毕业论文范文——静态GPS在线路测量中的应用.doc

1、武汉大学毕业论文（设计）题 目： 静态 GPS 在线路控制测量中的应用 专 业： 测 绘 工 程 作 者： 导 师： 年 月 日目录 .3引言 .51.工程 概况 .62. 仪器设备和软件 .62.1 选定仪器设 备和软件 .62.2 北极星 9600 型 GPS 特色 .62.3 北极星 9600 型 GPS 系统组成 .72.4 测量系统的主要技术参数 .73. 网的设 计和观测 .83.1 GPS 布网 .83.2 GPS 观测 .94. GPS 数据处理 .104.1 数据 处理 .104.2 观测质量的检核 .114.2.1 同步环检验 .114.2.2 异布 环检验 .114.3

2、提高 GPS 控制测量质量及精度的体会与建议 .125.线处理的基本原理和操作 .125.1 确定合适的历元间隔 .135.2 如何确定合适的参考卫星、高度截止角 .155.3 如何剔除无效历元 .166.测设成果 .176.1 GPS 点 WGS-84 坐标系自 由网平差 .176.1.1 GPS 点 WGS-84 坐标 系坐标平差及精度 .176.1.2 GPS 点 WGS-84 坐标系大地坐标及其精度 .186.2 GPS 点 54 系二维约束平差 .187. 结束语 .18参考文献 .19静态 GPS 在线路控制测量中的应用摘 要本文介绍了静态 GPS 测量技术在福建省厦门至沙县高速公

3、路线路控制测量中的应用，全面叙述了导线的布设、观测；仪器设备和软件的选择；外业数据的处理；基线处理的基本原理和操作等，对于今后长线路利用静态 GPS 做线路测量有一定的指导和借鉴。关键词 静态 GPS ; 控制测量； 线路； 应用5引 言随着福建省海西经济建设的蓬勃发展，原有的一些低等级，低标准的公路已经无法满足日益增长的车流量，因此修建高等级，高时速的客货共线路是福建省交通事业的重中之重。到 了 2009 年 ， 各 觉 得 技 术 条 件 已 经 成 熟 ， 就 开 始 积 极 呼 吁 推 进 福 建省 厦 门 至 沙 县 高 速 公 路 的 立 项 。 既有福州至厦门是福建省最繁忙的干线

4、之一,其中厦门至泉州州段尤为紧张,运输能力处于超饱和状态,运输质量难以进一步提高,特别是节假日期间因增开大量客车,货车被迫全面停开,严重制约区域经济的发展。随着国民经济的快速发展, 福建省厦门至沙县高速公路通道的客货运量将有较大幅度增长,经济增长方式的转变对客货运输质量也提出了更高的要求。新建福建省厦门至沙县高速公路,实现客货分线运输,是彻底解决通道运能矛盾,提高运输质量的最有效途径。为了指导和控制福建省厦门至沙县高速公路的施工，满足业主对测量精度的要求，线路的控制由静态 GPS 来观测，下面以福建省厦门至沙县高速公路为例简单介绍一下。61.工程概况建成的福州至厦门高速公路是福建省公路高速客运

5、网主骨架之一，福厦线途经泉州、莆田、福州三市。根据规划，福建省主干线包括三横两纵。新建福建省厦门至沙县高速公路是在福建省规划三横两纵的延伸部分，由福建省交通设计规划院设计全长124.319 公里,起讫里程为 DK68+081DK192+400，线路位于泉州、三明市境内，分别经过泉州市的德化县、安溪县、三明市的大田县、尤溪县、沙县。计划工期 24 个月，工程总造价 13 亿元, 线路布设于丘陵地区，本工程的特点是工期紧、任务重、重难点工程多、技术标准高、特别对测量精度要求更高。2.仪器设备和软件2.1 选定仪器设备和软件结合业主的对测量精度的要求及本工程的特点，在仪器的选择上我们采用南方测绘仪器

6、有限公司生产的北极星 9600 型 GPS 测量系统，该仪器为 12 通道单頻接收机，其静态相对定位精度为： 静态基线 （5mm +1ppmD）。北极星 9600 型 GPS 测量系统配备有 Planning 星历预报软件（可预报 30 天内测区各测点一天 24 小时的卫星分布状况及健康状况）、南方后处理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS 网平差软件等功能），完全能够满足我标段 GPS 控制测量数据处理的要求。 GPS 施测和数据处理时采用的其它设备有对讲机、移动电话、电脑和必要的交通工具等。22 北极星 960 型 GPS 特色 9600 智能一体化 GPS 接收机的问世，给广大

7、GPS 用户带来了惊喜。轻巧的一体化设计能让您充分感受到休闲测量的快乐，没有电缆，没有电池，没有天线，任何东西都已内置在一个小小的主机壳里，宽大的液晶显示屏还可让您在采集数据时查看星历情况、卫星分布。该机适合于不同层次用户，既可当傻瓜机使用，也可使用内置采集器来进行 GPS 数据采集工作。另外，采用双电源系统，可以自动切换到另一块电池中供电，从而保证不间断测量工作。9600 高达 16M 的内存，能连续存储约二十天的采集数据。723 北极星 9600 型 GPS 系统组成 9600 型 GPS 测量系统可分为硬件、软件两个部分，具体组成如下： 硬件：9600 接收机 （内置测量型天线及抑制多路

8、径板） 原装进口 OEM 板和 CPU； 9600 单片机内置采集器（内置采集软件）； 可充电电池及充电器； 铝或木三脚架； 数据传输电缆。 软件：包括数据传输软件（计算机与 9600 主机通讯软件）、GPS 数据处理系统（包含基线向量处理、闭合差自动搜索、网平差、高程拟合以及图形输出等功能）。 为达到高精度的大地测量要求，9600 型 GPS 测量系统采用静态相对定位模式。此时外业部分需两台或两台以上 GPS 接收机。同时，为方便野外观测，提高野外作业的效率，建议用户在条件许可下配置更多 GPS 接收机。我们所提供的标准配置为三台套，用户可视自己需要而增减。 9600 型 GPS 测量系统还

9、可扩展成后差分测量系统。精度可达0.1m1m（精度与作用距离成反比） 。 后差分型测量系统，采用两台以上接收机同时作业观测，其中一台作基准站，一台作移动站。该系统不需要实时数据链通讯就可进行类似于动态的测量，作用距离能达 300 公里以上。数据经过处理可方便的进入 CAD 进行图形编辑，数据成果可导入 Mapinfo 等 GIS 系统。 后差分测量系统设备简单，操作灵活方便，可广泛应用于政府土地管理部门、测量部门、海洋调查、水利水土保持、森林详情普查、地质调查、林业资源勘查、石油、地矿勘探、航道测量、大地测量、控制测量、港口建设规划、航行标志定位设置、海上钻井定位、公路铁路测量、监测等行业。

10、24 测量系统的主要技术参数 9600 接收机： 12 个并行的独立通道、可同时接收 12 颗卫星 L1 载波相位、CA 码伪距，1575.42MHz 扁平有源天线带内装式抑径板 8 根据卫星高度及卫星运行的健康状况自动选择卫星 flash 闪存内存 16M（与优盘同芯片组），可存储连续约 20 天数据量 240*160 的大液晶显示屏 两块高性能锂电池连续工作时间长达 16 小时之久 静态相对定位精度： 静态基线：（5mm+1ppm） 高 程：（10mm2ppm）3.网的设计和观测31 GPS 布网 福建省厦门至沙县高速公路由福建省交通规划设计院负责设计，交规院提供给我标段两类（CPI、CP

11、II）共 52 个控制点，这些控制点位沿线路两侧布设，属线状分布，整个控制网距离较长。为了满足高等控制网的高精度要求，应采用经典三角形网进行观测，三角形网几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中相邻点间基线向量的精度均匀。同时为了保证网形分布几何强度，我们在适当位置加布了一些增加网形集合强度的转点，这些点虽不会在工程施工中应用到，但是对于完善网形和平差时误差分布起着关键作用。如图（3-1）中 ZD1、ZD2 点就是为了完善网形而特意加入的。图（3-1） 9布网设计中要考虑旧有控制点（有国家或城市测绘成果资料）及其标石的利用。特别是作为 GPS 网平差的约束点、校核点的利用和在网内的位置是否

12、有利于平差精度的控制，如约束点均匀地分布在四周有利于精度的控制。布网应从起算点开始，以边连、点连混合方式连续构成整体网。连接后，应便于组成较长的同步环、异步环及复测基线，使 GPS 网具有较强的几何强度和多余观测及尽量做到重复设站，使 GPS 网具有一定的可靠性，为 GPS 网的整体精度提供保证。点位应选在基础稳定、交通方便、便于安置接收设备、土质坚实的地上或高大稳固的建筑物上，以便长期保存利用。应便于安置接收机设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角应小于 15。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；远离高压输电线其距离不得小于 50m。附近不应有强干扰

13、卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域。原有旧控制点的利用，应选成果精度符合要求的点，且其点的名称不易改变，对仅有标石无成果或无符合要求的成果时，可借用其标石作为新点选取。点位应考虑日后用常规加密的方便，点位之间最好通视，或至少有一个方向通视。32 GPS 观测 在实际外业观测过程中,使用 8 台北极星 9600 型 GPS 接收机,做为一个同步时段同时进行观测, 有效观测卫星数4 颗, 时段长度45 分钟,如果有的点不搬站, 则不关机，以保证尽可能长的时段长度。外业观测的质量是保证 GPS 测量原始数据的质量的重要环节。为提高其观测精度，在外业观测前要制定科学周密的观测计划。首先通过微机设

14、置测区近似经纬度，作业日期及时间，编制 GPS 卫星可见性预报表，包括可见卫星数、号，卫星高度角、最佳观测卫星组，最佳观测时间，点位精度因子等。根据上述预报选择最佳观测卫星组，最佳观测时间，制定好观测计划。确定每组观测使用接收机的台数和型号。具体还应满足如下要求：全网的同步观测时间均应安排在每天的最佳观测时段，每时段最少跟踪 4 颗卫星，精度因子 PDOP 值均小于 6。在测站上，天线严格整平对中，天线固定标志大致朝北。10每时段观测时间根据规范要求，其时间长短，应根据基线的长短而定，基线长小于 20km 时，观测时间取 90 分钟为宜，数据采集间隔为 10-60 秒，一般采用 15 秒。观测

15、过程中，观测者应坐在接收机旁，头顶不要超过天线，观察数据接收情况，如卫星数、信噪比及精度因子变化及点位周围环境、观测边的长度等因素，灵活掌握观测时间，若出现观测质量不佳的情况应及时联络各测站，可延长观测时间。为确保数据安全，每天的观测数据应及时传输至微机存盘保存。每天测站的点名、点号、仪器高、天线高的输入应准确无误。作业前，对 GPS 观测系统光学对点器进行检校， GPS 观测记录格式按GPS 规程有关规定执行，每时段观测前后各量取天线高各一次，读至 1mm，两次量测较差均不大于 3mm，取平均值作为最后天线高。作业时段及观测时间安排应按预先编制的作业计划/调度表执行。接收机、天线、电缆、电池

16、能否正常工作。温差大的高温高湿天气，天线密封不好可能进水。如果进水，反映在观测中信噪比变小，甚至小于 3。因此一定要注意清除潮气，以免影响观测精度。当 GPS 的精度要求较高时，观测时段的分布尽可能日夜均匀，以减少电离层、对流层的折射影响。在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它几台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。 观测记录应填写齐全完整。4. GPS 数据处理41 数据处理 GPS 基线解算及质量控制要提高 GPS 网基线解算的精度，必须做好观测数据的处理工作，检验每天观测数据的精度和有效性，每天必须及时地对外业观测数据进行计算、检验，即进行基线解算及同步环、异步环坐标分量相对闭合差、复测基线较差的统计和误差衡量，对误差超限的基线进行适当处理或进行复测，以确保外业观测数据的质量和精度。将外业观测的数据利用专用软件及时下载传输入计算机内, 并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等, 方差比3,中误差20mm,参与解算的向量均应符合要求。