有關(guān)科技論文的寫(xiě)作

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　　GPS起算數據精度分析

　　摘要：本文介紹GPS應用于測繪領(lǐng)域的發(fā)展情況和測量的原理，概括的涉及一些基本概念和GPS系統的特點(diǎn)。并且論述了五種起算點(diǎn)坐標誤差分析檢驗方法。重點(diǎn)通過(guò)研究GPS起算數據對其精度影響，找出提高起算數據的方法，發(fā)現起算點(diǎn)中的粗差或相對精度較低的點(diǎn)并進(jìn)行適當處理，以確保GPS最終成果的精度和可靠性，為工程實(shí)踐提出指導性建議

　　關(guān)鍵詞：GPS;起算數據;精度分析;誤差分析

　　中圖分類(lèi)號：G250文獻標識碼： A

　　1前言

　　由于我國的國家控制點(diǎn)布設的時(shí)間較久，使國家的控制點(diǎn)破壞較多，所以引起這些己知點(diǎn)的坐標有時(shí)可能存在較大的誤差。而GPS的起算數據直接影響其精度，所以要通過(guò)約束平差計算找到誤差較大的起算點(diǎn)并將其剔除，從而來(lái)提高平差精度。

　　本文通過(guò)對GPS起算點(diǎn)、起算數據精度的研究，從中找到提高GPS測量精度的方法。

　　2GPS控制網(wǎng)起算點(diǎn)分析

　　2.1起算點(diǎn)的影響因素

　　起算點(diǎn)主要包含點(diǎn)位本身精度和點(diǎn)位的分布兩種因素。起算數據的數量在GPS控制網(wǎng)中也尤為重要， GPS聯(lián)測的起算點(diǎn)一般應以3個(gè)以上為宜，并應均勻分布在測區周?chē)��?/p>

　　起算數據的擬合檢驗法

　　1)GPS網(wǎng)三維無(wú)約束平差

　　即GPS基線(xiàn)的起點(diǎn)到終點(diǎn)的坐標差，對每一條基線(xiàn)向量均可列出三個(gè)觀(guān)測方程以及對應的方差陣、協(xié)因數陣和權陣。

　　(1)按最小二乘法可得到WGS-84坐標系統下的坐標。

　　2)起算數據的擬合

　　設有m個(gè)起算點(diǎn)，在54坐標系統或地方坐標系統下的坐標為

　　(2)對應的GPS網(wǎng)中的WGS-84坐標系統下的坐標為

　　(3)根據正形投影原理，然后按最小二乘法計算各坐標改正數VX和VY，進(jìn)而可計算擬合坐標中誤差。

　　根據VX和VY的值的大小可以判斷起算點(diǎn)的質(zhì)量，如果某點(diǎn)的VX或VY較大，則說(shuō)明該點(diǎn)可能有問(wèn)題。

　　3GPS起算數據對其精度影響

　　3.1起算數據誤差對殘差的影晌

　　殘差的計算公式為： 或 假設上述待平差的網(wǎng)除有獨立網(wǎng)的幾何條件(無(wú)約束)外，還有非獨立網(wǎng)的附合條件(約束)，此時(shí)上式的閉合差可為。其中，表示無(wú)約束平差的閉合差向量，表示約束平差的閉合差向量。

　　實(shí)踐中，如基線(xiàn)向量不存在粗差，一般無(wú)約束平差內符合精度良好，同時(shí) 為了分析起算數據誤差對殘差的影響，我們假設，則有

　　(4)上式反映了起算數據誤差對殘差的影響規律。

　　3.2起算點(diǎn)精度對GPS基線(xiàn)的影響

　　實(shí)驗數據分析計算

　　現選取了某GPS控制網(wǎng)中的2條基線(xiàn)(D001-D002和D001-D003)作為研究對象，用軟件TGO進(jìn)行基線(xiàn)解算，解算時(shí)人為的將固定點(diǎn)坐標分量分別加入一定的誤差，采用以下6種方案作比較：

　　方案1：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+1.0″(N，E)，15 m (H);

　　方案2：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+3.0″(N，E)，30 m (H);

　　方案3：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+5.0″(N，E)，60 m (H);

　　方案4：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+10.0″(N，E)，90 m (H);

　　方案5：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+15.0″(N，E)，120 m (H);

　　方案6：將起算點(diǎn)的經(jīng)緯度和大地高分別加入誤差+20.0″(N，E)，150 m (H)。

　　經(jīng)過(guò)軟件數據處理可知：方案1的偏差最小，方案6的偏差最大。因此，起算點(diǎn)坐標誤差越大，對基線(xiàn)向量解算結果影響也越大。

　　3.3起算點(diǎn)對高程精度的影響

　　以長(cháng)武某個(gè)工程為例，需要在測區布設四等GPS控制網(wǎng)，坐標系采用北京54坐標系統，中央子午線(xiàn)，高程系統采用1985國家高程基準。由于當地國家點(diǎn)遭到嚴重破壞，只能在測區的一側找到3個(gè)GPS控制點(diǎn)，且分布不均勻。

　　本次實(shí)驗采用中海達數據處理軟件HDS2003進(jìn)行處理基線(xiàn)，為了檢驗起算數據的精度，進(jìn)行如下數據處理：

　　1) 進(jìn)行自由網(wǎng)平差;

　　2) 用控制點(diǎn)S002-S003-S007進(jìn)行約束平差;

　　3) 用控制點(diǎn)S003-S007進(jìn)行平差;

　　表 1三種方法高程比較表

　　通過(guò)數據分析我們發(fā)現用2個(gè)起算數據和用3個(gè)起算數據分別進(jìn)行高程擬合時(shí)，距離已知控制點(diǎn)越遠高程變化量越大。同一個(gè)點(diǎn)兩種方法高程擬合最大變化量是1.13m，而最大中誤差只有0.035m，此時(shí)的中誤差已不能代表它的實(shí)際精度。

　　由于只有3個(gè)起算數據，沒(méi)有多余的起算數據判定具體哪個(gè)起算數據的高程有問(wèn)題來(lái)剔除粗差點(diǎn)，然而可以通過(guò)高程擬合變化規律和理論分析，得出以下結論：

　　當只有3個(gè)起算數據時(shí)，我們可以對起算數據高程精度進(jìn)行檢驗。高程擬合時(shí)，我們可以先進(jìn)行自由網(wǎng)平差，再進(jìn)行約束平差，若兩種方法高程擬合成果變化量很小，則說(shuō)明起算數據高程之間匹配較好;若差值變化量很大，則說(shuō)明起算數據的高程精度匹配精度不高。因為自由網(wǎng)平差的高程成果相當于提供一個(gè)高程基準面，而約束平差相當于重新定義一個(gè)高程基準面，它們高程成果理論是一個(gè)固定的差值，若差值變化量較大，則說(shuō)明起算數據之間高程精度匹配不高。

　　參考文獻

　　[1] 王慧南. GPS導航原理與應用[M].第一版.北京:科學(xué)出版社,2005.

　　[2] 寧津生等.測繪學(xué)概論[M].第一版.武漢大學(xué)出版社,2005.

　　[3] 徐紹銓等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社,2001.

　　[4] 周建鄭等.GPS測量定位技術(shù)[M].北京：化學(xué)出版社,2004.

　　[5] 李天文.GPS原理及應用[M].第一版.北京:科學(xué)出版社,2003.

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