任务GPS静态测量教学.docx

教 案
课 程 名 称
道路线路施工测量
模块5
GPS测量
项目：1
GPS静态测量
授课班级

任 课 教 师

系 别

学校名称
授课课程：路桥测量 授课教师：
模块
GPS测量
项目
项目1：GPS静态测量
授课班级

授课时间
4h
授课类型
理实一体课
周次学时
6h
教学目的
①掌握GPS静态测量的基本原理
②掌握GPS静态测量的技术设计与图形设计；
③掌握GPS静态测量外业选点原则;
④掌握GPS静态测量外业观测步骤及注意事项；
⑤掌握GPS静态测量内业数据流程。
教 学
重点和难点
掌握GPS技术设计书编写；
掌握数据处理的流程与步骤；
教具及教材（参考书）
双频GPS接收机4台，全站仪1套；棱镜3套、DS3水准仪及双面尺1套、电子水准仪及条形码铟钢尺和5Kg尺垫1套，gps后处理软件1套（科傻平差软件）
《铁路工程测量规范》
《GPS测量规范》
教学方法
项目教学法
教学手段
教学做一体
教学
主要内容
1 GPS静态测量的基本原理
2 GPS静态测量的技术设计与图形设计；
3 GPS技术设计书的编写；
4 GPS静态测量外业选点埋石;
5 GPS静态测量外业观测步骤及注意事项；
6 GPS静态测量内业数据流程。
教学过程设计
工作任务
GPS静态测量
工作
过程
时间
工作任务
教学组织
媒介
教师
学生
构思
课内1h,课外8h
学习GPS静态测量技术要求及测量方法
1. 下发本工作任务书；
2. 引入GPS静态测量的作用；
3. 提出GPS静态测量主要内容及要求；
4. 讲解GPS静态测量的方法及精度要求；
5. 组织小组讨论，检查学生对本任务主要知识点掌握程度，答疑解惑
1、 结合工作任务书、，，以小组为单位，通过案例、网站、测量规范了解GPS静态测量的内容及技术要求；
2、 通过讲义、PPT以及教师讲解、答疑、小组讨论获知本任务的主要知识点；
3、 小组讨论、老师指导确定GPS静态测量方法。
案例、规范、讲义、PPT
设计
课内1h,课外8h
制定GPS静态测量作业方案
1、 提供《测量规范》；
2、 提供模拟控制桩复测实训场点之记、控制桩平面坐标及高程；
3、 布置GPS静态测量作业方案制定的主要内容及要求；
4、 解答方案制定过程中的疑问
5、 组织小组方案汇报
6、 提出作业方案修改意见。
1、根据模拟控制桩复测实训场提供的资料根据规范、按照GPS静态测量的作业方案指定要求，以小组为单位制定作业方案；
2、制作PPT汇报小组方案；
3、根据老师提出的问题修改作业方案。
案例、规范
实施

课内h,课外8h

根据设计方案实施GPS静态测量
6. 制定仪器使用计划；
7. 维护学生工作秩序；
8. 纠正学生作业不规范行为；
9. 巡回解答学生测量过程中的问题。
10. 检查作业小组测量成果，对不符合要求的测量结果提出重测建议。
1、 领取仪器设备；
2、 仪器检校；
3、 准备测量表格
4、 小组组长对本组人员分工；
5、 按照制定的作业方案实施GPS静态测量外业观测工作；
6、 检查外业测量成果；
7、 利用后处理软件外业观测数据；
8、 检查测量结果的可靠性，对不符合要求的测量结果进行重测，直至满足要求；
9、 编写GPS静态测量技术总结；
10、 小组之间按照测量成果验收规范要求相互检查外业观测记录、最后写出验收报告。
规范
评价
h
评价以学生为主体，以测量成果是否符合测量规范要求为依据，兼顾学生在项目实施过程中的表现、知识掌握的程度及在小组中所起的作用综合评定。具体分值如下：
成果评定
根据外业观测记录，内业处理结果、复测报告等成果进行成绩评定，占60％。
学生自评
学生根据自己掌握的知识情况进行自评；占10%。
小组互评
小组内查阅资料、讨论、实习积极性、对小组贡献等情况，占20%。
教师评价
根据考勤、回答问题的积极性、实施项目教学的态度等进行评价，占10%。
教案正文
1．准备工作
（1）实训动员：对实训的任务和意义作好充分了解。
（2）使用的仪器及物品：GPS接收机（含电池）、基座、脚架若干台，作业调度表，外业观测手簿，小钢尺，铅笔，安装有传输软件和数据处理软件的计算机，数据传输线若干根，便携式存储器。
（3）搜集资料
①广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料
a．控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统和高程基准、施测等级和成果的精度评定。
b．收集的地形图资料包括测区范围内及周边地区各种比例尺地形图和专业用图，主要查明地图的比例尺、施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统、高程系统和成图质量等。
c．如果收集到的控制资料的坐标系统、高程系统不一致，则应收集、整理这些不同系统间的换算关系。
②收集有关GPS测量定位的技术要求
通过参考测量规范，收集有关的测量技术要求。GPS测量规范包括：
a．《全球定位系统GPS测量规范》GB/T 18314-2001
b．《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ 73-97
c．《公路全球定位系统（GPS）测量规范》JTJ/C 066-98
d．《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》TB10054-97
e．《测绘技术总结编写规定》HC 1001-91
f．《城市测量规范》CJJ 8-99
g．《测绘技术应用与规范管理实用手册》 (1-4) KJ1420
h．《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》 CH 8016-95
2．GPS控制网的布设
（1）GPS网图形设计原则
①GPS网应根据测区实际需要和交通状况，作业时的卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。
②GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。
③GPS网的点与点之间不要求通视，但应考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。
④在可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。
⑤GPS网点，应利用已有水准点联测高程。C级网每隔3~6点联测一个高程点，D和E级网视具体情况确定联测点数。A和B级网的高程联测分别采用三、四等水准测量的方法；C至E级网可采用等外水准或与其精度相当的方法进行。
（2）GPS网的密度设计
在GPS方案设计时，一般首先根据测量任务书提出的GPS网的密度和经济指标，再结合规范(规程)规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。
各种不同的任务要求和服务对象，对GPS点的分布要求也不同。对于一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长一般在几公里以内。
《规程》GPS网中相邻点间距离 (km)
级别
项目
二等
三等
四等
一级
二级
相邻点最小距离
3

1

相邻点最大距离
27
15
6
3
3
相邻点平均距离
9
5
2
1
<1
闭合环或附合路线的边数
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10
（3）《规程》GPS控制网的选点
①点位的选择应符合技术设计要求，并有利于其他测量手段进行扩展与联测；
②点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并应有利于安全作业；
③周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°
④点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小于200m并应远离高压输电线其距离不得小于50m；
⑤附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体；
⑥交通应便于作业；
⑦充分利用符合要求的旧有控制点及其标石和觇标。
（4）埋石
鉴于所选待定点是临时性使用，可埋设简易标志即可，如木桩、水泥钉。
选点埋石后应提交GPS点点之记和GPS网的选点网图。GPS点点之记可参照导线点点之记。如表2所示。
GPS点点之记
日期：20 年 月 日 记录者： 绘图者： 校对者：
点
名
及
种
类
GPS点
名

土 质

号

相临点（名、号、里程、通视否）

标石说明（单、双层、类型）旧点

旧点名

所 在 地

交通路线

所在图幅号

概略位置
X Y
L B
(略图)

备 注

3．制定观测计划
根据实际作业的进展情况，及时调整观测计划和调度命令。
GPS测量作业调度表的编写格式如下：
GPS测量作业调度表
时段
编号
观测
时间
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
机号
机号
机号
机号
机号
0

1

4．静态外业观测
a．各级测量作业基本技术要求：
各级GPS测量基本技术要求规定 表5
级别
项目
AA
A
B
C
D
E
卫星截止高度角
10
10
15
15
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥20
≥20
≥9
≥6
≥4
≥4
观测时段数
≥10
≥6
≥4
≥2
≥
≥
PDOP值
< 6
< 6
< 6
< 6
< 6
< 6
b．观测组必须严格遵守调度命令，按规定时间同步观测同一组卫星。当没按计划到达点位时，应及时通知其它各组，并经观测计划编制者同意对时段作必要调整，观测组不得擅自更改观测计划。
c．一个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变接收设备预置参数等；改变天线位置；按关闭和删除文件功能等。
d．观测期间作业员不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，要防止人员或其它物体靠近、碰动天线或阻挡信号。
e．在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时，无线电通讯工具应距天线10m以上。雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。
5．外业观测记录
a．测站名的记录，测站名应符合实际点位；
b．时段号的记录，时段号应符合实际观测情况；
c．接收机号的记录，应如实反映所用接收机的型号；
d．起止时间的记录；
e．天线高的记录，观测前后量取天线高的互差应在限差之内，取平均值作为最后结果，精确至；
f．测量手簿必须使用铅笔在现场按作业顺序完成记录，字迹要清楚、整齐美观，不得连环涂改、转抄。如有读、记错误，可整齐划掉，将正确数据写在上面并注名原因。
g．严禁事后补记或追记，并按网装订成册，交内业验收。
GPS外业观测手簿的记录格式如下：
GPS外业观测手簿
工程GPS外业观测手簿
观测者姓名日 期年月日
测 站 名测 站 号时段号
天 气状 况
测站近似坐标：
经度：E°′
纬度：N°′
高程：
本测站为
□新点
□等大地点
□等水准点
□
记录时间：□北京时间 □UTC □ 区时
开录时间 结束时间
接收机号 天线号
天线高：（m） 测后校核值
1.2. 3.平均值
天线高量取方式略图

测站略图及障碍物情况

观测状况记录
(快、条)

3.信噪比（SNR）

6．外业观测仪器操作
（1）仪器认识
S86正面板

S86背面板

（2）静态模式设置
7．静态数据传输
用数据传输线正确连接GPS接收机和计算机，数据线不应有扭曲，接口应直插直拔，不应有扭转。
a．及时将当天观测记录结果录入计算机，并拷贝成一式两份；
b．数据文件备份时，宜以观测日期为目录名，各接收机为子目录名，把相应的数据文件存入其子目录下。存放数据文件的存储器应制贴标签，标明文件名，网名、点名、时段号和采集日期、测量手簿应编号；
c．制作数据文件备份时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
d．数据在备份后，宜通过数据处理软件转换至RINEX通用数据格式，以便与各类商用数据处理软件兼容。
9．静态数据处理
（1）利用南方后处理软件将数据转换为RINEX格式文件
（2）将转换后格式在LGO中进行解算（参考视频）
（3）成果输出