施測GPS網(wǎng)時在不同連接方式下的精度分析(圖文)

1、施測GPS網(wǎng)時在不同連接方式下的精度分析(圖文)論文導(dǎo)讀：GPS衛(wèi)星定位具有高精度、高效率和低本錢的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛用于各類大地測量控制網(wǎng)的加強(qiáng)、改造和建立。GPS控制網(wǎng)可大致分為兩類:一類是國家或區(qū)域性的高精度的GPS控制網(wǎng)。我們知道同步圖形擴(kuò)展式可以分為點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式以及混連式。為了探討點(diǎn)連式、邊連式連接方式下的精度問題，我們在測區(qū)布設(shè)了GPS控制網(wǎng)。關(guān)鍵詞：GPS，邊連式，點(diǎn)連式，精度研究方案的實(shí)施GPS衛(wèi)星定位具有高精度、高效率和低本錢的優(yōu)點(diǎn) ,已經(jīng)被廣泛用于各類大地測量控制網(wǎng)的加強(qiáng)、改造和建立。GPS控制網(wǎng)可大致分為兩類:一類是國家或區(qū)域性的高精度的GPS控制網(wǎng)；另一類是局部

2、性的GPS控制網(wǎng)。目前在局部性的GPS控制網(wǎng)中，采用較多的布網(wǎng)方式是同步圖形擴(kuò)展式。我們知道同步圖形擴(kuò)展式可以分為點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式以及混連式。論文發(fā)表。為了得出GPS網(wǎng)在不同連接方式情況下的精度狀況，我們通過實(shí)際布網(wǎng)施測的方法對實(shí)際測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比擬、分析、總結(jié)。下面通過實(shí)際的例子比擬，說明不同的布網(wǎng)方式對觀測結(jié)果精度的影響。1.1 方案的實(shí)施流程一、方案制定為了探討點(diǎn)連式、邊連式連接方式下的精度問題，我們在測區(qū)布設(shè)了GPS控制網(wǎng)。全網(wǎng)總共9個點(diǎn)，其中包括3個GPS C級點(diǎn)。三個點(diǎn)分別都位于高樓頂部，保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和衛(wèi)星信號的質(zhì)量。其他待測點(diǎn)也都選在視野開闊、交通便利、沒有無線電發(fā)

3、射源的地方。全網(wǎng)采用3臺南方靜態(tài)GPS接收機(jī)分兩天用了7個時段觀測。二、方案實(shí)施對于以上布設(shè)的GPS網(wǎng)，我們采用了南方GPS接收機(jī)單頻觀測。三臺接收機(jī)同步觀測，每個測站平均觀測時長為53分鐘，用了兩天時間共7個時段完成全網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集。觀測期間天氣晴朗，可見衛(wèi)星7顆以上，PDOP值小于3，觀測精度良好。三、數(shù)據(jù)處理采用南方靜態(tài)GPS接收機(jī)的配套數(shù)據(jù)處理軟件GPSADJ4.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。衛(wèi)星高度截止角設(shè)置為20度，歷元間隔為5秒，粗差容忍系數(shù)為3.5，并對基線的無效歷元進(jìn)行了剔除。1.2 方案的實(shí)施過程下面將對邊連式布網(wǎng)與點(diǎn)連式布網(wǎng)的點(diǎn)位平差后點(diǎn)位精度進(jìn)行比擬。本次測量采用的邊連式網(wǎng)形的圖形：圖

4、 1.1閉合環(huán)最大結(jié)點(diǎn)數(shù)： 3閉合環(huán)總數(shù)：28同步環(huán)總數(shù)： 7異步環(huán)總數(shù)：21同步環(huán)與異步環(huán)閉合差報告如表1.1所示。表1.1 同步環(huán)與異步環(huán)閉合差報告 單位：mm 同步環(huán) 工程 最大 最小 平均 異步環(huán) 最大 最小 平均 X 2.278 0.286 1.261 7.246 0.062 3.427 Y 1.266 0.080 0.663 15.757 0.033 6.678 Z 2.663 0.414 1.463 19.767 0.034 7.54 說明以上觀測數(shù)據(jù)符合?全球定位系統(tǒng)GPS測量標(biāo)準(zhǔn)?2001的要求。本次觀測基線簡表及精度如表1.2所示。表1.2 基線簡表及精度 基線名 同步時長

5、分鐘 相對誤差雙差固定解 RDOP Rms(mm) P0010942-P0020942 60 1/224301 0.2 0.007 P0010943-P0020943 56 1/281149 0.2 0.005 P0010943-P0030943 56 1/323881 0.2 0.005 P0030943-P0020943 57 1/98655 0.2 0.005 P0030944-P0020944 56 1/80790 0.1 0.007 P0040951-P0020951 54 1/57807 0.2 0.008 P0050952-P0040952 50 1/60418 0.2 0.00

6、6 P0040953-P0060953 52 1/23453 0.3 0.005 XXXX0941-P0010941 49 1/149579 0.2 0.004 YYYY0941-P0010941 55 1/242367 0.2 0.005 P0010942-YYYY0942 53 1/288276 0.3 0.004 基線名 同步時長分鐘 相對誤差雙差固定解 RDOP Rms(mm) YYYY0941-XXXX0941 59 1/389312 0.2 0.005 P0020942-YYYY0942 53 1/109534 0.3 0.006 YYYY0951-P0020951 53 1/11

7、6933 0.2 0.006 P0040951-YYYY0951 54 1/43699 0.2 0.006 YYYY0952-P0040952 50 1/54833 0.2 0.005 P0040953-YYYY0953 51 1/64255 0.2 0.004 YYYY0952-P0050952 51 1/19313 0.2 0.006 P0060953-YYYY0953 51 1/40109 0.3 0.006 P0020944-ZZZZ0944 50 1/202199 0.2 0.006 P0030944-ZZZZ0944 50 1/194513 0.2 0.003 GPS網(wǎng)無約束平差，

8、是指在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行平差，目的是處理由于多余觀測誤差而引起的網(wǎng)內(nèi)不符值，以反映GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度。本網(wǎng)中三維無約束平差后單位權(quán)中誤差為0.029313(米)，說明內(nèi)部精度良好，可以進(jìn)行1954年北京坐標(biāo)系下的GPS二維約束平差。本GPS網(wǎng)在二維約束平差中的單位權(quán)中誤差為0.000327米，精度很高。二維約束平差后坐標(biāo)值和點(diǎn)位精度如表1.3所示。表1.3 平差后坐標(biāo)和點(diǎn)位精度 點(diǎn)號 X坐標(biāo) Y坐標(biāo) Rmsmm dxmm dymm P001 5071120.464 553135.748 0.049 0.041 0.027 P002 5072610.049 553378.487 1.0

9、17 0.831 0.586 P003 5072482.213 553890.368 1.267 1.014 0.760 P004 5072491.048 552935.547 1.486 1.267 0.777 P005 5072226.873 552672.329 2.117 1.714 1.243 P006 5072371.316 552979.099 2.750 2.477 1.603 XXXX 5070496.350 552928.113 0.000 0.000 0.000 YYYY 5072269.300 552768.526 1.169 0.999 0.608 ZZZZ 5072

10、663.580 554513.257 0.000 0.000 0.000 本次測量采用的點(diǎn)連式網(wǎng)形的圖形：圖 1.2閉合環(huán)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)： 3 閉合環(huán)總數(shù)： 16同步環(huán)總數(shù)： 5 異步環(huán)總數(shù)： 11同步環(huán)與異步環(huán)閉合差報告如表1.4所示。表1.4 同步環(huán)與異步環(huán)閉合差報告 單位：mm 同步環(huán) 工程 最大 最小 平均 異步環(huán) 最大 最小 平均 X 2.278 0.658 1.271 6.592 0.062 3.257 Y 1.266 0.080 0.704 11.039 0.033 4.040 Z 1.205 0.007 0.774 8.561 0.034 7.174 同樣以上觀測數(shù)據(jù)符合?全球定位

11、系統(tǒng)GPS測量標(biāo)準(zhǔn)?2001的要求。本次觀測基線簡表及精度見表1.5所示。表1.5 基線簡表及精度 基線名 同步時長分鐘 相對誤差雙差固定解 RDOP Rms(mm) P0030943-P0020943 57 1/98655 0.005 0.2 P0030944-P0020944 56 1/80790 0.007 0.1 P0040951-P0020951 54 1/57807 0.008 0.2 P0050952-P0040952 50 1/60418 0.006 0.2 P0040953-P0060953 52 1/23453 0.005 0.3 XXXX0941-P0010941 49

12、1/40109 0.004 0.2 YYYY0941-P0010941 55 1/242367 0.005 0.2 P0010942-YYYY0942 53 1/288276 0.004 0.3 YYYY0941-XXXX0941 59 1/389312 0.005 0.2 P0020942-YYYY0942 53 1/109534 0.006 0.3 YYYY0951-P0020951 53 1/116933 0.006 0.2 P0040951-YYYY0951 54 1/43699 0.006 0.2 P0040953-YYYY0953 50 1/54833 0.005 0.2 YYYY

13、0952-P0040952 51 1/64255 0.004 0.2 YYYY0952-P0050952 51 1/19313 0.006 0.2 P0060953-YYYY0953 51 1/40109 0.006 0.3 P0020944-ZZZZ0944 50 1/202199 0.006 0.2 P0030944-ZZZZ0944 50 1/194513 0.003 0.2 本網(wǎng)中三維無約束平差后單位權(quán)中誤差為 0.025213(米)，說明內(nèi)部精度良好，可以進(jìn)行1954年北京坐標(biāo)系下的GPS二維約束平差。本GPS網(wǎng)在二維約束平差中的單位權(quán)中誤差為0.000214米，精度很高。二維約束平

14、差后坐標(biāo)值和點(diǎn)位精度如表1.6所示。論文發(fā)表。表1.6 平差后坐標(biāo)和點(diǎn)位精度 點(diǎn)號 X坐標(biāo) Y坐標(biāo) Rmsmm dxmm dymm P001 5071120.462 553135.748 2.086 1.771 1.103 P002 5072610.050 553378.487 1.035 0.815 0.637 P003 5072482.213 553890.370 0.036 0.028 0.022 P004 5072491.047 552935.548 1.700 1.434 0.913 P005 5072226.873 552672.330 2.186 1.786 1.261 P006

15、 5072371.315 552979.100 2.811 2.357 1.532 XXXX 5070496.350 552928.113 0.000 0.000 0.000 YYYY 5072269.300 552768.527 1.640 1.381 0.885 ZZZZ 5072663.580 554513.257 0.000 0.000 0.000 現(xiàn)在我們把表1.3邊連式和表1.6點(diǎn)連式中的點(diǎn)位均方誤差(Rms)進(jìn)行比擬： P001 P002 P003 P004 P005 P006 XXXX YYYY ZZZZ 邊連式 0.049 1.107 1.267 1.486 2.117 2.

16、750 0.000 1.169 0.000 點(diǎn)連式 2.086 1.035 0.036 1.700 2.186 2.811 0.000 1.640 0.000 發(fā)現(xiàn)表1.5中的點(diǎn)P001、P004、P005、P006、YYYY的Rms比表1.10中的相應(yīng)點(diǎn)的Rms小，表1.5所有點(diǎn)的平均Rms1.095小于表1.10所有點(diǎn)的平均Rms1.277，說明GPS布網(wǎng)時邊連式觀測的精度比點(diǎn)連式的精度高。分別在邊連式與點(diǎn)連式兩種網(wǎng)中求點(diǎn)的坐標(biāo)，用求出的點(diǎn)坐標(biāo)與點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)進(jìn)行比擬。本次測量采用的邊連式網(wǎng)形：圖1.3該網(wǎng)二維約束平差后點(diǎn)位坐標(biāo)值及精度如表1.7所示。表1.7 平差后點(diǎn)位坐標(biāo)值及精度 點(diǎn)號

17、X坐標(biāo) Y坐標(biāo) Rmsmm dxmm dymm P001 5071120.460 553135.749 0.092 0.077 0.051 P002 5072610.037 553378.491 1.032 0.833 0.610 P003 5072482.201 553890.370 1.211 0.965 0.731 XXXX 5070496.350 552928.113 0.000 0.000 0.000 YYYY 5072269.295 552768.533 0.000 0.000 0.000 ZZZZ 5072663.574 554513.257 1.703 1.336 1.055

18、本次測量采用的點(diǎn)連式網(wǎng)形的圖形：圖 1.4該網(wǎng)二維約束平差后點(diǎn)位坐標(biāo)值及精度如表1.8所示。表1.8 平差后坐標(biāo)和點(diǎn)位精度 點(diǎn)號 X坐標(biāo) Y坐標(biāo) Rmsmm dxmm dymm P001 5071120.459 553135.749 0.114 0.097 0.059 P002 5072482.203 553890.369 1.806 1.455 1.069 P003 5070496.350 552928.113 0.000 0.000 0.000 XXXX 5072269.295 552768.533 0.000 0.000 0.000 YYYY 5072610.040 553378.490

19、 2.644 2.229 1.422 ZZZZ 5072663.567 554513.256 2.400 1.954 1.393 在以上兩種網(wǎng)中，參與平差的兩個點(diǎn)都是點(diǎn)XXXX與點(diǎn)YYYY，用來比擬的是點(diǎn)ZZZZ。論文發(fā)表。在邊連式網(wǎng)中求得的點(diǎn)ZZZZ的坐標(biāo)是5072663.574，554513.257，在點(diǎn)連式網(wǎng)中求得的點(diǎn)ZZZZ的坐標(biāo)是5072663.567，554513.256，而點(diǎn)ZZZZ的真實(shí)坐標(biāo)值是5072663.580，554513.257 。邊連式網(wǎng)中求得的點(diǎn)ZZZZ的坐標(biāo)與點(diǎn)ZZZZ的真實(shí)坐標(biāo)值之差x=-6mm，y=0mm，而點(diǎn)連式網(wǎng)中求得的點(diǎn)ZZZZ的坐標(biāo)與點(diǎn)ZZZZ的真實(shí)坐標(biāo)值之差x=-13mm，y=-1mm。即：=6mm，=13mm，明顯，在邊連式網(wǎng)中求得的點(diǎn)的精度高于在點(diǎn)