淺析影響GPS數據處理精度的因素

唐凝

摘 要：GPS應用越來越廣泛，GPS數據的精度受到多方面的影響，文章通過實例簡單闡述了投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面對GPS控制測量數據精度的影響因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法。

關鍵詞：GPS 平面控制測量 精度

中圖分類號：P25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

隨著GPS資源進一步開放和技術的不斷進步，GPS技術得以在商用、民用、工程領域迅速推廣和發展。特別是在測繪行業，GPS技術已普遍應用于地殼變形測量、地殼運動監測、大地測量、控制測量、工程測量、工程變形監測、地籍測量、地圖測繪、航空攝影和海洋測繪、運載工具導航和管制、資源勘察中，逐漸成為最廣泛、最新的重要測量方法和手段。

在測量工作中，控制網的建立是所有測量工作的基礎，于是建立更簡單的、精度更高的控制網則成了測量人員的研究方向，擁有全球性、全能性、全天候、觀測時間短、測站間不需要通視、精度高等優點的GPS技術就成為了突破口。近幾年，GPS技術在房建、較小范圍的土建工程、地勢簡單的平原地區公路建設工程中的控制網技術已相當成熟。但是由于GPS技術本身在高程上的精度不太高、在大范圍內在坐標投影的誤差變大，使得在大范圍的、高程變化大的工程上的GPS控制網的建立有了新的要突破的問題。該文就影響GPS控制測量的精度有選擇性地討論幾個問題。

1 投影帶和投影面的選取

我國大地測量有關規范中規定，在GPS測量內業數據處理中，大地測量控制網成果歸算到參考橢球面上，按高斯6°帶或3°帶進行分帶和計算。這樣既符合高斯投影的計算方法和分帶原則，又有利于成果的統一；但對測繪大比例尺地圖、不同工程建設施工放樣工作等問題，需要選擇合適的投影帶和投影面。

1.1 投影帶的選取

當歸算邊兩個端點橫坐標平均值較大時就必須選擇合適的投影帶，由于高斯投影存在長度變形，所以選擇不同的投影帶進行投影，就會有不同的長度變形。如下表1是選取不同投影帶得到的投影后長度變形大小對照（表1）。

很明顯，不同的中央子午線選擇對投影長度變形影響很大，因此用將已知點的平均中央子午線設為測區的中央子午線的方法進行中央子午線的選擇后進行數據處理。而后再選擇投影面進行補償。

1.2 投影面的選取

一般情況下，可通過一個高精度的已知點坐標，結合綜合投影變形公式來處理平均高程較大的測區，進行高程補償。

（1）

其中，ym為歸算邊兩端點x坐標平均數，Hm是歸算邊的平均高程。

令=0，得

（2）

再將實測距離歸算到高程為H=Hm-的高程面上處理數據。

從以上分析可以看出，中央子午線的選擇影響基線邊的長度變形，對控制網影響較大，而投影面高程的選擇不慎也會影響平差結果，導致其精度不符合要求。

2 不同解算軟件的影響

目前國際、國內較為著名的GPS解算軟件有個有：美國的TGO軟件，瑞士的Bemese軟件，武測的GPSADJ軟件，PowerAdj軟件，華測的Compass軟件，南方GPS數據處理軟件等。在觀測數據相同時，用不同的軟件進行解算，其數據精度是有區別的，說明GPS軟件對GPS測量數據的精度影響很大。

通過對同一個GPS控制網觀測結果使用TGO軟件、華測Compass軟件、南方軟件解算軟件進行解算，改變采樣間隔和高度截止角，可得到以下結論：

結論一：截止角對數據處理軟件的處理精度有較大的影響。

結論二：無論如何改變參數的設置，TGO軟件的處理精度高于其他兩款軟件的處理精度。

3 采用不同模型進行改正而帶來的影響

采用模型改正的方法來消除或減弱誤差，也是數據處理時常用的方法。目前在GPS數據處理方面的一些常用模型有：天線相位中心模型、固體潮模型、極潮模型、海潮模型、大氣折射模型等。這些模型的應用，一方面能提高GPS數據處理精度，同時，高精度的處理結果，也對模型的精細化有所貢獻；模型的使用對GPS數據處理帶來的影響可能是系統性的，因此在使用模型時，應采用相同的模型進行數據的統一處理；模型的精化，顯著提高GPS的數據精度。

4 起始數據誤差的影響

起算邊長的誤差對控制網的影響較大，采用不同的控制網布設方案，也會得到不同的影響結果，要么使整個網形放大，要么使整個網形縮小；而對于不同的網形，起算方位的誤差產生的影響不會有較為明顯的差異。使用不同的網形進行GPS數據的預處理，對不同網形的處理結果進行對比，分析起算數據的精度是否滿足要求，能夠保證GPS數據處理成果的精確性和可靠性。如若已知起算數據的精度不高，誤差較大，特別是經過分段傳遞的情況，較適合采用一個已知點進行GPS控制網的處理，如果線路兩端附近都有高等級的控制點或者起算數據精度滿足要求，則采用強制附合。

5 結語

GPS數據的解算結果精度不單單受到外業觀測情況好壞的影響，更受到后期數據處理過程中的種種因素的制約，該文通過投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面簡單闡述了影響GPS控制測量數據精度的因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法，通過分析可以看出，影響GPS的數據處理精度的原因有時并非單一出現，在進行GPS解算時，應考慮多方面的因素。endprint

摘 要：GPS應用越來越廣泛，GPS數據的精度受到多方面的影響，文章通過實例簡單闡述了投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面對GPS控制測量數據精度的影響因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法。

關鍵詞：GPS 平面控制測量 精度

中圖分類號：P25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

隨著GPS資源進一步開放和技術的不斷進步，GPS技術得以在商用、民用、工程領域迅速推廣和發展。特別是在測繪行業，GPS技術已普遍應用于地殼變形測量、地殼運動監測、大地測量、控制測量、工程測量、工程變形監測、地籍測量、地圖測繪、航空攝影和海洋測繪、運載工具導航和管制、資源勘察中，逐漸成為最廣泛、最新的重要測量方法和手段。

在測量工作中，控制網的建立是所有測量工作的基礎，于是建立更簡單的、精度更高的控制網則成了測量人員的研究方向，擁有全球性、全能性、全天候、觀測時間短、測站間不需要通視、精度高等優點的GPS技術就成為了突破口。近幾年，GPS技術在房建、較小范圍的土建工程、地勢簡單的平原地區公路建設工程中的控制網技術已相當成熟。但是由于GPS技術本身在高程上的精度不太高、在大范圍內在坐標投影的誤差變大，使得在大范圍的、高程變化大的工程上的GPS控制網的建立有了新的要突破的問題。該文就影響GPS控制測量的精度有選擇性地討論幾個問題。

1 投影帶和投影面的選取

我國大地測量有關規范中規定，在GPS測量內業數據處理中，大地測量控制網成果歸算到參考橢球面上，按高斯6°帶或3°帶進行分帶和計算。這樣既符合高斯投影的計算方法和分帶原則，又有利于成果的統一；但對測繪大比例尺地圖、不同工程建設施工放樣工作等問題，需要選擇合適的投影帶和投影面。

1.1 投影帶的選取

當歸算邊兩個端點橫坐標平均值較大時就必須選擇合適的投影帶，由于高斯投影存在長度變形，所以選擇不同的投影帶進行投影，就會有不同的長度變形。如下表1是選取不同投影帶得到的投影后長度變形大小對照（表1）。

很明顯，不同的中央子午線選擇對投影長度變形影響很大，因此用將已知點的平均中央子午線設為測區的中央子午線的方法進行中央子午線的選擇后進行數據處理。而后再選擇投影面進行補償。

1.2 投影面的選取

一般情況下，可通過一個高精度的已知點坐標，結合綜合投影變形公式來處理平均高程較大的測區，進行高程補償。

（1）

其中，ym為歸算邊兩端點x坐標平均數，Hm是歸算邊的平均高程。

令=0，得

（2）

再將實測距離歸算到高程為H=Hm-的高程面上處理數據。

從以上分析可以看出，中央子午線的選擇影響基線邊的長度變形，對控制網影響較大，而投影面高程的選擇不慎也會影響平差結果，導致其精度不符合要求。

2 不同解算軟件的影響

目前國際、國內較為著名的GPS解算軟件有個有：美國的TGO軟件，瑞士的Bemese軟件，武測的GPSADJ軟件，PowerAdj軟件，華測的Compass軟件，南方GPS數據處理軟件等。在觀測數據相同時，用不同的軟件進行解算，其數據精度是有區別的，說明GPS軟件對GPS測量數據的精度影響很大。

通過對同一個GPS控制網觀測結果使用TGO軟件、華測Compass軟件、南方軟件解算軟件進行解算，改變采樣間隔和高度截止角，可得到以下結論：

結論一：截止角對數據處理軟件的處理精度有較大的影響。

結論二：無論如何改變參數的設置，TGO軟件的處理精度高于其他兩款軟件的處理精度。

3 采用不同模型進行改正而帶來的影響

采用模型改正的方法來消除或減弱誤差，也是數據處理時常用的方法。目前在GPS數據處理方面的一些常用模型有：天線相位中心模型、固體潮模型、極潮模型、海潮模型、大氣折射模型等。這些模型的應用，一方面能提高GPS數據處理精度，同時，高精度的處理結果，也對模型的精細化有所貢獻；模型的使用對GPS數據處理帶來的影響可能是系統性的，因此在使用模型時，應采用相同的模型進行數據的統一處理；模型的精化，顯著提高GPS的數據精度。

4 起始數據誤差的影響

起算邊長的誤差對控制網的影響較大，采用不同的控制網布設方案，也會得到不同的影響結果，要么使整個網形放大，要么使整個網形縮小；而對于不同的網形，起算方位的誤差產生的影響不會有較為明顯的差異。使用不同的網形進行GPS數據的預處理，對不同網形的處理結果進行對比，分析起算數據的精度是否滿足要求，能夠保證GPS數據處理成果的精確性和可靠性。如若已知起算數據的精度不高，誤差較大，特別是經過分段傳遞的情況，較適合采用一個已知點進行GPS控制網的處理，如果線路兩端附近都有高等級的控制點或者起算數據精度滿足要求，則采用強制附合。

5 結語

GPS數據的解算結果精度不單單受到外業觀測情況好壞的影響，更受到后期數據處理過程中的種種因素的制約，該文通過投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面簡單闡述了影響GPS控制測量數據精度的因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法，通過分析可以看出，影響GPS的數據處理精度的原因有時并非單一出現，在進行GPS解算時，應考慮多方面的因素。endprint

摘 要：GPS應用越來越廣泛，GPS數據的精度受到多方面的影響，文章通過實例簡單闡述了投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面對GPS控制測量數據精度的影響因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法。

關鍵詞：GPS 平面控制測量 精度

中圖分類號：P25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

隨著GPS資源進一步開放和技術的不斷進步，GPS技術得以在商用、民用、工程領域迅速推廣和發展。特別是在測繪行業，GPS技術已普遍應用于地殼變形測量、地殼運動監測、大地測量、控制測量、工程測量、工程變形監測、地籍測量、地圖測繪、航空攝影和海洋測繪、運載工具導航和管制、資源勘察中，逐漸成為最廣泛、最新的重要測量方法和手段。

在測量工作中，控制網的建立是所有測量工作的基礎，于是建立更簡單的、精度更高的控制網則成了測量人員的研究方向，擁有全球性、全能性、全天候、觀測時間短、測站間不需要通視、精度高等優點的GPS技術就成為了突破口。近幾年，GPS技術在房建、較小范圍的土建工程、地勢簡單的平原地區公路建設工程中的控制網技術已相當成熟。但是由于GPS技術本身在高程上的精度不太高、在大范圍內在坐標投影的誤差變大，使得在大范圍的、高程變化大的工程上的GPS控制網的建立有了新的要突破的問題。該文就影響GPS控制測量的精度有選擇性地討論幾個問題。

1 投影帶和投影面的選取

我國大地測量有關規范中規定，在GPS測量內業數據處理中，大地測量控制網成果歸算到參考橢球面上，按高斯6°帶或3°帶進行分帶和計算。這樣既符合高斯投影的計算方法和分帶原則，又有利于成果的統一；但對測繪大比例尺地圖、不同工程建設施工放樣工作等問題，需要選擇合適的投影帶和投影面。

1.1 投影帶的選取

當歸算邊兩個端點橫坐標平均值較大時就必須選擇合適的投影帶，由于高斯投影存在長度變形，所以選擇不同的投影帶進行投影，就會有不同的長度變形。如下表1是選取不同投影帶得到的投影后長度變形大小對照（表1）。

很明顯，不同的中央子午線選擇對投影長度變形影響很大，因此用將已知點的平均中央子午線設為測區的中央子午線的方法進行中央子午線的選擇后進行數據處理。而后再選擇投影面進行補償。

1.2 投影面的選取

一般情況下，可通過一個高精度的已知點坐標，結合綜合投影變形公式來處理平均高程較大的測區，進行高程補償。

（1）

其中，ym為歸算邊兩端點x坐標平均數，Hm是歸算邊的平均高程。

令=0，得

（2）

再將實測距離歸算到高程為H=Hm-的高程面上處理數據。

從以上分析可以看出，中央子午線的選擇影響基線邊的長度變形，對控制網影響較大，而投影面高程的選擇不慎也會影響平差結果，導致其精度不符合要求。

2 不同解算軟件的影響

目前國際、國內較為著名的GPS解算軟件有個有：美國的TGO軟件，瑞士的Bemese軟件，武測的GPSADJ軟件，PowerAdj軟件，華測的Compass軟件，南方GPS數據處理軟件等。在觀測數據相同時，用不同的軟件進行解算，其數據精度是有區別的，說明GPS軟件對GPS測量數據的精度影響很大。

通過對同一個GPS控制網觀測結果使用TGO軟件、華測Compass軟件、南方軟件解算軟件進行解算，改變采樣間隔和高度截止角，可得到以下結論：

結論一：截止角對數據處理軟件的處理精度有較大的影響。

結論二：無論如何改變參數的設置，TGO軟件的處理精度高于其他兩款軟件的處理精度。

3 采用不同模型進行改正而帶來的影響

采用模型改正的方法來消除或減弱誤差，也是數據處理時常用的方法。目前在GPS數據處理方面的一些常用模型有：天線相位中心模型、固體潮模型、極潮模型、海潮模型、大氣折射模型等。這些模型的應用，一方面能提高GPS數據處理精度，同時，高精度的處理結果，也對模型的精細化有所貢獻；模型的使用對GPS數據處理帶來的影響可能是系統性的，因此在使用模型時，應采用相同的模型進行數據的統一處理；模型的精化，顯著提高GPS的數據精度。

4 起始數據誤差的影響

起算邊長的誤差對控制網的影響較大，采用不同的控制網布設方案，也會得到不同的影響結果，要么使整個網形放大，要么使整個網形縮小；而對于不同的網形，起算方位的誤差產生的影響不會有較為明顯的差異。使用不同的網形進行GPS數據的預處理，對不同網形的處理結果進行對比，分析起算數據的精度是否滿足要求，能夠保證GPS數據處理成果的精確性和可靠性。如若已知起算數據的精度不高，誤差較大，特別是經過分段傳遞的情況，較適合采用一個已知點進行GPS控制網的處理，如果線路兩端附近都有高等級的控制點或者起算數據精度滿足要求，則采用強制附合。

5 結語

GPS數據的解算結果精度不單單受到外業觀測情況好壞的影響，更受到后期數據處理過程中的種種因素的制約，該文通過投影帶和投影面的選取、不同解算軟件、采用不同模型進行改正、起始數據的誤差等四個方面簡單闡述了影響GPS控制測量數據精度的因素，對某些影響也提出了較為簡單的處理辦法，通過分析可以看出，影響GPS的數據處理精度的原因有時并非單一出現，在進行GPS解算時，應考慮多方面的因素。endprint