GPS实验报告(华南农业大学)

{
double totalAngle = 0.0;
for (int i = 0; i < points.Count; ++i)
{
int j = (i + 1) % points.Count;
int k = (i + 2) % points.Count;
totalAngle += Angle(points[i], points[j], points[k]); }
double lat1 = from[1] * radiansPerDegree;
double lon1 = from[0] * radiansPerDegree;
double lat2 = to[1] * radiansPerDegree;
double lon2 = to[0] * radiansPerDegree;
double angle = -Math.Atan2(Math.Sin(lon1 - lon2) * Math.Cos(lat2), Math.Cos(lat1) * Math.Sin(lat2) - Math.Sin(lat1) * Math.Cos(lat2) * Math.Cos(lon1 - lon2));
（1）实验设备包括：苍穹数码 eFix R2 型手持式 GPS 接收机、射频转接线缆 、GPS 外置 天线 、碳纤维杆。
（2）实验场地：华南农业大学华山运动场（足球场） （3）实验时间：2013 年 11 月 21 日
3 实验步骤
（1） 手持机参数设置 1、 坐标系统设置：选择 WGS84 椭球坐标系统，其他参数保持默认； 2、插入开通了 GPRS 上网功能的 SIM 卡，进入 GNSS 设置，定位模式设置，选择 CORS 差分，设置好天线高； 3、 单击主菜单通信工具图标，然后单击 GPRS 工具按钮，如图 1 所示
double a = 0.0; for (int i = 0; i < points.Count; ++i) {
int j = (i + 1) % points.Count; double xi = points[i][0] * metersPerDegree * Math.Cos(points[i][1] * radiansPerDegree); double yi = points[i][1] * metersPerDegree; double xj = points[j][0] * metersPerDegree * Math.Cos(points[j][1] * radiansPerDegree); double yj = points[j][1] * metersPerDegree; a += xi * yj - xj * yi; } return Math.Abs(a / 2.0); }
double angle = bearing21 - bearing23;
if (angle < 0.0) angle += 360.0;
return angle;
} /// <summary> /// 方向 /// </summary> private double Bearing(double[] from, double[] to) {
……
……
表 1 采集经纬度的坐标转换表
113.3397682 113.3397681 113.339768 113.339768 113.3397678 113.3397678 ……
（1）ABCD 四点的散点图绘制
根据表 1 经纬度的坐标数据，我们可以绘制出 ABCD 四点的散点图。如图 5：
图 5 ABCD 四点的散点图
（2）连续采集点的散点图绘制 同理绘制出运动场连续采集点的散点图，如图 6：
图 6 连续采集点的散点图
从图 1 和图 2 可以看出 GPS 采集到的数据比较准确，能呈现运动场的大致轮廓。
（3）连续采集点所围合面积的测算算法 由坐标值计算多边形面积的公式
分解多边形的边，以边为单元，计算并合成与其相关的数值多边形是由多条边围合而成, 设多边形每一条边的两端点分别与坐标原点连接,多边形有几条边就有几个三角形, 图 7 为 两个多边形面积分解,图 8 为三个三角形围成的面积。即每个三角形的一个顶点坐标点为 ( 0 . 00 , 0 . 00) , 这些诸多个三角形重叠在多边形平面图形上,每条边都有一个三角形面积计 算值, 有的面积在多边形的图形里面(公式运算得数体现为正数 ), 有的面积在多边形的图 形外面(公式运算得数体现为负数 ),正、 负数是来确定计算多边形的面积时是増加或减去, 如图 7、 图 8 所示, 计算时各三角形面积将按代数和的方式进行累计而得到绝对的准确值, 这个数值就是多边形面积。计算一个多边形面积实际上是连续计算多个三角形面积及其代数 和的过程, 计算多边形面积公式可为:
double planarTotalAngle = (points.Count - 2) * 180.0; double sphericalExcess = totalAngle - planarTotalAngle;
if (sphericalExcess > 420.0) {
totalAngle = points.Count * 360.0 - totalAngle; sphericalExcess = totalAngle - planarTotalAngle; }
方米。 测量结果与实际情况接近，两种测量方法的结果误差在可允许范围内。
5 实验结论
（1） 谈谈自己对苍穹数码 eFix R2 型手持式 GPS 接收机的定位性能的认识
eFix R2 是武汉苍穹数码仪器有限公司设计生产的新一代高精度、高性能手持式、GNSS RTK 系统。为用户提供人性化、稳定可靠的高精度动静态实时/事后定位服务，可广泛用于 高精度 RTK 测量、组建高精度大范围静态控制网以及野外数据采集等作业。
113:20:23.16544 23.16212924
113:20:23.16525 23.16212919
113:20:23.16476 23.16212939
113:20:23.16476 23.16212939
113:20:23.16408 23.16212946
113:20:23.16408 23.16212946
{
if (points.Count > 2)
{
double areaMeters2 = PlanarPolygonAreaMeters2(points);
if
(areaMeters2
>
1000000.0)
areaMeters2
=
SphericalPolygonAreaMeters2(points);
（2）提出自己对《全球定位系统》和《地理信息系统》两门课程的教学改进意见 建议：多点动手实践，少一些课堂课程，就像这个实验一样。
附录：面积计算程序
/// <summary>
/// 求算面积
/// </summary>
private void calculateArea(List<double[]> points)
PT1 23:09:46.99686 113:20:23.46830 23.16305468 113.3398523
PT2 23:09:47.17547 113:20:21.16121 23.1631043 113.3392114
PT3 23:09:43.84309 113:20:20.85829 23.16217864 113.3391273
图4
2、选择需要的文件格式，导出数据； 3、 也可以直接进去终端中所保存的项目的文件夹，找到.dtl 后缀名的文件，直接使
用 Excel 软件直接打开即可；
4 实验数据处理与分析
将我们采集到的数据进行处理，处理的数据表格如表 1：
采集纬度
采集经度
转换的纬度 转换的经度
运动场四角采集数据
PT0 23:09:43.66639 113:20:23.1680 23.16212955 113.3397689
} /// <summary> /// 角度 /// </summary> private double Angle(double[] p1, double[] p2, double[] p3) {
double bearing21 = Bearing(p2, p1);
double bearing23 = Bearing(p2, p3);
else if (sphericalExcess > 300.0 && sphericalExcess < 420.0)
{ sphericalExcess = Math.Abs(360.0 - sphericalExcess); }
return sphericalExcess * radiansPerDegree * earthRadiusMeters * earthRadiusMeters;
图 7 两个多边形面积分解
图 8 三个三角形围成的面积 面积测算方法流程图如下：
开始 输入仪器采集的经纬坐标数据 对经纬坐标数据进行坐标变换 对数据进行高斯投影，计算出高 斯投影正算的Ｘ和Ｙ值。 用坐标值计算多边形面积的公式 对，多个点坐标进行面积计算。
输出结果面积 结束
（4）测算结果与对比分析 通过测算，ABCD 四点测量面积为 7896.55 平方米。连续采集点测量面积为 7843.29 平
图2 （2） 对 A、B、C、D 点进行碎部点手动采集
1、 打开 geopac 软件，选择普通采集； 2、 单击项目菜单栏，点击新建项目，输入项目名称，其他参数保持默认； 3、 单击高级>数据采集>碎部点采集菜单栏，出现碎布文件窗口，如图 3 所示 ： 4、 输入碎部点文件名，单击右上角的钩，完成新建碎部点文件的工作。
图1
4、 使用射频转接线缆连接终端和天线，上紧天线和对中杆的螺丝。 5、 选择 CORS 站，用户名密码，选择 cnnet 运营商； 6、 单击打开 GPRS,并且显示连接计数。如图 2 所示；
7、 成功建立 GPRS 连接后，单击获取源节点。在源节点列表中选择数据服务类型， 单击连接服务器，完成 CORS 连接。
运动场周边连续采集数据（1 秒记录 1 次）
PT4 23:09:43.66526 113:20:23.16544 23.16212924 113.3397682
PT5 23:09:43.66526 PT6 23:09:43.66508 PT7 23:09:43.66582 PT8 23:09:43.66582 PT9 23:09:43.66607 PT10 23:09:43.66607 …… ……
图3 5、每到达一个边角，点击 按钮保存当前点的坐标信息。 （3） 沿足球场白色边线进行碎部点连续采集
1、 接上以上的设置，点击 按钮进行连续采集，时间间隔一秒采样一次； 2、 沿着操场的白色边线走一圈，再点击 完成连续采样的工作。
（4） 实验数据保存及导出 1、使用 USB 连接线连接终端和电脑，单击工具>数据导出菜单栏，弹出数据导出对 话框，如图 4 所示：
if (angle < 0.0) angle += Math.PI * 2.0;
angle = angle * degreesPerRadian;
return angle;
} /// <summary> /// 平面多边形面积 /// </summary> private double PlanarPolygonAreaMeters2(List<double[]> points) {
苍穹数码 eFix R2 型手持式 GPS 接收机的定位性能测试
班级：10 电信 1 班
姓名：XXX
学号：XXXXXX
1 实验目的
（1）掌握 RTK GPS 定位的原理 （2）掌握苍穹数码 eFix R2 型手持式 GPS 接收机的使用方法 （3）研究利用 GPS 定位数据进行土地面积量算的方法
2 实验设备及场地
MessageBox.Show("面积为："+areaMeters2+"（平方米）");
}
}
/// <sumwk.baidu.comary>
/// 球面多边形面积计算
/// </summary>
private double SphericalPolygonAreaMeters2(List<double[]> points)