下，基准站接收机，借助电台，将其观测值及坐标信息，发送给流动站接收机；流动站接收机将自己采集的GPS观测数据和接收来自基准站的数据，组成差分观测值，利用静态相对测量处理方法对基线进行实时求解，然后推算出其三维位置（XK，YK，ZK）。RTK定位系统基本配置包括三部分：

（1）基准站：由GPS接收机、GPS天线、数据发送电台、UHF天线、电源等部分组成。

（2）流动站：由GPS接收机、GPS天线、数据发送电台、UHF天线、电源、掌上电脑、对中杆等组成。

（3）软件包：支持实时动态差分的软件系统和各项工程测量应用功能。 。6、RTK定位系统的基本工作原理是：在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给流动站。流动站实时动态软件可以通过下列基本步骤和功能获得流动站的精确坐标：

（1）利用三差模型求出流动站的初始坐标。

（2）利用OTF方法动态解求模糊度。观测条件恶劣时具有模糊度重复性检核功能。

（3）根据相对定位模型，实时解算流动站的WGS-84坐标。 （4）根据给定的转换参数，进行坐标系统的转换。 （5）测量结果的实时显示，坐标解算精度评定。

（6）还应包括失锁后的重新动态初始化，选择不同的作业模式，定位、放样、导航等功能的选择和转换等。

这样，通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与流动站观测成果的质量和解算的收敛情况，从而可以实时地判定解算结果的可靠性。只要能连续锁定

不少于5颗卫星信号，并且有必要的几何图形强度，则测程在10 km以内的流动站可实时得到厘米级精度的定位成果。

7、野外放样作业流程

（1）设置参考站：在已知控制点上架设好GPS接收机和天线，打开接收机，将PC卡上室内设置的参数读入GPS接收机，建立配置集，输入参考站点的准确的北京54坐标和天线高，参考站GPS接收机通过转换参数将北京54坐标转换为WGS-84坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去，待电台指示灯显示发出通讯信号后流动站即可开展工作。

（2）流动站工作：打开接收机，新建工作项目，建立配置集。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时也接收来自参考站的数据，进行处理获得流动站的三维WGS-84坐标，最后再通过与参考站相同的坐标转换参数将WGS-84坐标转换为北京54坐标，并实时显示在流动站的TR500终端上。接收机可将实时位置与设计值相比较，指导放样到正确位置

七、实习注意事项

1、仪器工具的使用：

（1）按时领借，归还仪器工具，遵守实验室领借归还制度。 （2）每次出发前和收工后均要清点仪器和工具；

（3） 严禁违章操作仪器，实习中发现仪器有问题，立即报告指导老师，不准自行拆卸，为保证仪器的安全，实习时应做到：人不离仪器，仪器不离人； （4）仪器工具有损坏丢失者按实验室规定处理； （5）所有仪器均为贵重仪器使用中应注意爱护。

（6）实习前要做好准备，随实习进度阅读指导书及教材有关章节。

（7）每天晚上应对当天工作做一小结，进行内业工作，同时做好第二天工作计划，并准备好使用的仪器工具。

（8）要严格遵守实习纪律，学生在校外实习，应注意自己的形象及安全。

八、实习心得：

通过这次实习，让我深刻明白了理论联系实际的重要性，实习的目的，就

是要将这些理论与实际工程联系起来。此次实习学到了测量的实际操作能力，更有面对困难的忍耐力；但更重要的是学到了小组之间的团结、默契，而且锻炼了自己很多测绘的能力。为了能尽快地完成任务，我们小组分工进行测量，一次测量实习要完整的做完，单单靠一个人的力量是有的困难的，只有小组的合作和团结才能让实习快速而高效的完成，而这些，就是在测量之外所收获的。小组成员的合作很重要，实习小组的气氛很大程度上影响实验的进度。我在测量的过程中克服困难，没有感到辛苦，反而从中能自得其乐。

测量是一项精确的工作，各项都要达到一定的精度。测量应遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”、“由高级到低级”的原则，并做到“步步有检核”,这样做可以防止误差的积累，及时发现错误。

但就整个实习过程来说，此次实习的每个步骤都不是那么的困难，只要我们亲手去做过，就不难掌握，同时巩固、扩大和加深我们从课堂上所学理论知识，获得测量工作的初步经验和熟练掌握测量仪器的操作的基本技能，培养我们的工作能力，并对地形图及填图有一个全面和系统的认识。加深对控制测量学的基本理论的理解，能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。

通过实习进一步深入了解GPS原理以及在测绘中的应用,巩固课堂所学的知识.熟练掌握GPS仪器的使用方法,学会GPS进行控制测量的基本方法并掌握GPS数据处理的使用方法.

九、问题分析

在本次实习过程中，初步掌握了GPS控制网中控制点的布置、选址和标记，掌握了GPS静态相对定位测量全过程的程序与方法，包括资料的搜集、野外观测记录、测量内业数据处理、资料的综合分析整理等。同时理解了GPS静态测量的方法，包括卫星预报，测量计划编制，实地测量等。通过这次野外实习和内业的数据处理，巩固了课堂上的理论知识，将理论知识与实践相结合，培养了实践能力，了解和掌握了有关于GPS仪器的使用原理和方法。虽然还有很多不足和缺陷，但是今后定会更加努力地改正和提高动手实践能力。

在内业处理过程中，经过自动化的基线解算和平差，通过删减卫星调整基线来提高精度让我懂得了如何去“精益求精”。在现代社会科技发展过程中，空间卫星技术和其他的测绘技术将更加长远发展，那么就对我们现在还未走入社会的测绘人要求更多而且要求更高，数学计算和协调能力是测绘的显性要求，而编程能力和英语能力将是测绘的隐性要求而且将会越来越突出。

十、建议与意见

我感觉本次实习内容的安排大体上是不错的，老师们的指导和讲解也是尽心尽力；但感觉内业数据处理部分老师应该讲得更详细一点，这样更有助于同学对软件的熟悉与对书本知识的消化。其次，感觉这次外业数据采集同学们还是比较空闲，所以建议学院在今后GPS实习中可以增加适当的项目，比如专门花一两天来学习接收机的电子手簿，或者是能够交换仪器进行实习操作，使大家既能掌握天宝接收机的操作也能掌握莱卡接收机的操作，这样我们才能够从中学到更多的知识。所以希望学院对GPS实习更加重视一些，能给学生更多的实习和锻炼的机会。

在内业处理过程中，经过自动化的基线解算和平差，通过删减卫星调整基线来提高精度让我懂得了如何去“精益求精”。在现代社会科技发展过程中，空间卫星技术和其他的测绘技术将更加长远发展，那么就对我们现在还未走入社会的测绘人要求更多而且要求更高，数学计算和协调能力是测绘的显性要求，而编程能力和英语能力将是测绘的隐性要求而且将会越来越突出。

十、建议与意见

我感觉本次实习内容的安排大体上是不错的，老师们的指导和讲解也是尽心尽力；但感觉内业数据处理部分老师应该讲得更详细一点，这样更有助于同学对软件的熟悉与对书本知识的消化。其次，感觉这次外业数据采集同学们还是比较空闲，所以建议学院在今后GPS实习中可以增加适当的项目，比如专门花一两天来学习接收机的电子手簿，或者是能够交换仪器进行实习操作，使大家既能掌握天宝接收机的操作也能掌握莱卡接收机的操作，这样我们才能够从中学到更多的知识。所以希望学院对GPS实习更加重视一些，能给学生更多的实习和锻炼的机会。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gz4a.html