GPS课件 第05讲 GPS外业观测

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GPS测量与数据处理 主讲:张小红
迁站主要考虑
保证满足规范所要求的相邻时段间的公共点数 尽量缩短迁站的行路时间; 能有效按同步图形推进的方式作业;
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测作业
利用GPS接收机作业的具体操作步骤和方法,随接收机的 类型和作业模式不同而不同。自动化水平越来越高,用户 可按操作手册执行。 内容:
优点
作业效率高,图形扩展迅速。
缺点
图形强度低,如果连接点发生问 题,将影响到后面的同步图形。
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点连式 主讲:张小红
GPS测量与数据处理
调度方案
边连式
形式
相邻的同步图形间有一条边(即两个公共点)相连。
优点
作业效率较高,图形强度较强。
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边连式 GPS测量与数据处理 主讲:张小红
调度方案
网连式
形式
测量计划:技术和管理任务,对外联系,食宿安排等; 前期工作,调度计划,设备检验,勘察,动员等; 外业组的日常管理:应急方案,观测方案的修改。 外业GPS 数据处理的监督:检查数据的有效性,质量控制。
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
调度方案
点连式
形式
相邻的同步图形间只通过一个公 共点相连。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
队伍组织与调度
由于外业小组的数量和GPS测量的复杂性,需要进行仔细 的外业组织; 外业组必须会操作GPS及辅助设备; 每个外业组应该清楚当天的观测计划,包括每个时段的细 节,点位观测的时间表,迁站表; 观测计划要有弹性,以便应付在野外不可预见的情况变 化。 项目管理者负责开展如下工作:
相邻的同步图形间有3个(含3个)以上的公共点相连。
优点
图形强度最强。
缺点
作业效率低。
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1 网连式
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS网作业进度图
GPS网作业进度图
从已完成观测的同步图形中选取独立基 线,在GPS网展点图上将被测点用直线连 接起来,用以显示作业进度。
进度图的绘制
应选取独立基线; 用不同的颜色表示不同时段的同步观测基 线。
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
天线安置要求
天线通常应该按它上面的方向标识指北; 同一天线、接收机和电缆应集中到一起,保存到仪器箱中。 采用光学对中器对中,且对基座经常进行检校。 天线应安置在带有光学对中器的标准测量基座上,并安置在 高质量的测量三角架或观测墩上。 如果接收机需要在原地观测2个或更多的时段,每次都应该 重新安置天线。 量测天线高必须要仔细小心,要精确读到mm,要在每个时 段的开始和结束时分别量两次。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
室内计算软、硬件设备
各个外业组用于数据采集的安装有用于下载、检查、预处 理等功能的软件的便携式微机。 点坐标列表,地形图、观测时间表、有用的联系地址和电 话号码。 数据存储器,例如用于备份和存储数据的数据盘; 用于从接收机下载数据的电缆和辅助设备。 数据处理软件; 其它
整平
基座上的圆水准器气泡必须居中。
天线定向标志指北
减弱相位中心偏差的影响。
雷雨天气安置天线时,应注意将其底板接地,以防止雷击。 量取天线高:
天线安置后,应在各时段的前后,在三个不同方向量取天线高,三 个方向的互差以及时段前后的互差满足规范要求。
天线高
天线的相位中心,至观测点标志中心顶端的垂直距离。一般分上下 两段:上段是相位中心至天线底面的距离,作为常数由厂家给出; 下段是从天线底面,至观测点标志中心顶端的距离,由用户测定。
确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误,方可接通电源, 启动接收机。 开机后,接收机的有关指示和仪表数据显示正常; 进行自测试和输入有关测站和时段控制信息(I, E); 接收机在开始记录数据后,查看有关观测卫星数量,信噪比,记 录容量,电源情况等。 观测过程中,不得中断观测,不得更该观测参数; 记录气象参数(备选); 观测站全部预定作业项目,经检查均已按规定完成,且记录与资 料完整无误后,方可迁站;
作用
进行网形设计; 掌握作业进度。
同步图形的扩展 GPS测量与数据处理 主讲:张小红
外业调度问题
GPS网作业调度问题的产生 测量点数据的增加; 接收机数量的增加; 时段间公共点数量的增加; 每天时段数的增加; 后勤问题复杂化的因素 交通条件(地形和自然条件,车辆类型Fra Baidu bibliotek人?); 质量控制,每天野外室内的部分处理(数据传输,基线 预处理); 项目进度要求; 住宿条件; 设备因数;
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
信号遮挡环视图
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
天空卫星轨迹图
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
可见卫星数及DOP值
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测计划的拟定
目的
顺利完成观测任务,保障测量精度,提高效益。
依据
布设方案,规模大小,精度要求,卫星状况,参加作业的 GPS接收机数量,后勤保障条件(运输、通讯)等。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
ARP: Antenna Reference Point BGP:Bottom edge of antenna Ground Plane 斜高:S 垂高:H=A+B
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
ΔH R H H ’ H ’
多次设站的目的
在各时段间提供基准的传递。基准站的WGS-84坐标能够被传递到 整个网。公共点:最少1个,2个可以提供一个冗余,3个或以上更 好。 提供质量控制的量度,多次设站可以用来检查粗差、不正确的点 名、天线高量测中的错误。
但是,各时间段的连接越多,推进的速度就越慢,因而测 量的费用就越高
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
调度设计原则
根据经验,一个时段接一个时段的观测时间表的组织设计 是一种基于简单经验法则的做法: 相邻点需要直接连接,使基线尽可能地短; 项目区域周围的点需要直接连接; 通过合理的多次设站,尽量增加几何冗余度; 多站同时重复设站以确定重复基线 形成不同时段的环路,可以进行环闭合差的统计 在对同一点进行多次观测时,应尽量采用不同的外业小 组,从而保证独立的设置,以便将错误识别点标识的机 会降到最低。 避免“无检查”基线,此类基线的一个点只上站一次。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
外业观测设备列表
GPS接收机、天线及相关的电缆; 外部电池(包括备用电池)、电池充电器; 数据存储器; 三脚架、基座或用于将天线连接到三角架上的连接器; 量取天线高的卷尺或其它量高仪; 气象元素观测设备(如果需要); 铅垂、伞及支持设备等; 外业观测手簿,地图,点之记,观测时间表,调度表,说明书等; 有用的辅助设备; 测量员的工具:扳手等 交通工具。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测记录
接收机记录 接收机设备自动形成,记录在存储介质上,内容: 载波相位观测值及相应的观测历元; 同一历元的测距码伪距观测值; GPS卫星星历及卫星钟差参数; 实时绝对定位结果; 测站控制信息及接收机工作状态信息; 观测员记录 见表
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
观测过程
天线安置和高度量测
天线安置 GPS接收机天线高的量测
观测时段的同步 外业记录 外业观测过程
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
天线安置与高度量取
对中
静态相对定位,天线安置尽可能利用三角架或观测墩,并安置在标 志中心的上方直接对中观测。在特殊情况下,方可进行偏心观测, 但归心元素应精密测定。
GPS测量与数据处理
AA 10 ≥4 ≥20 ≥10 30 ≥720 ≥5
A 10 ≥4 ≥20 ≥6 30 ≥540 ≥4 ≤4
B 15 ≥4 ≥9 ≥4 30 ≥240 ≥4 ≤6
C 15 ≥4 ≥6 ≥2 10〜30 ≥60 ≥4 ≤8
D 15 ≥4 ≥4 ≥1.6 10〜30 ≥45 ≥3 ≤10
仪器及人员
与工程计划有关的仪器因素包括:
可供使用的GPS接收机的数量(接收机的最佳数量为4到6台) 接收机的类型(将不同品牌的接收机混合使用将会产生一些问题) 单频或双频接收机。
外业观测之前,事先测试非常重要,不仅可以让外业作业 人员熟悉用于测量的GPS设备,还能达到如下目的:
天线、接收机、数据存储、电缆、电源的功能正常; 卫星的健康和可用性; 外业小组的能力; 外业和内业软件和程序功能正常与否; 计算人员的能力。
§4.5 GPS外业观测(数据采集)
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS静态测量外业观测准备
实地了解测区情况,了解的内容包括点位情况(点的位 置、上点的难度等)、测区内经济发展状况、民风民俗、 交通状况、测量人员生活安排等,并根据精度要求选择仪 器型号。 进行卫星状况预报(可视卫星数及PDOP值),以选择合适 的观测时间段。对于个别有较多或较大障碍物的测站,要 评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。 确定出具体的作业方案和观测计划,编制观测计划表,按 表对作业组下达相应阶段的作业调度命令,同时依照实际 作业的进展情况,及时做出必要的调整。作业方案的内容 包括作业小组的分组情况,GPS观测的时间段以及测站等。
主要内容
GPS卫星的可见性图及最佳观测时段的选择, 采用接收机类型和数量, 观测区的划分和观测工作的进展, 接收机的调度计划等。
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
外业观测操作参数指标
网的等级
卫星高度角 同时观测有效 卫星数 有效观测卫星 总数 观测时段数 数据采样率 时段长 (min) 同步观测接收 机数 PDOP
E 15 ≥4 ≥4 ≥1.6 10〜30 ≥40 ≥2 ≤10
主讲:张小红
GPS测量仪器设备的配置
网的等级
单频/双频 标称精度 (优于) 观测值 至少有 同步观测接 收机数
AA 双频/ 全波长
5mm+0.5 ppm
A 双频/ 全波长
5mm+0.5 ppm
B 双频
5mm+1pp m
C 双频或 单频
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
天线安置
在GPS测量中,其伪距和相位观测值都是测量卫星到接收 机天线相位中心间的距离。而天线对中都是以天线几何中 心为准。所以,要求天线相位中心应与天线几何中心保持 一致。但是,天线相位中心的瞬时位置会随信号输入的强 度和方向不同发生变化。所以观测时,相位中心的瞬时位 置(视相位中心)与理论上的相位中心会不一致。天线视 相位中心与几何中心的差称为天线相位中心的偏差。所 以,在天线设计时,应尽量减少这一误差,并且要求在天 线盘上指定指北方向。 相对定位可以通过求差来削弱相位中心偏差的影响。在野 外观测时,要将天线盘上方向标指北(3°~5 ° )
GPS测量与数据处理 主讲:张小红
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS天线高的量测
GPS的观测值是相对于GPS天线的相位中心,而用户所需 要的位置通常是测站标识的位置。 GPS天线上还有一个被称为天线参考点的特殊点,它通常 位于天线底部中央,从天线参考点 (Antenna Reference Point,ARP)到相位中心的向量称为天线偏移量 (Antenna Offset)。对于L1和L2载波相位数据来说,天线 偏移量是不相同的。 天线高的量取一般从测站标识中心(直接或间接)量到天 线参考点。
10mm+2p pm
D 双频或 单频
10mm+3p pm
E 双频或 单频
10mm+3p pm
L1,L2 ≥5
L1,L2 ≥4
L1,L2 ≥4
L1 ≥4
L1 ≥3
L1 ≥2
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测安排
网的观测安排与下列因素有关:
一天内观测时段的数量(与工作日的长度和最短时段长度有关); 总的观测时间:迁站时间,设备安置/拆卸时间,数据下载时间 等; 每点的观测次数; 主要考虑的因素与多次设站有关。
h
H = H '+ ΔH = h 2 − R 2 + ΔH
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测时段的同步
所有接收机必须在相同的时间段(或时段)内进行跟踪观 测 接收机必须跟踪观测相同的卫星星座 所有接收机必须在相同的历元(差别在几个毫秒内)记录 数据。
它们应在一个确定好的瞬间开始观测 它们应以相同的数据率进行跟踪
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测
基本技术规定
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
观测
基本技术规定
GPS测量与数据处理
主讲:张小红
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