空间定位技术与应用实验指导书

《GPS技术与应用》实验指导书

实验一 GPS认识和静态观测

一、目的与要求

1、了解GPS接收机的组成和静态相对定位的原理。

2、掌握GPS接收机的使用（重点是Leica 200s GPS接收机）和静态相对定位的外业

观测的步骤。

3、掌握外业手簿的记录。

4、掌握相对定位布网方式。

二、计划与设备

1、试验时数安排6学时。试验小组由7人组成。

2、Leica200系列GPS 3台；Ashtech z-x系列GPS 4台；Trimble5700系列GPS 4台；

铅笔1 支；小刀1把；外业观测记录纸若干，三角架11个。

三、方法和步骤

(一) 外业观测

1、安置仪器

在待测或已知点上安置三角架，并安置基座，整平对中后进入下步；

2、连接（静态观测）（见下图）

图1 Ashtech连接示意图图2 Trimble连接示意图

图3 Leica 200s 连接示意图

把GPS天线和主机连接上(对Leica 200s GPS还需要连接电池和传感器)，检查连接无误后，便可准备开机观测，注意Leica和AshtechGPS天线要指北。

3、参数配置

对Leica 200s和Ashtech z-x GPS还需要进行高度截至角、采样间隔、GDOP值门槛值、观测模式、天线高度（天宝和阿什泰克是斜高，徕卡是垂高）量取方式等相关参数的设定(而Trimble 5700 GPS都采用默认的参数)，并量取天线高度3次（测前2次，测后1次）、输入点名和天线高度(Leica 200s还需输入天线偏差0.389m)。

注意：Leica 200s GPS观测时还要输入测区的近似大地坐标。

4、静态相对定位测量(外业数据的采集)

开机观测，并把点名、天线高度、开始和结束观测的时间以及其它相关信息记录在外业观测手簿上，观测略图如图4。

图4 观测略图

在对应的控制点（1、2、3和4）处同时安置仪器，同时开机对视场中的卫星进行观测，观测时间到，同时结束，采用这种相对定位方式进行数据采集，一个时段结束后，可采用（同步图形扩展式－点连接、边连接和网连接等）连接方式进行下一个时段的观测。

四、注意事项

1．严格的按照“GPS测量规范或规程”开关机、操作和使用仪器。

2．指导教师不在现场严禁乱动仪器。

3．仪器旁边严禁离开人。

4．实习结束后及时下载原始观测数据，提交外业观测记录、观测点略图等

5．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。

实验二动态GPS观测

一、目的与要求

1．了解差分GPS定位原理。

2．掌握载波相位实时差分技术（RTK）

2．掌握RTK的基本操作(参考站和流动站设置)和外业观测的操作流程，重点是天宝RTK。

二、计划与设备

1．实验时数安排2学时。试验小组由7人组成。

2．Ashtech Z-X系列GPS 4台或Trimble 5700 GPS 4台，对应的电台，三角架2个和RTK 观测的其它所必须设备，根据实际情况选择相应的GPS接收机。

三、方法和步骤

(一)、外业观测步骤(操作流程)

1、Ashtech GPS RTK操作流程

(1)、基准站连接(如图5)

在已知点安置三脚架，安置基座整平对中后，放上GPS天线(把指北标志指向近似北方向)，然后根据附图把电缆连接好，确认无误后继续下边的操作。

图5 Ashtech 基准站连接

(2)、基准站设置

在Win界面：双击测量图标选项(打开最后一个、打开所有的、新建) →项目名称→下一步→下一步→基准站点号、坐标、高程→回到主界面；点击测量菜单条下的基准站设置(base setup)一选setup标签一对话框(输入基准站点号、天线高〖斜高或半径〗→下一步base setup(按get position from rx) →出现基准站坐标(经纬度、大地高)set→提示对话框，点ok →ok→退回current gpsbase station点ok→回主界面(完成、拔线)；基准站设好的标志：电台的tx灯闪(说明基准站设置正确，已发信号)，注意电瓶的极性，连接电缆的红线接“+”，黑线接“一”。

(3)、流动站设置(连接如图6)

主菜单(测量下的流动站设置rover setup) →ok→get→set

图6 Ashtech 流动站连接

(4)、求转换参数

在Job下的编辑→点插入→输入已知坐标，ok →连续插入4点(先后均可)，关闭：进入测量下的控制点(control points)，点击→对话框(输入点号、点采集(control))出现解的情况(固定、sv、H及v误差)，好后按确认→回到控制点对话框，采集下一点，进入其对话框(选参与解算点)，点击solve →出现解算结果→认可→回到projection对话框，关闭close →关闭→回主界面

(5)、测量

测量下data collection →对话框(输入点号、属性)点point→点ok(提示标竿要稳)→测量结果→认可→ok →存盘

2、Trimble GPS 5700 RTK操作流程

(1)、参考站连接(如图7)

在已知点安置三脚架，把基座整平对中后，放上GPS天线，然后根据附图把电缆连接好。

图7 Trimble 基准站连接

(2)、参考站设置

检查电缆连接正确无误后，启动手簿；开机界面选“文件”，回车。选“任务管理”，回车。新建(F1)，输入项目名称，回车，确认(F1)，在“选择坐标系统”里选择“无投影／无基准”，回车。坐标选“网格”，确认(F1)，即退回到“任务管理”：开机界面选择“配置”，回车。选“测量形式”，回车。选“Trimble RTK"，回车。选“基准站选项”，回车。天线类型选“Zephyr Geomatic”，“测量到”选“Bottom of notch”，回车。选“基准站无线电”，回车。类型选“TRIMMARK3”，接收机端口选“端口3”，波特率选“38400”回车。

即返回到“Trimble RTK’菜单：开机界面选“测量”，回车。在选择测量形式里选“Trimble RTK”，回车，选“启动基准站接收机”，回车。输入点的名称，按“键入(F1)”，按选项，选GPS，按“此处(F3)”，输入天线高度，按“开始(F1)”，按“确认(F1)”，按“确认“(F1)”，即完成参考站的设置。

(3)、流动站连接(如图8)

图8 Trimble 流动站连接

(4)、流动站配置

检查电缆连接正确无误后，启动手簿；开机界面选“文件”，回车，选“任务管理”，回车。新建(n)，输入任务名称，回车。确认(n)，选“无投影／无基准”，回车。坐标选“网格”，确认(n)，即退回到“任务管理”：开机界面选“配置”，回车，选“测量形式”，回车，选“Trimble RTK"，回车。选“流动站选项”，输入天线高，天线类型选“Zephyr"，测量到选“Bottom of antenna mount"，回车。选“流动站无线电”，回车，类型是“Trimble internal”，按“连接(P1)”，基准站无线电模式选“Trim MARK II at 4800 bps”回车：开机界面选“测

量”，回车，选“Trimble RTK"，回车，选“开始测量”，回车。看卫星个数，无线电标志，RTK是否固定等。如无问题，作下一步：在已知点上选测量点并保存点(即GPS点)，然后在“测量”里选“点校正”，回车，按“增加(P1)”，按提示输入网格点名称，按“键入(F2)”，输入坐标，回车，输入GPS点名称(注意对应关系)，回车，使用选“水平和垂直”，回车，重复上述过程，直到几对点输完，最后按“应用(F4)”，即返回到“点校正”；

(5)、数据采集

在本界面内选“测量点”，回车，输入点名，回车。看卫星个数，精度，RTK是否固定等，如满足要求，使气泡居中，按“测量(n)”，等到提示“贮存(n)”出现，按“n”即可，继续下一个点的测量。

图9 观测略图

(二)、数据传输和分流

利用对应的传输软件，将数据从手薄中传输出来，形成坐标文件。

四、注意事项

1．严格的按照“GPS测量规程或会犯”操作和使用仪器；

2．指导教师不在现场严禁乱动仪器：

3．仪器旁边严禁离开人；

4．实习后提供坐标成果表和略图一份。

5．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。

GPS数据采集与处理实习指导书（05级地信与城规专业）

一、实习目的

地理信息系统和资源环境与城乡规划管理两专业的同学在学完《GPS技术与应用》课程后，进行GPS数据采集与处理集中生产实习，使学生能够把所学的GPS原理与测量平差、误差等知识结合起来，理论与实践相结合，培养和增强学生的分析问题和解决问题的能力、动手能力与创新能力，为以后的就业打好坚实的基础。

二、实习方式

在专业教师的指导下，静态部分：在实习基地进行外业的踏勘选点（建议实习在野外进行，不易在校园和市区）、静态相对定位的布网，数据采集与观测、静态数据的后处理；动态部分：在静态选点时要考虑参考站的设置问题，同时考虑流动站初始化方便等，以及动态数据的传输。从本质和原理上彻底理解和熟练掌握使用GPS进行动态与静态的数据采集与处理。

本实习的重点是掌握静态相对定位的布网方式与对应的数据后处理，对于动态定位，由于GPS设备有限，只作了解即可。通过实习，各实习小组分别提交《GPS控制网的设计书》一份、《GPS技术总结》一份、外业观测记录手簿，每个人需要提交一份成果（约束、无约束平差报告、基线处理报告、展点图和成果表等）和《GPS数据采集与处理》的实习报告一份。

三、实习内容与要求

（一）、实习内容如下表

（二）、实习要求

①了解静态相对定位的原理、GPS布网方式（点连接、边连接、网连接和混合连接和

外业观测）。

②了解GPS数据下载的步骤（动态和静态部分）。

③掌握内业数据处理流程。

④掌握最小（无约束）平差的原理。

⑤掌握约束平差的原理。

⑥了解联合平差的原理。

（三）、操作流程

A、对于静态和动态观测部分所涉及的GPS使用参见课程试验指导书。

B、数据处理部分见下边：

1、数据传输和分流

利用相应的传输软件把数据下载到计算机或者工程当中，就自动分流成相应的观测文件、测站文件、星历文件和气象文件等；

2、坐标系统建立

根据需要，建立相关的椭球、基准等，然后完成坐标系的建立。投影带选取：中心经度是121o30′，中心纬度0o，要明确使用的是北京54还是西安80坐标系。详细见下边；

图 1 建立椭球

图 2 基准转换

图 3 坐标系统组

图 4 建立投影带

3、周跳处理

坐标系统的建立；新建项目并把上边建立好的坐标系统导入到项目当中；导入外业观测数据到项目中。根据周跳记录文件，用“TimeLine”处理周跳。

图 5 周跳处理前

图 6 周跳处理后

4、基线解算

用“干净”的观测数据，用对应的菜单对进行基线处理，双击每条基线查看相关残差信息，看是否合乎要求，决定重测与否?

5、无约束平差

基线处理后便可进行平差，并查看“X2”或其它检验是否通过，如否，对其加权处理(一般选交替权)，然后再平差，通过后看点位误差和相对误差项是否满足要求，如满足要求就可以进入下一步约束平差。此过程要明确在考核网的内符合精度的同时还获得大地高的成果；

图7 平差查看项目图

6、约束平差

加入位置基准（点位起算数据）进行平差，观察的信息见“无约束平差”，满足要求后提交成果。同样看检验和误差（绝对和相对）是否满足要求。若是，就结束，否就加权或检查原因。

四、实习时间及安排

实习共进行1周。

其中：

GPS外业工作1天；

GPS外业数据采集2天；

GPS动态数据采集1天；

静态与动态数据处理1天；

注：《实习报告》的撰写利用业余时间完成。

五、实习报告的撰写与规范

1．实习报告格式。

实习报告按指导教师设计的模板进行撰写与打印，B5纸、上、下、左边距各2.5厘米，右2厘米；页眉1.5厘米，页脚1.75厘米。

2．实习报告结构及要求

（1）封面：封面包括：题目、院系、班级、学生姓名、指导教师姓名及时间(年、月、日)，去实践教学科集体购买。

（2）扉页：前言内容说明实习的概况

（3）目录：目录要层次清晰，要给出标题及页次。

（4）正文：正文应按目录编排的章节依次撰写，要求论述清楚，文字通顺，图表规范，格式正确，字数不作具体要求，以测量专业人员根据报告就可以实际去操作为原则。

六、注意事项

1．严格的按照“GPS测量规程”来操作相应的GPS后处理软件；

2．严紧在上机是玩游戏；

3．上机结束后，其处理的中间数据和最后成果，经指导教师确认后，方可离开，平差报告(约束和无约束)等可酌情写到实验报告中。

七、实习考核方法与成绩评定

1．实习期间日常表现与考勤情况；

2．实践技能考核；

3．理论考核（书面或口头）。

4．实习报告质量。

考核成绩按合格与不合格两级分制评定。

毕业实习指导书（05级测绘工程专业）

一、实习目的

毕业生产实习是在经过测绘本科三年半的理论教学和单科专业技术课生产实习的基础上，毕业前的一次综合性的专业实习，也是大学本科期间最后一次生产实习。

实习的任务目的是使学生更加广泛地了解测绘科学在经济建设中的应用，综合应用所学过的测绘理论和技术，去考察、了解、分析和解决问题，对毕业后的社会上的工作环境有初步认识。

二、实习方式

聘请知名专家、教授和学者作有关专业学术报告为主，实地现场参看为辅助的形式进行。根据毕业生的去向，来确定具体的典型工程，为学生就业直接打下坚实的基础。

三、实习内容与要求

1、实习内容

主要包含公共实习和专题实习两个部分：

公共实习内容如下：典型水利工程、工民建典型工程、典型道路、桥梁工程、矿业工程、典型测绘和城市规划等。

专题实习部分有毕业设计导师根据学生题目来决定。

2、实习要求

公共实习：积极组织有关实习的各项工作；实习指导教师要监守岗位，严禁出现挂名而人不到的情况；实习的学生要积极的做好记录（典型工程参观和专家、教授讲座），尤其是讲座，由于老专家和教授以及现在的工程师和领导实践经验丰富，对学生将来的工作和启发比较大，大家要积极听讲，无特殊理由必须出席。

专题实习：在集中毕业生产实习之后进行专题实习，实验内容（含仪具设备）与学时分配，由毕业设计专题指导教师根据需要安排；实验基本要求（含成果、报告等）－（收集材料充分，足以满足设计需要；实验技术方案合理，符合行业规范要求，数据真实可靠，满足设计需要；撰写开题报告（具体格式见教务在线））

四、实习时间及安排

公共实习2周，其中：

1.城市规划与测量报告和参观2天

2.典型水利工程参观与测量报告1天

3.工民建典型工程参观与测量报告1天

4.典型道路、桥梁工程参观与测量报告2天

5．矿业工程参观与报告1天

6．典型测绘工程报告1天

7．编写实习报告2天

专题实习2周，具体情况由指导教室掌握。

五、实习报告的撰写与规范

1．实习报告格式。

实习报告按指导教师设计的模板进行撰写与打印，B5纸、上、下、左边距各2.5厘米，右2厘米；页眉1.5厘米，页脚1.75厘米。

2．实习报告结构及要求

（1）封面：封面包括：题目、院系、班级、学生姓名、指导教师姓名及时间(年、月、日)，去实践教学科集体购买。

（2）扉页：前言内容说明实习的概况

（3）目录：目录要层次清晰，要给出标题及页次。

（4）正文：正文应按目录编排的章节依次撰写，要求论述清楚，文字通顺，图表规范，格式正确，字数不作具体要求，以测量专业人员根据报告就可以实际去操作为原则。

六、注意事项

外出参观典型特种工程一定要注意学生的安全；每次报告或参观一定要清查学生人数，对开学不参加的实习的学生要提交给系和院里进行处理。

七、实习考核方法与成绩评定

1．实习期间日常表现与考勤情况；

2．实习报告质量（专题实习报告、开题报告）。

考核成绩按优、良、中、及格和不及格五级分制评定。