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中海达GPS简明操作手册


中海达 HD8200B GPS 简 明 操 作 手 册

华北水利水电学院 测绘工程实验室

第一部分:外业仪器观测工作及注意事项 .......................................................................................... 2 一、安置仪器 ...................................................................................................................................... 2 二、量测天线高 .................................................................................................................................. 2 三、启动仪器 ...................................................................................................................................... 5 四、观测 .............................................................................................................................................. 5 五、撤站 .............................................................................................................................................. 5 六、野外观测的注意事项 .................................................................................................................. 6 七、HD8200B 静态观测记录-步骤 ................................................................................................... 6 第二部分:接收机数据传输 .................................................................................................................. 6 一、启动接收机数据传输软件 .......................................................................................................... 6 二、接收机系统参数的设置 ............................................................................................................ 10 第三部分:内业数据处理及步骤、要求 ............................................................................................ 11 一、GPS 基线解算 ........................................................................................................................... 11 二、GPS 基线向量网平差 ............................................................................................................... 11 附 1: HDS2003 数据处理软件包-各功能区界面简介 .................................................................... 13 1、管理区 .......................................................................................................................................... 14 2、属性区 .......................................................................................................................................... 14 3、计算区 .......................................................................................................................................... 17

1

中海达 HD8200BGPS 简明操作手册 第一部分:外业仪器观测工作及注意事项 一、安置仪器
首先,在选好的观测站点上安放三脚架,然后,小心打开仪器箱,取出基座及对中器, 将其安放在脚架上,在测点上对中、整平基座。最后,从仪器箱中取出 GPS 天线或内置天线 的 GPS 接收机,将其安放在对中器上,并将其紧固。 在安置仪器时用户要注意下面的几点: ①当仪器需安置在三角点觇标的基板时,应先将觇标顶部拆除,以防止对信号的干扰, 这时,可将标志的中心投影在基板上,作为安置仪器的依据; ②基座上的水准管必须严格居中; ③如整个控制网在同步观测过程中使用同样的 GPS 接收天线,则应使天线朝同一个方 向,如使用不同的 GPS 接收天线,则应使天线的极化方向指向同一方向,如指北。大部分天 线用指北方向来表明天线的极化方向。 这是由于天线的相位中心与几何中心不重合, 两者可 能有 2-3 毫米之差,如它们不指向同一方向,则会影响 GPS 测量的精度。

二、量测天线高
安置好仪器后,用户应在各观测时段的前后,各量测天线高一次,量至毫米。量测时, 由标石(或其它标志)中心顶端量至天线中规定量测天线的位置(图 1) 。

R0

h0

h

图 1 量测天线高

采用下面公式计算天线高:
2 H ? h 2 ? R0 ? h0

h :为标石或其它标志中心顶端到天线下沿所量距离;
2

R0 :天线半径; h0 :天线相位中心至天线底部量测位置的距离。
所算 H 即为天线高。两次量测的结果之差不应超过 3mm,并取其平均值。 其中, R0 、 h0 通常由厂家提供,下表列出了一些接收机的这两个参数:
表 5-3

(单位:毫米) 天线型号

R0
78 97.5 89

h0
58 20 10

极化方向 面板方向 面板方向 电缆插座方向

量测方法 下沿原盘边 量到蓝白相间处 量到上下盖接缝

HD8200 内置单频天线 HD8200B 内置单频天线 AT2200(双频天线)

应当说明的是,各种天线高的量测位置不一样,其量测位置应参见其本身的说明,中海 达为各种 GPS 接收机配备的天线有更加简便的量测方式, 在 HDS2003 数据处理软件中可直接 设置天线的斜高,软件会自动计算,下图所示为 HD8200B 天线高的量测方法,具体天线高的 计算和输入可以在 HDS2003 数据处理软件中进行, 如图 3 天线管理器 (点击 HDS2003 数据处 理软件包“项目”菜单下的“原始参数”子菜单,设置原始参数) ,亦可在 HDS2003 数据处 理软件中,在选择“文件”->“导入” ,导入数据后,在属性区窗口的修改标签中选择修 改测量方法为天线斜高,见图 4。

h

图 2 HD8200B 天线高的量测方法

3

图3

天线管理器

图 4 属性窗口中的测量方法的修改

天线高记录手簿 NO. 00 01 02 点号 时段

型号:

记录人:

天 线 高 开机时 关机时 平均值

4

三、启动仪器
在启动仪器时,通常应按如下步骤操作: 1. 打开主机上的开关,若电源灯为红色,则表示电量不足,应更换电池。HD8200B 仪 器面板灯的状态及其代表的含义: 状态灯闪黄,电源灯为红色 状态灯黄色,电源灯为红色 电源灯闪烁 电源灯与状态灯同时闪烁 电源灯为红色 数据灯、状态灯交替闪烁 表明正在跟踪卫星,电压足够且稳定 表明卫星已锁定,并记录数据 闪烁次数表明锁定的卫星数 电池欠压,必须尽快更换充足电的电池 主机向外发送数据, 常发生在数据传输时 主机在线升级时接收固件信息

2、按照相应仪器的操作规程开机观测,具体步骤请参看《产品手册》 。 3、保证同步观测的其它 GPS 接收机也处于观测状态。静态差分测量是根据几台接收机 共同时间段所接收的数据进行差分解算, 所以几台接收机同时观测必须保证数据同步, 并且 要保证足够的数据。 4、观测的时候,要保证接收机设置了合适的采样间隔和高度截止角。
注:fGPS 测量是通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。测量结果的误差 主要来源于 GPS 卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。通过选择有效的卫星及其高度角 a、可以减少电离层和对流层折射产生的影响; b、可以消除多路径效应; c、可以有效地剔除有干扰的卫星。

5、记录观测站点的点名、天线高、观测时段及相应的观测文件名。 在同一天(GPS 时)内,如测站名及时段序号一样则出现同名。用户在出测前一定要合 理安排好,尽量避免出现重名的情况(如同点名设置不同的时间段) 。

四、观测
按照预定的观测时间进行观测。 注意:在采集时测站不可移动,采集不能中断,组成基线的两台接收机连续同步采集时 间必须符合要求,否则数据可能不可靠。如出现意外情况,应及时通知其它观测站点。

五、撤站
结束采集之前,用户必须确认观测站的全部预定作业项目均已按规定完成。这时,退出 采集过程,一定要先关闭主机电源,将接收机、基座对点器等附件妥善放回仪器箱内。

5

六、野外观测的注意事项
在野外观测时,用户必须注意: 1、 如果仪器从与室外温度相差较大的室内或汽车内取出, 必须让其有一个预热的过程, 时间大约为 10 分钟左右。 2、仪器如长时间不使用,将可能需要较长时间搜索 GPS 卫星(2-3 分钟)。 3、注意不要在靠近接收机的地方使用对讲机、手提电话等无线设备。

七、HD8200B 静态观测记录-步骤
HD8200B 为一体化静态测量 GPS 接收机,只要打开接收机的电源开关,整个记录过程就 会自动完成。 1、 架设 GPS 接收机,整平、对中后,量天线高。 2、 打开接收机的电源开关,等待记录灯转红后表示接收机已经开始观测(接收卫星信号) 。 3、 按遥控器键 ON/ESC 开机,显示屏显示开机画面并进入主菜单,与打开的接收机连接。 4、 遥控器连接上接收机后, 自动进入主界面, 主菜单的右侧分别有信号指示。 若连接失败, 则①检查接收机主机是否打开或距离较远,按 Enter 键重新连接;或②按 Esc 键,选择 “系统设置” ,选中“搜索机号”自动搜索接收机的机号,搜索到接收机则会显示该接 收机号,按 Enter 键完成;或③选择“系统设置” ,选中“接收机机号” ,输入接收机号, 按 Enter 键确认。注意删除原先机号时须连续按 Esc 键 5 次。以上方法若还不能连接到 接收机,则接收机电量显示处显示“Link Fail !!!”,此时可按 Shift 键重新连接,或关闭 遥控器、关闭接收机(按 ON/ESC 键 2 秒) 。若连接成功,进入下面内容; 5、 选择接收机“工作方式” :选择静态,按 Enter 键确认; 6、 选择主界面的③ “采集设置” ,可进行采集间隔、高度截止角、文件名建立、天线高设 置等。注意:①采集过程中不能修改“采集间隔” ;②文件名须 4 位字母或数字,时段 编号 1 位,删除原先文件名时须连续按 Esc 键,快速连续按相同键时可在数字与字母键 之间切换,输入新文件名后须按新建或修改键确认,否则无效(可通过选择主界面的记 录信息查看有效的文件名,参见 7) ;③小数点须配合 Shift 键 · 键(同时按) 。 7、 选择主界面的②“卫星状态”可查看卫星信息、信噪比等;④选择“定位信息”查看单 点定位情况 E、N、H 数据与卫星的分布精度;⑤选中“记录信息”可以查看接收机的 内存中采集文件的相关信息和一些设置的参数,也可以查看内存的使用情况、采集的时 间、有效的文件名。④⑤情况按 Enter 键可切换相关内容。 8、 在仪器观测记录本上记录下测站名、天线高、观测时段等,留待内业处理。 9、 测量完毕,关闭遥控器(按 ON/ESC 键 2 秒即可) 、关闭接收机(按 ON/ESC 键 2 秒或 选择“系统设置” ,选中“关闭接收机”即可) 。等待电源灯熄灭后,再装箱撤站。在记 录过程中切不可搬站。

第二部分:接收机数据传输
一、启动接收机数据传输软件 将接收机主机用通讯电缆连接好电脑的串口 1(COM1)或串口 2(COM2) 。运行主程 序 HDS2003 数据处理软件包中的 “工具” 菜单下的 “HitMon 数据传输” 或直接运行 HitMon.exe 文件。界面如图 5:

6

图5

a 接收机数据传输软件主窗口

图5 b

接收机数据传输软件主窗口

主界面分为两个主要的页面: 文件和串口。 文件页面主要显示接收机内存空间的文件信 息及其内存的使用情况,可以进行数据传输的一些工作。点击串口,可以将显示信息切换到 串口页面,该页面主要显示串口的反馈信息见(图 6) 。 文件页面的各项内容分别说明如下: 【文件名】 输入测站信息后,根据点名、时段号和数据观测的日期自动生成。文件名遵循 以下的规律:####$$$*.ZHD,其中####代表点名,$$$代表年积日(可查看附录年积日表) , *代表时段号,可以是字母和数字。 【开始时间】 数据开始记录的时间,为年月日时分,如:2003 年 6 月 24 日 10:10。开 始时间是用户在数据传输时的一项重要信息,是用户识别数据的一项参考。 【结束时间】 结束数据观测的时间,只有时分,如 12:15。 【文件大小】 该测站观测文件的大小。 【测站名】 测站的点名,最多可以修改 15 次。 【天线高】 仪器高度,一般几台仪器取同一个基准。天线高要在野外测量时手工记录。 【其 他】 显示其他文件信息。

7

图6

串口反馈窗口

1. 通讯设置,运行在“连接”下选择“通讯设置” ,选择“通讯串口”为计算机上连 接使用的串口,选择响应的波特率(HD8200 的波特率为 57600,HD8200B,HD8900,HD9900 等 波特率应为 115200,某些仪器必须设为静态工作模式才能进行连接) ,见图 7 串口设置。

图 7 串口设置

2.

接收机主机开机后,选择“连接”-“连接” ,或点击快捷键



按钮,

等待一段时间,即可以显示接收机内存中的所有文件信息和内存使用信息。如下图 8 所示:

8

图 8 文件信息

该接收机中已存在三个时段的观测数据, 其中一个文件已经下载, 另外两个时段只输入 测站信息还没有下载。 3. 设置下载文件的存储目录在下载文件以前,首先应该设置数据的下载路径。点击文 件下的“设置下载文件的存储目录”或点击工具条的 据存储目录。 按钮,弹出图 9 对话框,设置数

图9

设置下载路径

4. 输入测站信息 选择需要输入观测信息的文件。 对于没有输入测站信息的数据不可以下载。 输入测站信 息时,根据观测数据的时间段确定观测数据的对应关系。如图 10 所示,在要下载数据上单 击右键,选择“输入测站信息”。

9

图 10

输入测站信息

测站信息包括以下几个方面:测站名、时段、天线高,用以记录该测站的相关信息,测 站信息最多可以修改 15 次。

图 11

测站信息

5. 文件下载 选择需要下载的观测文件,点鼠标右键,选择下载(如图 12) ,数据即可保存到设置的 下载路径。 “其他”栏中显示文件下载的进度。

图 12 文件下载菜单

二、接收机系统参数的设置
利用接收机做静态观测以前, 一般要设置下面两个参数: 采样间隔和卫星的高度截止角。 为了保证数据的同步,同时观测的几台仪器必须保证相同的采集参数。选择菜单“工具”-
10

“采样间隔、高度截止角设置” ,如下图 13 所示。

图 13

高度截止角和采样间隔设置

第三部分:内业数据处理及步骤、要求
一、GPS 基线解算 GPS 基线解算的过程 1. 原始观测数据的读入。在进行基线解算时,首先需要读取(导入)原始的 GPS 观测值数 据。 一般说来, 各接收机厂商随接收机一起提供的数据处理软件都可以直接处理从接收机中 传输出来的 GPS 原始观测值数据,而由第三方所开发的数据处理软件则不一定能对各接收 机的原始观测数据进行处理,要处理这些数据,首先需要进行格式转换。目前,最常用的格 式是 RINEX 格式,对于按此种格式存储的数据,大部分的数据处理软件都能直接处理。具 体内容见第二部分接收机数据传输。 2. 设定基线解算的控制参数。基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处 理方法来进行基线解算, 设定基线解算的控制参数是基线解算时的一个非常重要的环节, 通 过控制参数的设定,可以实现基线的精化处理。控制参数在“静态基线”→“静态处理设 置”中进行设置,主要包括“数据采样间隔” 、 “截止角” 、 “参考卫星”及其电离层和解算模 型的设置等。 3. 外业输入数据的检查与修改。在读入(导入)了 GPS 观测值数据后,就需要对观测 数据进行必要的检查,检查的项目包括:测站名、点号、测站坐标、天线高等。对这些项目 进行检查的目的,是为了避免外业操作时的误操作。 4. 基线解算的过程一般是自动进行的,无需过多的人工干预。只是对于观测质量比较 差的数据,用户须根据各种基线处理的输出信息,进行人工干预,使基线的处理结果符合工 程的要求。 5. 基线质量的检验:基线解算完毕后,基线结果并不能马上用于后续的处理,还必须 对基线的质量进行检验,只有质量合格的基线才能用于后续的处理,如果不合格,则需要对 基线进行重新解算或重新测量。基线的质量检验需要通过 RATIO、RDOP、RMS、数据删 除率、同步环闭和差、异步环闭和差和重复基线较差来进行。 6. 结束 二、GPS 基线向量网平差 GPS 基线解算就是利用 GPS 观测值,通过数据处理,得到测站的坐标或测站间的基线 向量值。我们在采用 GPS 观测完整个 GPS 网后,经过基线解算可以获得具有同步观测数 据的测站间的基线向量,为了确定 GPS 网中各个点在某一坐标系统下的绝对坐标,需要提 供位置基准、方位基准和尺度基准,而 GPS 基线向量只含有在 WGS-84 下的方位基准和尺
11

度基准, 而我们布设 GPS 网的主要目的是确定网中各个点在某一特定局部坐标系下的坐标, 这就需要通过在平差时引入该坐标系下的起算数据来实现。当然,GPS 基线向量网的平差, 还可以消除 GPS 基线向量观测值和地面观测中由于各种类型的误差而引起的矛盾。根据平 差所进行的坐标空间,可将 GPS 网平差分为三维平差和二维平差,根据平差时所采用的观 测值和起算数据的数量和类型,可将平差分为无约束平差、约束平差和联合平差等。 在使用数据处理软件进行 GPS 网平差时,需要按以下几个步骤来进行:
提取基线向量构建 GPS 基线向量网

三维无约束平差

三维约束平差

二维约束平差

水准拟合

质量分析与控制

在进行网平差设置之前,应检查坐标系的设置是否正确。通常情况下,国内用户选择的 坐标系椭球为北京 54,用户需要专门设置中央子午线、x 和 y 方向和加常数等。 坐标系的设置可在项目菜单下的项目属性中进行。如下图 14 所示:

图 14

坐标系管理

在网平差结束后,应对网平差结果进行检验,网平差的检验主要通过改正数、中误差以 及相应的数理统计检验结果等项来评价。

12

附 1: HDS2003 数据处理软件包-各功能区界面简介
工作区:工作区分为管理区,属性区和计算区,如图 15a、15b。可以通过“查看“菜单选 择打开或者关闭哪种工作区,对任何一栏的工具条,用户也可以拉动、拖放和自定义。

图 15a

查看菜单

图 15b

三区视图

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1、管理区
打开一个项目后,管理区会分类型显示项目中的内容,其分为文件、基线和站点,可以 通过标签进行却换,都是树形视图。 在主项上有文件数显示,如图 16

图 16 管理区

2、属性区
打开一个项目,选择一个文件、基线、站点可以查看到当前对象的属性,属性区标题显 示了当前的对象,一般分为“一般”、 “修改”和“XX 图” ,他们之间可以通过点击相应的 标签进行却换,如图 17。一般。文件、基线和站点都有一般标签,主要显示一些固定的信 息。

14

图 17 一般

文件、基线和站点都有修改标签,这里面的信息是可以修改的,

图 18 修改

文件、基线都有观测数据图。如图 19

15

图 19 观测数据图

解算后得基线有基线残差图。如图 20

图 20 基线残差图

文件有卫星跟踪图。如图 21

16

图 21 卫星跟踪图

3、计算区
计算区分为解算、信息、旧解算和旧信息,可以通过标签却换。 解算区会显示当前解算的状况。

图 22 基线解算

信息区会显示当前解算后的一些信息。

17

图 23 基线处理详解

旧解算会显示以前解算的状况。

图 24 旧解算

旧信息会显示以前解算后的信息。

图 25 旧信息

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