GPS靜態(tài)測量及數據處理.ppt

1,第6講 GPS靜態(tài)測量,李永川,2,作業(yè)過程,3,問題,（1）GPS點的選擇有哪些要求？它和導線點的選擇要求有哪些不同？ （2）名詞解釋：同步觀測、同步網、同步環(huán)、異步網、異步環(huán)、獨立基線、星歷預報。 （3）同步網以哪些連接方式構成了異步網？ （4）制定外業(yè)觀測計劃包括哪些內容？,4,1 準備資料,（1）測量任務書 （2）測區(qū)地形圖或平面圖 （3）測區(qū)已知控制點點之記 （4）測區(qū)已知控制點坐標 （5）技術規(guī)范 全球定位系統GPS測量規(guī)范GB/T 18314-2009（簡稱規(guī)范） 全球定位系統城市測量技術規(guī)程CJJ 73-97（簡稱規(guī)程） 公路全球定位系統（GPS）測量規(guī)范JTJ/C 066-98 ,5,2 踏勘選點,由于GPS測量中不要求測站之間相 互通視，網的圖形結構也比較靈活，所 以選點的野外工作比較簡便。 在選點工作開始之前，必須搜集測區(qū)的有關資料，例如已有的小比例尺地 形圖（1：1萬1：10萬）、行政區(qū)劃圖和已有的測繪成果資料。要充分了解和研究測區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及原有控制點等情況。,6,2.1 GPS選點要求,（1）點位應選設在易于安置接收設備和便于操作的地方，視野應開闊。被測衛(wèi)星的地平高度角一般應大于10°15°，以減弱對流層折射影響。 （2）點位應遠離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站等，其距離不得小于200m；并應遠離高壓輸電線，其距離不得小于50m），以避免周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾。 （3）點位附近不應有強烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體（接打手機、對講機最好在10m以外），并盡量避免大面積水域，以減弱多路徑誤差的影響。 （4）點位應選在交通方便的地方，以便用其他測量手段聯測或擴展。 （5）地面基礎穩(wěn)定，利于點位保存。 （6）應充分利用符合要求的舊有控制點。,7,選點人員在實地選定的點位上，打一木樁或以其它方式加以標定，同時樹立測旗，以便埋石及觀測人員能迅速找到點位，開展后續(xù)工作。選點人員還應按技術設計的要求，最后確認該點是否進行水準聯測，并應實地踏勘水準路線，提出有關建議。 點周圍有高于10°的障礙物時；應用平板儀和羅盤儀繪制點的環(huán)視圖。測區(qū)選點完成后，還應繪制GPS網選點圖。,2.2 選點作業(yè),8,2.3 GPS點標志和標石埋設,中心標石是地面GPS點的永久性標志，為了長期使用GPS測量成果，點的標石必須穩(wěn)定、堅固以利長期保存和利用。 各等級GPS點的標石用混凝土灌制。一般普通標石分上標石和下標石兩層，其上均設有金屬的中心標志。 埋設標石時，須使各層標志中心在同一鉛垂線上，其偏差不得大于2mm。新埋標石時，應依法辦理征地手續(xù)和測量標志委托保管書。,9,3 布設GPS控制網,GPS定位網設計及外 業(yè)測量的主要技術依據是 測量任務書和測量規(guī)范。 測量任務書是測量施工單 位上級主管部門下達的技 術文件；而測量規(guī)范則是 國家測繪管理部門制定的 技術法規(guī)。,10,3.1 GPS網的精度分級,GPS網的精度設計 精度指標通常是以相鄰點間弦長的標準差來表示，即用GPS邊長的固定誤差a和比例誤差b表示 在具體布設中，可以分級布設，也可以越級布設，或布設同級全面網。,11,3.2 GPS點的密度,規(guī)范和規(guī)程對GPS網中兩相臨點間距離視其需要作出了規(guī)定：相鄰點間最小距離應為平均距離的1/21/3；最大距離應為平均距離的23倍。,12,3.3 技術設計中應考慮的因素,（1）測站因素 同測站布設有關的技術因素有：網點的密度；網的圖形結構；時段分配、重復設站和重合點的布置等。 （2）衛(wèi)星因素 同觀測對象衛(wèi)星有關的一些因素有：衛(wèi)星高度角與觀測衛(wèi)星的數目；圖形強度因子；衛(wèi)星信號質量。大部分接收機具有解碼并記錄來自衛(wèi)星的廣播星歷表的能力。 （3）儀器因素 同儀器有關的一些因素有：接收機，用于相對定位至少應有兩臺；天線質量；記錄設備。 （4）后勤因素 后勤保障方面的因素有：使用的接收機臺數、來源和使用時間；各觀測時段的機組調度；交通工具和通訊設備的配置等。,13,3.4 GPS網的布網原則,（1）GPS網應根據測區(qū)實際需要和交通狀況，作業(yè)時的衛(wèi)星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設計原則進行。 （2）GPS網一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網的可靠性。 （3）GPS網的點與點之間不要求通視，但應考慮常規(guī)測量方法加密時的應用，每點應有一個以上通視方向。 （4）在可能條件下，新布設的GPS網應與附近已有的GPS點進行聯測；新布設的GPS網點應盡量與地面原有控制網點相聯接，聯接處的重合點數不應少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網與原有網之間的轉換參數。 （5）GPS網點，應利用已有水準點聯測高程。C級網每隔36點聯測一個高程點，D和E級網視具體情況確定聯測點數。A和B級網的高程聯測分別采用三、四等水準測量的方法；C至E級網可采用等外水準或與其精度相當的方法進行。,14,3.5 GPS網的聯測設計,聯測點應是下列幾種點之一：測區(qū)內現有的最高等級的常規(guī)地面控制點；地方坐標系中控制網定位、定向的起算點；聯接國家坐標系和地方坐標系的聯接點；水準點。 為了更好地解決GPS網與地面網兩者成果的轉換問題，應有更多的聯測點。分析研究和作業(yè)實踐表明，一個GPS網應聯測35個精度較高、分布合理的地面點作為GPS網的一部分。當測區(qū)較大時，還應適當增加聯測點。,15,3.5 GPS網的聯測設計,GPS網一般是求得測站點的三維坐標，其中高程為大地高，而實際應用的高程系統為正常高系統。為此，通常是在GPS網中施測或重合少量的幾何水準點，用數值擬合法擬合出測區(qū)的似大地水準面，繼而內插出其它GPS點的高程異常，再求出其正常高。 根據研究，在平原地區(qū)布測的GPS網中，只要用三等實測或重合全網五分之一GPS點的幾何水準，用數值擬合法求定GPS點的正常高，即可代替四等水準測量。所實測的水準點，大部分應布設在網的周圍點上，少量放在網的中間，以求獲得最佳效果。,16,GPS網技術設計依據,GPS網技術設計依據GPS測量規(guī)范（規(guī)程）和測量任務書 GPS網技術設計依據的規(guī)范（規(guī)程） （1）2009年國家質量技術監(jiān)督局發(fā)布的國家標準全球定位系統（GPS）測量規(guī)范，以下簡稱國標（GB）； （2）1998年建設部發(fā)布的行業(yè)標準全球定位系統城市測量技術規(guī)程，以下簡稱規(guī)程； （3）1992年國家測繪局發(fā)布的測繪行業(yè)標準全球定位系統（GPS）測量規(guī)范，以下簡稱規(guī)范； （4）各部委根據本部門GPS工作的實際情況制定的其它GPS測量規(guī)程或細則。,17,GPS網技術設計依據,GPS網技術設計依據GPS測量規(guī)范（規(guī)程）和測量任務書 測量任務書 測量任務書或測量合同是測量施工單位上級主管部 門或合同甲方下達的技術要求文件。這種技術文件 是指令性的，它規(guī)定了測量任務的范圍、目的、精 度和密度要求，提交成果資料的項目和時間，完成 任務的經濟指標等。,18,3.6 GPS網的圖形設計【重點及難點】,在GPS網的技術設計時，必須明確GPS成果所采用的坐標系統和起算數據，即明確GPS網所采用的基準。 GPS網的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。主要指確定網的位置基準問題。 大中城市GPS控制網應與附近3個以上的國家控制點聯測。小城市或工程控制可以聯測23個點。,19,3.6 GPS網的圖形設計,當投入作業(yè)的接收機數目在兩臺或多于兩臺時，就可以在同一時段內，幾個測站上的接收機同步觀測共視衛(wèi)星，這種觀測過程稱為同步觀測。 由同步觀測邊所構成的幾何圖形稱為同步網。其中，三臺或三臺以上接收機同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán)稱為同步觀測環(huán)，簡稱同步環(huán)。不同的接收機數量決定了同步網的網形結構。,20,3.6 GPS網的圖形設計,在同步觀測之后，經過數據處理，同步網中每兩個點之間就會形成一條基線向量。 所謂基線向量就是利用由兩臺或兩臺以上的接收機所采集的同步觀測數據形成的差分觀測值通過參數估計的方法所計算出的兩兩接收機間的三維坐標差。 若只考慮基線向量的大小而不考慮方向，基線向量就簡稱為基線。若同步網的點數為m，則網中同步邊（基線）總數為,在S條基線中，只有m-1條獨立基線，其余基線均可由獨立基線推算而得，屬于非獨立基線。同一條基線，其直接解算結果與獨立基線推算所得結果之差，就產生了所謂坐標閉合差條件，用它可評判同步網的觀測質量。,21,3.6 GPS網的圖形設計,同步網是GPS網的一個單元。 由多個同步網相互連接構成了完整的GPS網，這個網也稱異步網。 同步網的不同連接方式會出現不同的異步網的網形結構。異步網中，由非同步觀測獲得的基線向量構成的閉合環(huán)稱為異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。 在異步網中，同步網之間的連接方式有以下三種： 點連式：同步網之間僅有一點相連接的異步網稱為點連式異步網。 邊連式：同步網間由一條基線邊相連接的異步網稱為邊連式異步網。 混連式：混連式是點連式與邊連式的一種混合連接方式。,在上述三種連接方案中，點連式工作量最小，但無重復基線檢核；邊連式工作量最大，檢核條件亦最多，結構也最穩(wěn)定，定位精度較高；混連式比較靈活，工作量與檢核條件比較適中。在選擇測設方案時，應從所具備的接收機數量和精度、工作量大小、衛(wèi)星運行狀態(tài)、測區(qū)條件等方面進行權衡。,22,4 星歷預報,星歷預報：在GPS外業(yè)觀測之前，利用測站概略經緯度和現有GPS衛(wèi)星星歷所做出的PDOP變化、衛(wèi)星可見數目、衛(wèi)星分布、衛(wèi)星高度角等預報性信息，以供制定外業(yè)觀測計劃時參考。 編制預報表所用概略位置坐標應采用測區(qū)中心位置的經緯度。預報時間應選用作業(yè)期的中間時間。當測區(qū)較大時，作業(yè)時間較長時，應按不同時間和地區(qū)分段編制預報表，編制預報表所用概略星歷齡期不應超過20天（d），否則應重新采集一組新的概略星歷。通?？色@取歷書文件，從而得到衛(wèi)星星歷。 某一瞬間的衛(wèi)星位置，是由衛(wèi)星星歷提供的。衛(wèi)星星歷的數據來源有廣播星歷和實測星歷兩類。,23,廣播星歷,廣播星歷又稱預報星歷。 廣播星歷是是根據美國GPS控制中心跟蹤站的觀測數據進行外推，通過GPS衛(wèi)星發(fā)播的一種預報星歷，它是衛(wèi)星電文中所攜帶的主要信息。 當前從衛(wèi)星電文中解譯出來的星歷參數共17個，每小時更換一次。由這17個星歷參數確定的衛(wèi)星位置精度約為2040m，有時可達80m。廣播星歷的誤差對相對定位的影響為1×10-6。 距離星歷更新時間越長，星歷誤差越大，致使GPS衛(wèi)星定位精度可能從10m降到200m，甚至更低。 啟用全球均勻分布的跟蹤網進行測軌和預報，此時由星歷參數計算的衛(wèi)星坐標可能精確到510m。,民間所做的星歷預報，其數據來源多為廣播星歷。,24,實測星歷,IGS（國際GPS地球動力學服務）提供精密星歷,實測星歷又稱精密星歷。 實測星歷是根據實測資料進行擬合處理而直接得出的星歷。它需要在一些已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬間的衛(wèi)星真實位置，從而獲得精密星歷。 實測星歷要在觀測后12個星期才能得到（可向美國國家大地測量局（NGS）購買），這對導航和動態(tài)定位無任何意義，但是在靜態(tài)精密定位中具有重要作用。 GPS衛(wèi)星是高軌衛(wèi)星，區(qū)域性的跟蹤網也能獲得很高的定軌精度。所以許多國家和組織都在建立自己的GPS衛(wèi)星跟蹤網開展獨立定軌工作。,25,4.1 歷書文件的獲取方法,歷書文件可從美國的網站下載，將其存儲為“*.alm”格式（文件名中的*代表文件名，可根據需要命名），每7天更新一次。 http:/www.navcen.uscg.gov/gps/almanacs.htm 通常借助GPS數據處理軟件進行星歷預報。這里以Trimble接收機的商用處理軟件TGO為例。,26,4.2 利用TGO處理軟件進行星歷預報,典型安裝TGO后，星歷預報模塊也自動安 裝。執(zhí)行下拉菜單“功能/planning”命令， 彈出planning程序界面 （1）測站編輯 單擊按鈕，打開測站編輯器對話框。在測 站名列表區(qū)輸入新站名并輸入位置參數，單擊 確定。位置信息會根據列表自動更新。再設置 其它Planning參數 (例如, 障礙, 高度截止 角，時間區(qū)間等)。單擊“應用”添加新測站至 內部列表。,27,4.2 利用TGO處理軟件進行星歷預報,（2）導入歷書文件 將下載的歷書文件加載至軟件中。,28,4.2 利用TGO處理軟件進行星歷預報,（3）查看預報結果 查看PDOP變化圖，天空圖，衛(wèi)星數三項 預報結果，并將其復制到Word文檔中，作為 星歷預報的成果輸出。,29,5 制定外業(yè)觀測計劃【重點】,根據衛(wèi)星可見性預報表、參加作業(yè)的接 收機臺數、點位交通情況、GPS網形設計等 因素，進行觀測綱要設計，其內容包括： a確定測量模式。 b選定最佳觀測時段。 c確定同步觀測時段長度及起止時分。 d編制觀測計劃表，填寫并下達作業(yè)調度命令。 e根據實際作業(yè)的進展情況，及時調整觀測計劃和調度命令。,30,5 制定外業(yè)觀測計劃【重點】,5.1 確定測量模式 測量模式的確定主要包括定位方式的確定和控制網網形的確定。如某計劃采用靜態(tài)差分定位，投入3臺接收機作業(yè)，同步網之間以邊連式連接。 5.2 選定最佳觀測時段 GPS衛(wèi)星的觀測，是待GPS衛(wèi)星升離地平線一定的角度才開始的，這個角度就是衛(wèi)星高度截止角。高度角愈小，愈有利于減小三維位置圖形強度因子（PDOP），從而延長最佳觀測時間；但是衛(wèi)星高度角愈小，對流層影響愈顯著，測量誤差隨之增大。在精密定位測量時，衛(wèi)星高度截止角宜選定在15°左右。,31,5 制定外業(yè)觀測計劃【重點】,5.3 確定同步觀測時段長度及起止時分 確定同步觀測時段長度及起止時分可在技術規(guī)范的基礎上參考星歷預報結果進行。 在時段中觀測時間符合表中第七項規(guī)定的衛(wèi)星，為有效觀測衛(wèi)星； 計算有效觀測衛(wèi)星總數時，應將各時段的有效觀測衛(wèi)星數扣除其間的重復衛(wèi)星數； 觀測時段長度，應為開始記錄數據到結束記錄的時間段； 觀測時段數1.6，指每站觀測一時段，至少60%測站再觀測一時段。,32,5.4 編制觀測調度表,作業(yè)小組應在觀測前根據測區(qū)地形、交通狀況、控制網的大小、精度的高低、儀器的數量、GPS網的設計、星歷預報表和測區(qū)的天氣、地理環(huán)境等編制作業(yè)調度表，以提高工作效益。,33,編排作業(yè)調度表,3,案例分析,34,案例分析,根據圖1.1.11所示的GPS控制網圖形， 用3臺雙頻GPS接收機作業(yè)，相臨點之間的距 離約1km，儀器遷移時間約2030分鐘，已 知接收機的使用序號和天線編號，請回答下列 問題。 該以什么方式連接？ 根據下圖PDOP值選擇最佳的觀測時段。 根據控制網的圖形的觀測順序和觀測時間填寫GPS觀測調度表。,35,6 編寫技術設計書,36,注意事項,不影響GPS網質量的因素 網的形狀對GPS網的質量沒有直接影響,37,注意事項,網的結構設計 為覆蓋面積大或延伸距離遠的網布設高等級的框（骨）架網。,38,注意事項,網的結構設計 最簡異步環(huán)的邊數不宜過多。,39,注意事項,網的結構設計 短邊應進行同步觀測。,40,注意事項,網的結構設計 根據技術規(guī)范中要求的重復設站次數，計算最少觀測時段數。 Smin最少觀測時段數 R重復設站次數 n網的點數，m投入作業(yè)的接收機臺數。,41,某測區(qū)欲選擇8個GPS控制點，點間距最長為300m，最短為200m，聯測2個已知點。投入4臺接收機進靜態(tài)差分定位，試完成下列任務，將結果填入附錄3的工作任務單1和2中。 布設二級控制網，實地選點，并繪制GPS點之記。 繪制GPS網略圖。 編寫GPS外業(yè)調度表。,任務訓練,42,預習提示,（1）新購置的GPS接收機或經過維修后的接收機應進行哪些檢驗？ （2）如何進行一測站GPS外業(yè)觀測？ （3）在外業(yè)觀測過程中，作業(yè)人員應遵守哪些要求？ （4）測量手簿記錄有哪些要求？ （5）什么是RINEX格式？ （6）數據存儲與管理的要求有哪些？,43,任務2 靜態(tài)GPS外業(yè)觀測,GPS外業(yè)觀測是利用接收機接收來自GPS衛(wèi)星的無線電信號，它是外業(yè)階段的核心工作，包括準備工作、天線設置、接收機操作、氣象數據觀測、測站記簿等項內容。 1.1 接收機檢驗【難點】 GPS接收機是完成測量定位的關鍵設備，可根據需要按規(guī)范和表規(guī)程選用。,44,最佳GPS接收機具備的條件,（1）可靠性高。 接收機本身產生的周跳、半周跳和1/4周跳極少。 （2）耐用性強。 耐用性強表現在平均無故障工作時間上。平均無故障時間（MTBF，mean time been without failure）表征 GPS信號接收機的耐用性。美國軍用標準定為 MTBF13 000h。而現行 GPS信號接收機的平均無故障時間為 500060000h。 （3）測量精度高。 GPS信號接收機的C/A碼測距精度最高達土20 cm，最低僅為幾米。單頻機出廠精度達5mm+2×10-6D，雙頻機達到5mm+1×10-6D。,45,最佳GPS接收機具備的條件,（4）具有同時跟蹤測量4顆以上GPS衛(wèi)星的能力。 一臺GPS信號接收機，能否同時跟蹤和測量多顆GPS衛(wèi)星，取決于它具有的波道數；其最少不能夠低于8個波道，最佳者為24個波道，甚至48個波道（對于雙星集成接收機而言）。衛(wèi)星跟蹤性能良好不易失真，最好還具有WAA信號和無線電信標的接收波道。 （5）作業(yè)適應性強。 一臺較理想的GPS信號接收機，既能作靜態(tài)定位，又能作快速靜態(tài)和動態(tài)測量，亦即，既能在高低動態(tài)環(huán)境條件下作七維狀態(tài)參數測量，又具有極微弱信號的探測能力和抗客體干擾能力。例如，能夠在森林或街區(qū)正常作業(yè)，又能擔任DGPS和GIS任務。,46,最佳GPS接收機具備的條件,（6）具有雙頻甚至三頻的接收能力。 單頻接收機的制作成本和售價雖較低，但它們不適宜用于過長距離和厘米級精度的DGPS測量。一臺理想的GPS信號接收機，應具有雙頻甚至三頻（對于GPS IIF衛(wèi)星而言）的接收能力。在海、陸、空應用時，都能跟蹤全部可見衛(wèi)星。 （7）較低的C/A碼測距噪聲（10cm ）和載波相位噪聲（1mm）。 （8）具有削弱多路徑誤差的功能。 （9）較高的原始數據率。 原始數據率最好是20次/s，在高動態(tài)條件下應用。,47,最佳GPS接收機具備的條件,（10）較大的存儲器。 測地型GPS信號接收機，其內存容量一般為0.580Mbit，它們的存儲時間的長短，既取決于GPS定位數據的更新率，又取決于被測GPS衛(wèi)星的多少。 （11）數據處理軟件功能強。 GPS信號接收機的內置軟件，既能解算用戶的位置、速度和時間，又能作數據編輯、數據壓縮、數據管理、周跳探測及其注記、儀器自診斷及其控制。 （12）體積小、功耗低。 最好在GPS信號接收機內部安設有鋰電池，可供GPS信號接收機在野外作業(yè)10h以上。,48,最佳GPS接收機具備的條件,（13）工作溫度在4065°C之間，以便在炎熱和酷寒地區(qū)均能工作。 目前的民用GPS設備包括測量型和導航型。其中測量型產品的精度可達到米級甚至毫米級，但至少需要兩臺（套）才能達到設計精度要求，而且其內部結構復雜，單機成本一般在幾萬到幾十萬，適合專業(yè)高精度測量環(huán)境使用。 導航型產品，由于其使用者對精度要求不高，一般為幾十米，因此機器內部硬件相對簡單，只須一臺就可以完成導航工作，加之其價格相對較低，因而更有普及和推廣價值。,49,1.1.1 測地型接收機的類型選擇,（1）單頻接收機的選擇 單頻接收機只能接收經調制的L1 信號。它雖然可以利用導航電文提供的參數，對觀測量進行電離層影響的改正，但由于改正模型的不完善，誤差較大，所以單頻接收機主要用于基線較短（例如10km ）的精密定位工作。 單頻接收機的優(yōu)點是工藝成熟，所用的電子元件較少，對微處理器的要求較低，不需要昂貴的互相關器，不受P 碼保密的限制，產量大，價格比雙頻接收機便宜的多，只有雙頻接收機售價的40%左右。 目前單頻接收機已經歷經三代。即使基線在30300km范圍內，精度也能達到7cm+2×10-6D。,50,1.1.1 測地型接收機的類型選擇,（2）雙頻接收機的選擇 雙頻接收機可以同時接收L1和 L2信號，利用雙頻技術可以消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制。其次，解算整周未知數的時間較短，約為單頻機的一半，所以作業(yè)效率較高。 （3）信號通道類型的選擇 接收機的通道類型有三種：多通道接收機；序貫通道接收機、多路復用通道接收機。 多通道接收機：觀測比較可靠，并且具有良好的信噪比。 序貫通道接收機：結構簡單，但難于保持載波信號的跟蹤。 多路復用通道接收機：連續(xù)地跟蹤載波信號，但信噪比低。,51,1.1.1 測地型接收機的類型選擇,（4）碼相關型和碼相位型的選擇 根據接收機信號通道的工作原理，接收機可以分為：碼相關型接收機、平方型接收機和混合型接收機。 碼相關型接收機：既可進行偽距測量，又可進行載波相位測量，并能獲得導航電文。但由于P碼的保密而無法獲得L2載波的相位觀測值。 平方型接收機：無需掌握測距碼（C/A碼、P碼）的結構便能獲得L1 、L2載波信號，衛(wèi)星信號經平方后，完全消掉了其中的測距碼和數據碼，無法獲得衛(wèi)星的導航電文和時間信息，必須通過其他方法獲取衛(wèi)星星歷和時間信息。 混合型接收機：綜合利用相關技術和平方技術的優(yōu)點，可以同時獲得碼相位和載波相位觀測量，可以提供多種導航和定位信息，目前在測量工作中多屬這種類型的接收機。,52,1.1.2 導航型接收機的類型選擇,導航型接收機此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。 導航型接收機一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影響時為±100mm。 導航型接收機價格便宜，應用廣泛。 根據應用領域的不同，導航型接收機還可進一步分為： 車載型用于車輛導航定位； 航海型用于船舶導航定位； 航空型用于飛機導航定位； 星載型用于衛(wèi)星的導航定位。,53,1.1.3 接收機檢驗步驟,檢驗項目包括：一般檢視、通電檢驗、實測檢驗。 （1）一般檢視 接收機及天線型號應正確，外觀是否良好；各種部件及其附件是否齊全、完好；緊固部件不得松動和脫落；設備的使用手冊應齊全。 （2）通電檢驗 正確聯接電纜，然后通電檢驗有關信號燈、按鍵、顯示系統以及儀表、測試系統是否正常。最后按操作步驟進行衛(wèi)星捕獲與跟蹤，檢驗其工作情況。 （3）實測檢驗 應在不同長度的標準基線上或專設的GPS測量檢驗場上進行。對廣大用戶而言，可采用較為簡單的超短基線（準確測得它的實際長度），作為檢測的標準值。,除上述三項檢驗以外，天線底座的圓水準器和光學對點器，也都要在出測前進行檢驗和校正。作業(yè)中所用的測量作業(yè)儀表，如通風干濕表、空盒氣壓表、溫度計，也應定期送氣象部門檢驗，以保證正常工作。,54,1.2 靜態(tài)外業(yè)觀測,1.2.1 天線安置 天線要盡量利用腳架安置，直接在點上對中。 當控制點上建有尋常標時，應在安置天線之前先放倒覘標或采取其它措施。 天線的定向標志線應指向正北。 天線底盤上的圓水準氣泡必須居中。,目前GPS接收機大多為一體機，即接收單元與天線單元合為一體，以便攜帶。例如天寶Trimble- 4800、華測X-90。故若進行天線安置，實際上就是將這類接收機連同基座固定在三腳架上，使基座對中整平。一般情況下對中誤差2mm。按要求將電池與GPS接收機連接。,55,1.2.2 量取天線高,天線高是指觀測時接收機天線相位中心至測站中心標志面的高度。 天線安置后，應在每時段觀測的前、后各量取天線高一次。 對備有專門測高標尺的接收設備，將標尺插入天線的專用孔中，下端垂準中心標志，直接讀出天線高。 對其它接收設備，可采用傾斜測量方法。從腳架互成120°的三個空擋測量天線底盤下表面至中心標志面的距離，互差小于3mm時，取平均值L。 若天線底盤半徑為R，再利用廠方提供的平均相位中心至底盤下表面的高度hc，按下式求出天線高。,在實際作業(yè)中，若接收機和數據處理軟件的來源相同，則不必進行手工計算，而量取至某一特定部位，例如對于華測X-90接收機，可量至接收機中間的藍色標志線上。在數據處理時可直接將該量取值輸入華測處理軟件中，軟件將根據計算公式自動修正至天線高的值。但如若處理軟件與接收機型號不同，則應視實際情況來處理。,56,1.2.3 觀測作業(yè),在外業(yè)觀測過程中，作業(yè)人員應遵守如下要求： a觀測組必須嚴格遵守調度命令，按規(guī)定時間同步觀測同一組衛(wèi)星。當沒按計劃到達點位時，應及時通知其它各組，并經觀測計劃編制者同意對時段作必要調整，觀測組不得擅自更改觀測計劃。 b一個時段觀測過程中嚴禁進行以下操作：關閉接收機重新啟動；進行自測試（發(fā)現故障除外）；改變接收設備預置參數等；改變天線位置；按關閉和刪除文件功能等。 c觀測期間作業(yè)員不得擅自離開測站，并應防止儀器受震動和被移動，要防止人員或其它物體靠近、碰動天線或阻擋信號。 d在作業(yè)過程中，不應在天線附近使用無線電通訊。當必須使用時，無線電通訊工具應距天線10m以上。雷雨過境時應關機停測，并卸下天線以防雷擊。,57,1.3 外業(yè)觀測記錄【重點】,在外業(yè)觀測過程中，所有信息資料和觀測數據都要妥善記錄。 記錄的形式主要有以下兩種： （1）觀測記錄 觀測記錄由接收設備自動完成，均記錄在存儲介質（如磁帶、磁卡等）上。 記錄項目主要有：載波相位觀測值及其相應的GPS時間；GPS衛(wèi)星星歷參數；測站和接收機初始信息（測站名、測站號、時段號、近似坐標及高程、天線及接收機編號、天線高）。,GPS時間系統簡稱為GPS時，是以原子頻率標準為基礎，由主控站按照美國海軍天文臺（USNO）的協調時UTC進行調整。在1980年1月6日零時，使兩個時系對齊。 GPS時與協調時UTC相似，都屬于原子時，而為了保持導航的連續(xù)性，GPS時不能跳秒，若有必要，可由主控站對衛(wèi)星鐘的運行狀態(tài)進行調整，即對衛(wèi)星鐘的速度進行調整，使GPS時與世界時保持一致。,58,1.3 外業(yè)觀測記錄【重點】,在外業(yè)觀測過程中，所有信息資料和觀測數據都要妥善記錄。 記錄的形式主要有以下兩種： （2）測量手簿 測量手簿是在接收機啟動前與作業(yè)過程中，由測量員隨時填寫的。 其中圖幅編號，可填寫1：50000地形圖圖幅編號；近似經緯度填至1，近似高程填至100m。 整個觀測過程出現的重要問題及其處理情況，亦應如實地填寫在記事欄內。,59,1.3 外業(yè)觀測記錄【重點】,測量手簿記錄要求如下： a測站名的記錄，測站名應符合實際點位。 b時段號的記錄，時段號應符合實際觀測情況。 c接收機號的記錄，應如實反映所用接收機的型號。 d起止時間的記錄，起止時間宜采用協調世界時（UTC），填寫至時、分。當采用北京標準時（BST）時，應與UTC進行換算。 e天線高的記錄，觀測前后量取天線高的互差應在限差之內，取平均值作為最后結果，精確至0.001m。 f預測GPS數據文件格式，根據觀測當天的日期、接收機號和時段號寫出的數據文件應與數據傳輸出來的格式一致。 g測量手簿必須使用鉛筆在現場按作業(yè)順序完成記錄，字跡要清楚、整齊美觀，不得連環(huán)涂改、轉抄。如有讀、記錯誤，可整齊劃掉，將正確數據寫在上面并注名原因。 h嚴禁事后補記或追記，并按網裝訂成冊，交內業(yè)驗收。,60,1.4 靜態(tài)數據傳輸,數據傳輸主要有以下步驟： （1）在計算機上安裝數據下載軟件; （2）用數據線連接接收機至計算機主機; （3）打開下載軟件，配置通訊參數; （4）連接成功后，對照外業(yè)觀測手簿添加測站信息; （5）設置下載路徑及數據格式; （6）導出數據。,61,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,華測X-90GPS接收機數據下載軟件為HcLoader （1）接收機與電腦連接，用數據線連接GPS主機（開機狀態(tài)）和電腦。,用數據傳輸線正確 連接GPS接收機和計算 機，數據線不應有扭 曲，接口應直插直拔， 不應有扭轉。,62,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（2）打開數據傳輸軟件，選擇下載路徑 “開始程序華測軟件數據下載” 點擊桌面上的圖標 （3）數據下載界面，先選擇好左端的文件下載路徑。,63,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（4）接收機設置 選擇“工具接收機設置”查看接收機的相關信息（灰色為不可更改部分）。 每次觀測相同時間所采集的數據所占內存空間是不同的，與接收到的衛(wèi)星個數和采樣間隔有關，一般來說按默認設置，接收8顆衛(wèi)星是可以連續(xù)工作300多個小時。 如果內存已滿是不記錄數據的（現象是主機開機后數據記錄燈和衛(wèi)星燈一秒閃爍一次），可以通過“工具內存維護”，格式化內存或刪除文件的方式來清空內存。,64,接收機設置,采樣間隔：可根據實際情況修改（根據作業(yè)要求、方式的不同可做一定量的修改），一般修改范圍為160秒，默認值為5秒。 高度截止角：根據作業(yè)地區(qū)、作業(yè)時間的不同可做一定量的修改，但不要太大，默認值為10度，該項只對做靜態(tài)時起作用。 原始數據輸出：一般為“正常模式”，否則不能記錄靜態(tài)數據，“原始數據輸出”模式是為了外接PDA而設計的。 基準站自啟動：是針對RTK來設計的，基準站主機只要連接好后直接開機就可以正常工作，不需要手簿對基準站設置。 自啟動數據發(fā)送端口：選項有Port1、Port2、GPRS/CDMA、Port2+GPRS/CDMA，默認為Port1。 自啟動數據傳送格式：CMR、CMR+、RTCM2、RTCM3、RTCA，默認為CMR。,65,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（5）設置文件格式 一般情況下，不同型號的接收機輸出的數據文件在記錄類型、記錄長度和存取方式方面采用不同的記錄格式。因華測X-90的數據格式可與天寶系列接收機的數據格式兼容，故可根據需要選擇不同的數據格式。 通過“工具選項”進行數據格式設置。 *.DAT格式 若采用天寶數據處理TGO時，下載的數據格式選為*.DAT格式。 *.HCN格式 若采用華測數據處理軟件Compass Solution時，選用GPS Compass格式*.HCN。,66,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,華測接收機格式： 點名_天數+時段.HCN,天寶接收機格式： 識別碼_天數+時段.DAT,區(qū)別于CASS中的*.dat數據,67,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（5）設置文件格式 RINEX格式 通常情況下，需要將數據格式轉換成RINEX格式，即國際通用的與接收機無關的GPS數據標準交換格式。 RINEX格式的數據文件的完整的文件名由用于表示文件歸屬的8位字符長度的主文件名和用于表示文件類型的3位字符長度的擴展名兩部分組成。 其具體形式為“ssssdddf .yyt”。其中，“ssss”代表4字符長度的測站代號；“ddd”代表文件中第一個記錄所對于的年積日（該日期距離當年1月1日的天數）；“f”代表一天內的文件序號，有時也稱為時段號，取值為09，AZ。“yy”代表年份；“t”代表文件類型，通常為“O”（表示觀測值文件）或“N”（表示GPS導航電文文件）。例如某RINEX格式的數據文件為HY051283.08O。,68,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（6）選擇【連接+設置】進入設置界面。 通訊串口：一般選擇“COM1”，若安裝了USB驅動也可選擇“USB”。 波特率：一般為115200； 自動刷新接收機信息：默認勾選。 設置完成后按下【連接】按鈕。數據下載界面顯示接收機內所有數據文件。,69,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（7）選擇需要下載的數據文件，右擊鼠標選擇【輸入測站信息】。,70,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,測站名：輸入儀器在開始時間與結束時間內設站的測點點名。 時段：區(qū)分一個儀器在同一測站內觀測多次。 天線高：天線到測點的傾斜距離。 文件類型：默認“靜態(tài)”。 設置好后按下【確認】鍵。,71,1.4 靜態(tài)數據傳輸【案例分析】,（8）選中數據文件，點擊菜單欄內的下載工具，或者右擊鼠標選擇【數據導出】。,72,1.4 靜態(tài)數據傳輸,數據存儲與管理 a及時將當天觀測記錄結果錄入計算機，并拷貝成一式兩份。 b數據文件備份時，宜以觀測日期為目錄名，各接收機為子目錄名，把相應的數據文件存入其子目錄下。存放數據文件的存儲器應制貼標簽，標明文件名，網名、點名、時段號和采集日期、測量手簿應編號。 c制作數據文件備份時，不得進行任何剔除或刪改，不得調用任何對數據實施重新加工組合的操作指令。 d數據在備份后，宜通過數據處理軟件轉換至RINEX通用數據格式，以便與各類商用數據處理軟件兼容。,73,任務2常見問題,（1）每次工作以前建議檢查所有電纜 很多的問題都是因為電纜及其接頭的連接斷開所致，每次工作以前建議檢查所有電纜都能正常工作。 （2）接收機不能開機或無法正常工作 如遇到接收機不能開機或無法正常工作的情況，先檢查一下電池是否有電；雖然這個一個小的問題，但很容易被忽略。 （3）數據導入到軟件則沒有歷元 記錄靜態(tài)數據，但當把數據導入到軟件則沒有歷元。這是內存卡的問題，當遇到這樣情況，一般需自檢或格式化內存。,74,任務2常見問題,（4）不記錄靜態(tài)數據 確定接收機已切換成靜態(tài)數據記錄； 查看接收機內存是否已滿，方法為：點擊數據下載軟件的“工具內存維護”，若內存已滿，則可保存需要的數據后清空內存； 用9600的波特率連接后，打開端口監(jiān)視窗口，這時關機后重新開啟接收機。如果在端口監(jiān)視窗口顯示work mord=1即內存正常，否則內存有問題，需要聯系廠家進行維修。 查看接收機是否被設置成“原始數據輸出”，方法為：連接電腦，點擊數據下載軟件的“設置”按鈕，查看“原始數據輸出”項是否為“正常模式”，若不是，點擊該對話框右側第三個按鈕以切換。,75,任務2常見問題,（5）不能讀取接收機數據 檢查接收機是否打開了，明確用了哪種通訊串口連接接收機和電腦（串口還是USB），并且點擊斷開按鈕，再點擊“連接設置”，選擇通訊串口，然后點“設置”，再行連接即可。如果接收機的串口和USB連接計算機都不能讀出數據：將計算機重新啟動一次即可。,