1、外業(yè)觀測操作手冊目 錄§1.1靜態(tài)觀測方法§1.1.1選點和埋石一、選點二、埋石§1.1.2制定觀測計劃一、確定工作量二、采用分區(qū)觀測三、選擇觀測時段四、確定觀測進程及調(diào)度§1.1.3野外觀測一、安置儀器二、量測天線高三、啟動儀器四、觀測五、撤站六、野外觀測的注意事項§1.2 HD8200B靜態(tài)觀測記錄§1.3手簿控制器靜態(tài)觀測記錄§1.3.1手簿軟件的安裝§靜態(tài)采集步驟一、設(shè)置靜態(tài)采集參數(shù)二、開始采集三、結(jié)束采集 外業(yè)觀測操作手冊§1.1靜態(tài)觀測方法我們在GPS相對靜態(tài)測量的一章中已經(jīng)詳細地介紹了GPS

2、靜態(tài)測量的過程，其中選點與埋石、外業(yè)觀測這兩部分為具體的野外觀測，這就是我們現(xiàn)在要介紹的主要內(nèi)容。在野外觀測之前，還介紹了如何制定觀測計劃。§1.1.1選點和埋石一、選點選點即觀測站位置的選擇。在GPS測量中并不要求觀測站之間相互通視，網(wǎng)的圖形選擇也比較靈活，因此選點比經(jīng)典控制測量簡便得多。但為了保證觀測工作的順利進行和可靠地保持測量結(jié)果，用戶注意使觀測站位置具有以下的條件： 確保GPS接收機上方的天空開闊GPS測量主要利用接收機所接收到的衛(wèi)星信號，而且接收機上空越開闊，則觀測到的衛(wèi)星數(shù)目越多。一般應(yīng)該保證接收機所在平面15°以上的范圍內(nèi)沒有建筑物或者大樹的遮擋。 周圍沒有

3、反射面，如大面積的水域，或?qū)﹄姶挪ǚ瓷洌ɑ蛭眨娏业奈矬w（如玻璃墻，樹木等），不致引起多路徑效應(yīng)。 遠離強電磁場的干擾。GPS接收機接收衛(wèi)星廣播的微波信號，微波信號都會受到電磁場的影響而產(chǎn)生噪聲，降低信噪比，影響觀測成果。所以GPS控制點最好離開高壓線、微波站或者產(chǎn)生強電磁干擾的場所。鄰近不應(yīng)有強電磁輻射源，如無線電臺、電視發(fā)射天線、高壓輸電線等，以免干擾GPS衛(wèi)星信號。通常，在測站周圍約 200m的范圍內(nèi)不能有大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等）；在 50m內(nèi)不能有高壓輸電線和微波無線電信號傳遞通道。 觀測站最好選在交通便利的地方以利于其它測量手段聯(lián)測和擴展； 地面基礎(chǔ)穩(wěn)固，易于

4、點的保存。注意：用戶如果在樹木、覘標(biāo)等對電磁波傳播影響較大的物體下設(shè)觀測站，當(dāng)接收機工作時，接收的衛(wèi)星信號將產(chǎn)生畸變，這樣即使采集時各項指標(biāo)，如觀測衛(wèi)星數(shù)、DOP值等都較好，但觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量很差。建議用戶可根據(jù)需要在GPS點大約 300 米附近建立與其通視的方位點，以便在必要時采用常規(guī)經(jīng)典的測量方法進行聯(lián)測。在點位選好后，在對點位進行編號時必須注意點位編號的合理性，在野外采集時輸入的觀測站名由四個任意輸入的字符組成，為了在測后處理時方便及準(zhǔn)確，必須不使點號重復(fù)。建議用戶在編號時盡量采用阿拉伯?dāng)?shù)字按順序編號。二、埋石在GPS測量中，網(wǎng)點一般應(yīng)設(shè)置具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點位。具體標(biāo)石類型及其

5、適用級別可參照全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范。各種類型的標(biāo)石應(yīng)設(shè)有中心標(biāo)志。基巖和基本標(biāo)石的中心標(biāo)志應(yīng)用銅或不銹鋼制作。普通標(biāo)石的中心標(biāo)志可用鐵或堅硬的復(fù)合材料制作。標(biāo)志中心應(yīng)刻有清晰、精細的十字線或嵌入不同顏色金屬（不銹鋼或銅）制作的直徑小于0.5mm的中心點。并應(yīng)在標(biāo)志表面制有“GPS”及施測單位名稱。§1.1.2制定觀測計劃在施測前，建議用戶根據(jù)網(wǎng)的布設(shè)方案、規(guī)模的大小、精度要求、GPS衛(wèi)星星座、參與作業(yè)的GPS數(shù)量以及后勤保障條件（交通、通信）等，制定觀測計劃。一、確定工作量用戶根據(jù)網(wǎng)的精度要求、接收機數(shù)目，顧及效率及網(wǎng)的精度、可靠性而確定工作量。具體方法可參考有關(guān)規(guī)范。這里

6、僅強調(diào)一下觀測時段、時段長度（同步觀測時間）與基線長度等的關(guān)系。為了在后處理中能取得符合精度的成果，必須保證接收機的一定同步觀測時間，其長短取決于眾多的因素：如基線長度、觀測衛(wèi)星的數(shù)目、衛(wèi)星的空間位置精度因子（PDOP）及大氣層（主要指電離層）狀況。如果用戶在4顆以上的衛(wèi)星且PDOP值小于4.0的情況下進行觀測，那么所需的觀測時間將主要取決于基線的長度及電離層擾動。電離層的擾動是隨時間及點位的位置而變化的。由于電離層的擾動在夜間要小得多，因此夜間的觀測時間通?？梢詼p小一半，或者測程增加一倍。所以，夜間將有利于10km以上的長基線測量。但是，除非有特別的限制條件，否則要規(guī)定精確的觀測時間是不客觀

7、的。下面僅就一般情況下同步觀測的時段數(shù)及時段的長度必須滿足的要求提供一個參考值：表5-1項 目 級 別衛(wèi)星高度角( )觀測時段數(shù) 基線平均距離(km)時段長度*(min)152101560120151.651050100151.60.254080當(dāng)采用邊連接方式可以用下式估算所需時段總數(shù)（）：為接收機的數(shù)目；為GPS網(wǎng)的點數(shù)；為相對定位的觀測時段數(shù)。值得注意的是大多數(shù)情形下，只需對基線向量觀測一個時段。二、采用分區(qū)觀測若GPS網(wǎng)的點數(shù)較多，而參與同步觀測時段的靜態(tài)GPS接收機數(shù)目有限時，建議分區(qū)進行觀測。但必須在相鄰分區(qū)設(shè)置公共點，且公共點的數(shù)量一般不得少于3個。當(dāng)相鄰分區(qū)的公共點點數(shù)過少，將

8、使網(wǎng)形強度變差，從而影響網(wǎng)的精度，而增加公共點數(shù)則又會延緩測量工作的進程，這一點請用戶根據(jù)網(wǎng)的要求慎重考慮。在一個觀測分區(qū)內(nèi)，用戶還可根據(jù)參加作業(yè)的接收機數(shù)量，分成若干個同步觀測的子區(qū)（每個子區(qū)必須有兩臺以上的接收機），這樣整個測區(qū)就很容易進行作業(yè)管理，從而有利于作業(yè)效率的提高。三、選擇觀測時段在GPS測量中，所測衛(wèi)星與觀測站所組成的幾何圖形，其強度可取空間位置精度因子（PDOP）來表示。無論是絕對定位或相對定位，其值均不應(yīng)超過一定的要求。對應(yīng)各精度等級，PDOP值應(yīng)不超過下表所列限值。 表 5-2級 別PDOP466注：為了保證觀測的質(zhì)量，實際上PDOP一般在4.0以下才采集數(shù)據(jù)。四、確定觀

9、測進程及調(diào)度最佳觀測時間確定后，在觀測工作開始之前，須制定觀測工作的進程表及接收機的調(diào)度計劃。尤其當(dāng)GPS網(wǎng)的規(guī)模較大，參加作業(yè)的接收機較多時，建議用戶仔細地制定和選擇這些計劃的優(yōu)化方案，這對于順利地實現(xiàn)預(yù)定的觀測任務(wù)極為重要。觀測工作的進程計劃，涉及到網(wǎng)的規(guī)模、精度要求、作業(yè)的接收機數(shù)目和后勤保障條件等，在實際工作中，應(yīng)根據(jù)最優(yōu)化的原則合理制定。§1.1.3野外觀測一、安置儀器首先，在選好的觀測站點上安放三腳架。注意觀測站周圍的環(huán)境必須符合上述的條件，即凈空條件好，遠離反射源，避開電磁場干擾等。因此，安放時用戶應(yīng)盡量避免將接收機放在樹蔭、建筑物下，也不要在靠近接收機的地方使用對講機

10、，手提電話等無線設(shè)備。然后，小心打開儀器箱，取出基座及對中器，將其安放在腳架上，在測點上對中、整平基座。最后，從儀器箱中取出GPS天線或內(nèi)置天線的GPS接收機，將其安放在對中器上，并將其緊固，再分別取出電池、電纜等其它配件(內(nèi)置電池的接收機除外)，并將它們安裝在腳架上，同時連接GPS接收機。在安置儀器時用戶要注意下面的幾點：當(dāng)儀器需安置在三角點覘標(biāo)的基板時，應(yīng)先將覘標(biāo)頂部拆除，以防止對信號的干擾，這時，可將標(biāo)志的中心投影在基板上，作為安置儀器的依據(jù)；基座上的水準(zhǔn)管必須嚴(yán)格居中；如整個控制網(wǎng)在同步觀測過程中使用同樣的GPS接收天線，則應(yīng)使天線朝同一個方向，如使用不同的GPS接收天線，則應(yīng)使天線的

11、極化方向指向同一方向，如指北。大部分天線用指北方向來表明天線的極化方向。表（5-3）表示出了中海達天線的極化方向。這是由于天線的相位中心與幾何中心不重合，兩者可能有2-3毫米之差，如它們不指向同一方向，則會影響GPS測量的精度。二、量測天線高安置好儀器后，用戶應(yīng)在各觀測時段的前后，各量測天線高一次，量至毫米。量測時，由標(biāo)石（或其它標(biāo)志）中心頂端量至天線中規(guī)定量測天線的位置（圖5-2）。圖5-2量測天線高采用下面公式計算天線高：為標(biāo)石或其它標(biāo)志中心頂端到天線下沿所量距離；：天線半徑；：天線相位中心至天線底部量測位置的距離。所算即為天線高。兩次量測的結(jié)果之差不應(yīng)超過3mm，并取其平均值。其中，、通

12、常由廠家提供，下表列出了一些接收機的這兩個參數(shù)：表5-3 （單位：毫米）天線型號極化方向量測方法HD8200內(nèi)置單頻天線7858面板方向下沿原盤邊HD8200B內(nèi)置單頻天線97.520面板方向量到藍白相間處AT2200(雙頻天線)8910電纜插座方向量到上下蓋接縫AT1200(單頻天線)8910電纜插座方向量到上下蓋接縫應(yīng)當(dāng)說明的是，各種天線高的量測位置不一樣，其量測位置應(yīng)參見其本身的說明，中海達為各種GPS接收機配備的天線有更加簡便的量測方式，在HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件中可直接設(shè)置天線的斜高，軟件會自動計算，下圖所示為AT1200和AT2200天線高的量測方法，具體天線高的計算和輸入可以在

13、HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件中進行，操作過程可參見第十五章“天線管理器”使用一節(jié)。圖5-3 AT1200和AT2200天線高的量測方法在具有異步環(huán)的GPS相對測量中，即使用戶只需要平面坐標(biāo)，也必須輸入準(zhǔn)確的天線高，否則無法正確地進行后續(xù)一系列網(wǎng)平差解算過程。三、啟動儀器在啟動儀器時，通常應(yīng)按如下步驟操作：1、確認(rèn)在接收機采集器電源均關(guān)閉的情況下，分別連上電源電纜、數(shù)據(jù)采集電纜。2、打開主機上的開關(guān)，若電源燈為綠色，則表示電量符合要求，若為紅色，則表示電量不足，應(yīng)更換電池。3、按照相應(yīng)儀器的操作規(guī)程開機觀測，具體步驟請參看產(chǎn)品手冊。4、保證同步觀測的其它GPS接收機也處于觀測狀態(tài)。靜態(tài)差分測量是根

14、據(jù)幾臺接收機共同時間段所接收的數(shù)據(jù)進行差分解算，所以幾臺接收機同時觀測必須保證數(shù)據(jù)同步，并且要保證足夠的數(shù)據(jù)。5、觀測的時候，要保證接收機設(shè)置了合適的采樣間隔和高度截止角。注：fGPS測量是通過地面接收設(shè)備接收衛(wèi)星傳送的信息來確定地面點的三維坐標(biāo)。測量結(jié)果的誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程和地面接收設(shè)備。通過選擇有效的衛(wèi)星及其高度角a、 可以減少電離層和對流層折射產(chǎn)生的影響；b、 可以消除多路徑效應(yīng)；c、 可以有效地剔除有干擾的衛(wèi)星。6、記錄觀測站點的點名、天線高、觀測時段及相應(yīng)的觀測文件名。在同一天（GPS時）內(nèi)，如測站名及時段序號一樣則出現(xiàn)同名。用戶在出測前一定要合理安排好，盡

15、量避免出現(xiàn)重名的情況。注：由于GPS時和北京時間相差大約8個小時，因此如果在北京時間凌晨0時至早上8時前施測，GPS時仍然是北京時間的前一天，因此用戶一定要注意此時輸入的時段序號不要重復(fù)（例如又從1開始，這就和北京時間的前一天的第一個時段重復(fù)），建議用戶最好仍然是按GPS時來計算時段序號，即每天凌晨0時至早上的8點仍然算前一天的時段序號。四、觀測按照預(yù)定的觀測時間進行觀測。注意：在采集時測站不可移動，采集不能中斷，組成基線的兩臺接收機連續(xù)同步采集時間必須符合要求，否則數(shù)據(jù)可能不可靠。如出現(xiàn)意外情況，應(yīng)及時通知其它觀測站點。五、撤站結(jié)束采集之后，用戶必須確認(rèn)觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項目均已按規(guī)定完成

16、。這時，退出采集過程，一定要先關(guān)閉主機電源，如采用了外部采集器，還需要退出采集程序并關(guān)閉采集器。拔出GPS電源電纜、數(shù)據(jù)采集電纜，將接收機、基座對點器、電池等附件妥善放回儀器箱內(nèi)。六、野外觀測的注意事項在野外觀測時，用戶必須注意：1、如果儀器從與室外溫度相差較大的室內(nèi)或汽車內(nèi)取出，必須讓其有一個預(yù)熱的過程，時間大約為10分鐘左右。2、用戶在插撥電纜時，必須牢記先關(guān)掉接收機電源，否則將使串口設(shè)備保護性關(guān)閉而不能正常工作。3、確認(rèn)外接電源及天線等各項連接無誤后才接通電源，啟動接收機。4、儀器如長時間不使用，將可能需要較長時間搜索GPS衛(wèi)星(2-3分鐘)。§1.2 HD8200B靜態(tài)觀測記

17、錄 HD8200B為一體化靜態(tài)測量GPS接收機，只要打開接收機的電源開關(guān)，整個記錄過程就會自動完成。1. 利用HD8200B作業(yè)時，首先應(yīng)該使用HD8200B數(shù)據(jù)傳輸軟件中的相應(yīng)功能設(shè)置好接收機的采樣間隔和衛(wèi)星的高度截止角，設(shè)置方法請參見工具軟件一章中HD8200B數(shù)據(jù)傳輸軟件一節(jié)。2. 架設(shè)GPS接收機，整平、對中后，量天線高。HD8200B的天線高量測方法如下圖所示：圖5-4量測HD8200的天線高3. 打開接收機的電源開關(guān)，等待記錄燈轉(zhuǎn)綠后表示接收機已經(jīng)開始觀測。4. HD8200儀器面板燈的狀態(tài)及其代表的含義：記錄燈閃紅，電源燈為綠色表明正在跟蹤衛(wèi)星，電壓足夠且穩(wěn)定記錄燈閃綠，電源燈為

18、綠色表明衛(wèi)星已鎖定，并記錄數(shù)據(jù)電源燈閃綠閃爍次數(shù)表明鎖定的衛(wèi)星數(shù)電源燈為紅色電池欠壓，必須盡快更換充足電的電池記錄燈為持續(xù)紅色主機向外發(fā)送數(shù)據(jù)，常發(fā)生在數(shù)據(jù)傳輸時記錄燈為紅綠交替閃爍主機在線升級時接收固件信息5. 在儀器觀測記錄本上記錄下測站名、天線高、觀測時段等，留待內(nèi)業(yè)處理。6. 結(jié)束觀測時，應(yīng)按住開關(guān)2秒等待電源燈熄滅后，再撤站。在記錄過程中切不可搬站。§1.3手簿控制器靜態(tài)觀測記錄HD8200、HD8800、HD8000、HD8500、HD8900、HD9900等型號GPS接收機均可以進行用PSION手簿控制器進行靜態(tài)采集。PSION手簿控制器的使用請參見附錄。下面主要介紹運

19、行在PSION手簿控制器上的靜態(tài)采集軟件的使用。注：PSION控制器為選購件，非儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置。§1.3.1手簿軟件的安裝PSION手簿控制器的靜態(tài)采集軟件共包括以下幾個文件:ZHS*.IMG，SYS$TTY*.IMG，SYS$8087.LDD，Chinese.lib，(注:不同的接收機，*代表不同的字母)等幾個文件,各型號接收機在使用手簿進行靜態(tài)數(shù)據(jù)采集時使用的對應(yīng)文件如下： 表54型號運行主文件庫文件HD8100,HD8200HD8000ZHSC.IMGZHSD.IMGCHINESE.LIBHD8900ZHSJ.IMGCHINESE.LIBHD8900NZHSN.IMGCHINE

20、SE.LIBHD8900NTZHSN.IMGCHINESE.LIB利用傳輸軟件將這些文件拷貝到PSION的：盤根目錄即可。在交互方式下，從鍵盤輸入相應(yīng)的可執(zhí)行文件名后按回車，即運行靜態(tài)采集軟件，屏幕出現(xiàn)公司圖標(biāo)(圖5-5)后，按任意鍵，進入軟件的主界面：(圖5-6) 圖5-5 封面圖5-6主界面移動左右方向鍵可以選擇各項子功能，Enter鍵可以彈出各項子菜單，移動上下方向鍵可以選擇各項子菜單，按Enter鍵執(zhí)行子菜單功能。在進入各項子功能后，按Menu鍵可切換到主界面。§1.3.2靜態(tài)采集步驟一、設(shè)置靜態(tài)采集參數(shù)靜態(tài)采集一般包括以下幾項參數(shù)設(shè)置：【采樣間隔】即GPS數(shù)據(jù)記錄的時間間隔

21、，一般為5，15，3060秒等。GPS靜態(tài)差分測量，必須保證數(shù)據(jù)的同步。當(dāng)幾臺接收機同時進行觀測時，該項參數(shù)必須一致，以保證數(shù)據(jù)的同步?！靖叨冉刂菇恰考床杉l(wèi)星數(shù)據(jù)的屏蔽角度，在該角度以下的衛(wèi)星數(shù)據(jù)將不被跟蹤，一般為1015度?！咎炀€高】即GPS天線相位中心，到地面標(biāo)志點的高度。天線高的精度，會影響異步環(huán)，及其三維閉合差的精度。移動方向鍵選擇設(shè)置項功能，按Enter鍵彈出子菜單，如下圖：（圖5-7） 圖5-7采樣間隔菜單選擇采樣間隔，彈出如下對話框：（圖5-8） 圖5-8采樣間隔軟件默認(rèn)的采集間隔為秒，移動左右方向鍵，可以選擇其他的設(shè)置間隔。選擇高度截止角后，系統(tǒng)彈出如下對話框：圖5-9 圖5

22、-9高度截至角輸入截止角度一般在15度以下，如果高度截止角太大，雖然避免了不良衛(wèi)星，但可用的衛(wèi)星數(shù)量就越少。選擇天線高，彈出如下對話框（圖5-10）圖5-10天線高天線高可以在任何時候改變，但是進入采集狀態(tài)后，就無法再改變采樣間隔。二、開始采集移動光條選擇采集菜單，選擇開始采集，系統(tǒng)彈出如下對話框：（圖5-11）圖5-11測站信息輸入點名（Point Name），并選擇時段號（Session Number），后按Enter鍵即可進入采集狀態(tài)。注意：只有當(dāng)接收機進入導(dǎo)航狀態(tài)后，才可以進行采集。否則系統(tǒng)會報警。可以從狀態(tài)項功能查看當(dāng)前的跟蹤狀態(tài)。 點名應(yīng)輸入與當(dāng)前所測點一致的名字（最多4個字符），在同一點上多次觀測時點名必須一