提高手持GPS定位精度的方法研究

1、提高手持GPS定位精度的方法研究第8卷第4期2009年12月宁夏工程技术NingxiaEngineeringTechnology文章编号:16717244(2009)04033803提高手持GPS定位精度的方法研究王晓明,高平(1冲国矿业大学银川学院,宁夏银川750011;2.宁夏建设集团,宁夏银川750004)知,实时和3,5min定位剔除粗差点后的精度分别是10.1,6.7,4.6m,说明实时定位稳定度不可靠,定位时长应中误差为5.6nl;简易五参数设置法平面中误差为4.9m,三维中误差为l1.0m.因此,为了提高定位精度,应尽量采用标准五参数法.关键词:均值模拟修正法;参数设置法;中误差

2、中图分类号:P228.4文献标志码:A由于手持GPS定位精度较低,因此在大比例尺测量中应用有限,但广泛应用在中小比例尺测量或量过程简单,方便快捷,能实时得到所需成果,且成本极低.如在林业普查领域,应用其他测量手段测量林区面积,虽可得到高精度面积信息,但在人力,费用,时间上无法与手持GPS相提并论,这也就是研究手持GPS定位精度的意义所在.1仪器定位稳定性和准确性分析为了全面地探讨手持GPS定位误差的类型并研究其规律,首先要了解仪器的定位稳定性和准确性.因此,在研究仪器定位精度之前做了定位稳定性试验和准确度试验.在参考文献1】和【2】后,采用同样的试验程序,得出了相似的结论.(1)用3台eTre

3、x手持GPS测同一点时的定位稳实测,在A36点上每30s记录一次观测值,定位值数据进行分析,得出试验结果:快速静态观测结果关系基本一致.在A36点上持续观测3min以上,3台仪器各自测定的,Y互差最大值均保持2in以内,其观测值基本达到稳定状态.实时动态观测值相比较,坐标最大差值11m,最小差值4m;y坐标值差值最大为9in,最小为4ITI.显然,动态观测结果跳跃性较大,稳定性较差.(2)用一台eTrex手持GPS测不同点时的定位稳定性.利用一台eTrex手持GPS共采集了6个点,每个点都是从实时定位(0.0min)开始记录数据,之结论:实时动态观测结果与3min及以后的观测值相比较,坐标最大

4、差值为19m,最小差值为2m,Y坐标值差值最大为19m,最小为2m,显然,动态观测结果跳跃性较大,稳定性较差;各点在3min以后的观测结果均在平面精度10m的变化范围之内,说明仪器观测稳定性较好.仪器的精度是建立在仪器的稳定性之上的,也测条件下,不同的时间段,其测量结果差异很大或其差异毫无规律,这样的仪器是无法讨论其精度和可靠性的.因此,对仪器内符合稳定性的研究具有十分重要的意义.试验中,通过在不同的时间段对相同点的重复下午2个时段,在相同的点位上进行2个时段重复测量.±.式中:d为相同观测时长的不同观测时段的观测值较差;为较差个数;m为仪器定位稳定度.收稿日期:20081217作者

5、简介:王晓明(197),男,讲师,主要从事手持式GPS定位精度研究第4期王晓明等:提高手持GPS定位精度的方法研究339通过试验得到:实时的定位稳定度mr=±10.1m;3min定位稳定度m,=±6.7m;5min定位稳定度m=±4.6m;10min定位稳定度=±见,手持GPS实时定位稳定度要比定位时长3min和10min的稳定度可以认为是同等的.手持式GPS绝对定位准确度31是指测量值与其误差可忽略不计,故称全站仪所测坐标为真值,观测值与其差值可认为是真误差.一(2)式中,m为仪器绝对定位准确性.持GPS进行简易五参数设置,得出4种不同观测时长的定位准

6、确度,如表1所示.表1简易五参数法设置仪器后的准确度定位模式_鱼查墨李堕,nntmmm就绝对定位而言,实时平面定位精度分别比定位时长为3,5,10min的精度低4,4.4,4.3m,而定位时长3min定位的精度与10min的精度已基本相当.显然,没有进行系统误差改正的手持GPS定位精度很差.2手持GPS定位精度分析参考文献1】和2对含有明显粗差和系统误差的测量值进行了系统误差改正,提高了定位精度.践发现,也可以根据设置参数法来解决该问题,而且效果较好,大大提高了手持GPS定位精度.在手持GPS参数设置中,采用自定义坐标系统(将WGS84转换为BJ54,包括标准五参数,简易五参数设置法)和默认坐

7、标系统(wGs一84经纬度坐标).f1)1五参数设置法.在手持GPS测量中,一般采用如下步骤进行参数设置.搜集应用区域内GPS"B"级网3个以上网点WGS一84坐标系,L,值中:B,日分别表示为大地坐标系中的大地纬度,经度及大地高;,分别为大地坐标系中的高程和高程异常,H=h+e.计算不同坐标系三维直角坐标值.求出,d',出,dA,dF利用WGS一84坐标系的,Y,z,A,F值,减去我国坐标系的对应值,得出实现坐标系统转换的5个参数.参数验证参数计算5个以上水准点进行实测,实测值与测绘部门提供的理论值对比.如果最大误差不大于15m,平均误差不大于10m,则计算出的参

8、数可以使用,否则,要重新计算或查找出错原因.校区内选择50个图根控制点,用全站仪测得银川坐标,用手持GPS测的点属于北京54坐标.为此,必须将这2种坐标系相互转换,才能进行点位精度分析.经数据处理计算得知,在,Y,H方向上中误差分别为3.4,1.4,4.4m,平面中误差为3.7m,三维中误差为5.8m.算得知,在,Y,H方向上中误差分别为2.3,1.8,11.7m;平面中误差为2.9血m;三维中误差为12.1m.场,没有对手持GPS仪器进行参数设置,直接测得测点的坐标为WGS一84系的大地坐标,而已知的坐标为当地工程坐标.为此,需要做一些繁琐的转换工作.试验共测52个控制点.经计算得知,在,y

9、,H方向上中误差分别为15.9,9.1,13.5m;平面中误差为l8.3m;三维中误差为22.7m.用3种参数设置方法对测区进行观测,将其定位精度作比较.间隔,对手持GPS和全站仪观测值的坐标差进行统计61,平面坐标差集中在一55in的范围内.其中,坐标差占其总数的94%,Y坐标差占其总数的100%.和全站仪观测值的坐标差进行统计,平面坐标差集中在一55113.其中:坐标差占其总数的78%;y坐标差占其总数的72%.和全站仪观测值的坐标差进行统计,坐标差集中在一2020In,占其总数的79%;y坐标差集中在一1010113,占其总数的82%.(4)原因分析.首先,在标准五参数设置中,还考虑了出

10、对整个定位精度的影响.因此,在以后的宁夏工程技术第8卷测量中,尽量严格按照标准五参数的要求去做,会大大提高定位精度,从而事半功倍.其次,在计算出五参数后,需要对参数进行验证,并多次修正,直至平后,默认手持GPS坐标系统所测得的坐标为WGS一84系,在计算坐标转换过程中,因计算模型本身的不足,使得手持GPS定位精度较差.(1)五参数计算.为了提高定位精度,必须搜集应用区域内GPS"B"级网3个以上网点WGS一84坐标系B,值及我国坐标系(JL京54或西安80),Y,z及A,F值,相减后得到5个参数,取其平均值.证.如果没有计算方面的错误,验证可选5个控制点.根据经验,验证后与

11、要求的精度有差距,还需要进行参数修正.直到定位精度符合测量的要求,参数修正工作可终止.(3)两套坐标系等精度转换.一般而言,手持GPS测出的坐标为WGS一84系,北京54系,西安80系,需要与全站仪测的坐标相互等精度转换.除,可以提高坐标定位精度.(5)系统误差改正.转换后,测量值与真值之间存在系统误差,此时,可通过有限的已知控制点予以消除,可进一步提高定位精度.3小结(1)由手持GPS定位时长与稳定性试验可得,实时定位,3min定位,5rain定位和10min定位剔除含有粗差的点后的稳定度精度分另0是10.1,6.7,4.6,3.7in.说明实时定位稳定度不可靠,手持GPS采用3rain以上

12、的时间观测,其观测值稳定度较好.(2)由手持GPS内符合稳定性试验可得,手持GPS实时定位稳定度要比定位时长3min定位稳定度低2/3,而比5rain以上定位稳定度低1/2,定位时长5min和10min的稳定度可以认为是同等的.(3)由手持GPS五参数设置比较试验可得,标准五参数设置法定位精度的平面中误差为3.6in,三五参数设置法中应尽量采用标准五参数法设置仪器,可以提高定位精度.参考文献:程新文,陈性义.手持式GPS定位精度研究【JJ.测绘通报,2004(9):2022.【2张丽娜,杨志强,欧龙,等.手持式GPS定位误差的研究田.工程地球物理,2006,3(6):478483.【3李德仁.

13、误差处理与可靠性分析【M.北京:测绘出版社,1992:840.讨J.测绘通报,2004(10):2022.工程,2004(11):101102.分析与平差【1】.游祖吉,鲁林成,译.北京:测绘出版社出版,1987:279-299Themethodresearchofimprovingthelocationprecisionofhand-heldGPSWANGXiaomin,GA0P/,(1.YinchuanCollegeofChinaUniversityofMiningandEchnology,Yinchuan750011,China;2.NingxiaConstructionConsorti

14、um,Yinchuan750004,China)Abstract:ThepaperputsforwardthemethodsandthetrainofthoughtsforupgradingthelocationprecisionofhandheldGPS,throughthecomparativestudyoftwomethodsforfixingparametersofhandstabilityexperiments,itcanbeseenthattherealtimelocationstabilityisunreliable;locationtimewithin3mincanguaranteethestableobservation.Fromthecomparativeexperimentbythewayofparameterssettingmethod,themeanfiveparameters;butinsimp