GPS-RTK测量方法研究与精度分析 - 图文(8)

2019-01-05 12:08

兰州交通大学毕业设计(论文)

和一个方位角的办法来处理,试验中需要精确测定一条基线的边长,对此,选用的仪器是徕卡TCR1202型全站仪,图T3-3,标准模式下测距精度为?2mm?2ppm。

图3.2 TCR1201型全站仪

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第四章 几种常用RTK模式下精度验证实验及分析

第一节 静态控制网测量

一、GPS静态网建立

根据之前的设计,首先进行GPS静态控制网的建立。GPS网是采用GPS相对定位技术建立的控制网,由GPS点和基线向量构成。建立GPS网是为了解决网中各点在指定坐标系下的高精度坐标值,这些点既可以做工程控制点,也可以用于形变监测,还可以用于环境科学和地球科学的观测研究。

GPS静态控制网的建立分为以下三个步骤:(1)设计准备:GPS网设计阶段的工作主要有项目规划、方案设计、施工设计、测绘资料收集、选点埋石、仪器检测;(2)施工作业:实地了解测区情况、卫星状况预报、确定作业方案、外业观测、数据传输及备份、基线解算及其质量控制;(3)数据处理:网平差及其质量控制、技术总结、成果验收。

观测之前,先按照图上设计进行实地踏勘选点,做好点位及标识,并准备好仪器,以便观测。

二、GPS静态观测

(一)静态观测步骤及注意事项

1)将接收机设置为静态模式,并通过电脑设置高度角及采样间隔,检查主机内存容量;

2)在控制点架设好三脚架,在测点上严格对中整平;

3)量取仪器高三次,三次量取的结果只差不得超过3mm,并取平均值。仪器高应由控制点标石中心量至仪器的测量标志线的上边处;

4)记录一起号、点名、仪器高、开始时间;

5)开机,确认为静态模式,主机开始搜索卫星并卫星灯开始闪烁。达到记录条件时,状态灯会按照设定好的采样间隔闪烁,闪一下表示采集了一个历元;

6)观测完毕后,主机关机,然后进行数据的传输和内业处理; 7)本实验测量时采用边连式步进;

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8)为使异步环闭合,每次架设仪器测两个时段。

(二) GPS静态观测成果

外业测量完成后利用南方静态数据处理软件经行数据处理。

本实验用GPSADJ 基线处理与平差软件进行数据内业处理。步骤大致如下: 1、打开软件,创建新工程

2、增加野外观测数据:将野外 GPS 采集数据调入软件,这些数据是南方公司的专用格式*.STH。

3、GPS 基线处理:处理合格后要检查异步、同步环闭合差,若超限则需找出原因,仔细核对外业观测记录,看点号是否对号入座,检查仪器高输入是否正确等常见问题。如找出问题并能在室内及时纠正的便可在室内纠正处理,然后重新进行基线解算。如果是由于外业操作失误导致的粗差,则要返工重测。此项工作必须在每次测量完成的当天进行,以便及时补救。

4、对整网进行约束平差:分为三维平差和二维平差。 5、检查和打印成果

三维网平差得到控制点WPS84坐标系下的坐标结果如下:

表4.1 三维平差结果

点名 X(m) Y(m) X分量中误差B(°) L(°) (mm) Y分量中误差(mm) 36.061821618N 103.434066392E 0.0000 2000 -1224617.5712 5012949.6389 0.0000 3000 -1223822.8967 5013106.9367 36.062014663N 103.430831510E 2.2880 4.9679 4000 -1223871.6175 5012907.1984 36.063037775N 103.431210054E 2.2375 4.7939 5000 -1222710.3022 5013373.2569 36.062043442N 103.422258740E 2.2399 5.2867 1000 -1225136.7934 5013290.5073 36.055320349N 103.435759004E 3.2650 6.6743 33

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由于试验中采取了假定的实验坐标系,实验时没有较近的国家平面点进行联测,故采用固定一个点和一个方位角的办法来处理。采用4000——3000基线的端点4000的单点定位解作为起算点,然后用高精度的红外激光测距仪测出该基线的边长,进过严格的改正后,投影到制定高度,归化后4000——3000之间的水平距离为D34?329.336m,然后根据三维平差得到的4000、3000两点的空间直角坐标值,根据公式:

(Y?Y)?34?arctan43 ??(4-1) (X4?X3)反算出4000——3000基线的方向为?34? 1.3315rad

再按照下式算出终点的坐标,以此两点作为约束点进行二维平差。

X4?X3?D34?cos?34 ??(4-2) Y4?Y3?D34?sin?34 ??(4-3)

注:下标34代表3000点为起算边起点,4000点为终点。

假定3000点平面坐标(2000,2000),则4000点坐标(2319.9532,2078.0521),由此进行二维约束平差得二维网平差结果如下:

表4.2 二维平差结果

id 2000 3000 4000 5000 1000 点名 2000 3000 4000 5000 1000 x(m) 1982.9962 2000.0000 2319.9532 1949.0161 1235.1476 y(m) 2811.3184 2000.0000 2078.0521 857.0810 3274.6954 xyh * * * * 注:由于本实验不涉及高程拟合,故上表中h(m)列不具实验参考价值。 GPS测量成果有《网平差报告(总)》(见附录1),其中包括:观测数据列表报告、基线列表报告、基线质量报告、基线解算报告、三维平差报告、二维平差报告。

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第二节 控制点WGS84坐标已知时的精度验证分析

所谓控制点WGS84坐标已知,是指在RTK测量之前已经得到了该控制点的WGS84坐标(一般为GPS静态观测获得)。所谓已知点,是指控制点在目标坐标系当中的坐标已知。在测区控制点的WGS84坐标已经获取的情况下,RTK测量时基准站既可以架设在已知点,也可以架设在未知点,本节将对这两种情况分别进行试验验证,并对得到的坐标数据精度进行分析。

一、基准站安置到已知点(模式一have84-y) (一)实验方案及步骤

由于控制点的WGS84坐标已经由GPS静态数据三维平差获得,其在试验坐标系下的平面坐标也已求得,所以可以在室内求取两个坐标系之间的转换参数,然后直接运用到外业测量中。具体步骤如下:

1、测前准备:将试验用的基站主机、移动站主机与电脑连接并分别设置工作模式(也可以通过手簿或主机上的按键组合进行此步操作)对基准站和移动站的主机、s730手簿、电台外挂电源等进行充电;

2、新建工程:打开手簿,进入EGstar程序,新建工程“bysj-have84-y”,(文件名说明:“毕业设计--有84坐标--基准站架在已知点”)并对工程进行初步设置,主要包括数据链、COM通道、测区中央子午线等;

3、求转换参数:在“配置/坐标管理库”当中添加点,依次输入1000、4000、5000三个点的WGS84坐标和平面坐标,退出。然后进入“输入/求转换参数”,按照提示分别导入各点,求得一组转换参数,查看转换参数精度符合要求后点击“保存”,并将该参数“应用”于本工程;

4、基准站假设及设置:在某控制点(试验中选4000)假设基准站,,打开S82C主机以、电台、以及S730手簿,用蓝牙将手簿与主机连接(也可以用数据线连接),对基准站进行设置,输入仪器高、选择仪器高量取方式等信息,然后启动基准站,手簿提示基准站已启动,电台开始发射电磁波信号;

5、移动站设置;打开移动站主机并通过手簿与其连接,“配置/仪器设置/移动站设置”,设置好后退出。如果设置成功,则手簿显示接受电台信号,解的类型由单点解变

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