關于野外地質測量中手持GPS定位的誤差探討

楊琬堯

摘要：在工程測量以及導航定位等方面GPS技術應用越來越廣泛。關于野外地質測量手持GPS也發揮著積極的作用，但是受野外地形以及樹木等各種因素的影響手持GPS在野外地質測量中不免會出現測量精準度的問題。本文主要對野外地質測量中手持GPS定位的誤差進行探討，為GPS技術更好的服務野外地質測量做準備。

關鍵詞：野外地質測量；GPS定位；誤差；地形因素

手持GPS在本質上是一種定位導航的儀器，具有一定的優勢，比如體積小以及便于攜帶等。正常情況下，手持GPS是可以獨立使用的，能夠進行全天候的定位。一般情況下，其標準精度是10米，但是會受到大氣層折射以及地形等因素的影響，在測量的時候不免會出現各種誤差。雖然在應用上存在一些缺陷，但是畢竟具有作業便捷等優勢在很多領域都有應用，并且已經成為現代一種新的地質工作手段。

一、GPS概述

GPS主要利用導航衛星對時間以及距離進行測量，對海陸空等進行實時的導航與定位。在科學技術的不斷發展背景下，GPS的體積越來越小，重量也是越來越輕[1]。甚至出現了藍牙無線傳輸的便攜式的GPS。利用GPS定位時，會受到各種因素的影響，其影響因素也可以分為以下幾個方面：衛星因素影響；傳播途徑影響；數據分析軟件等因素的影響。下面對手持GPS在野外地質測量中的誤差來源進行闡述，并且在此基礎上提出精準定位的科學有效方法。在進行具體的操作時，對比計算實際點與GPS所定點的距離誤差，進而分析地形、天氣等因素對GPS定位誤差的影響。

二、測量實驗設計

選取經緯度定點精準到秒級的手持GPS，在野外定若干個樣點坐標，通過微地形法將實際的位置標注在地形圖上，在室內進行仔細的計算與統計。分析的項目內容涉及面比較廣，有GPS坐標、地形以及定點時的天氣與時間等[2]。

三、測量數據分析

依據上述的設計方案，對A省B號礦體的多個樣點進行對比研究，通過比較實驗區的樣本與手圖實際值的不同，在極坐標系內繪制出GPS定點的散點圖。通過結果分析得知與實際點相比GPS的點分布并非沒有規則，數據顯示，七成左右的漂移距離誤差都集中在80米范圍之內，其方位誤差也集中在90度范圍之內。誤差分布規律對GPS定位精度具有一定的指導性。地形因素主要影響信號的傳播，接收機也容易受地形等因素的影響無法精準的接受衛星傳輸的信號。正常情況下，只有接收到8顆左右的衛星信號才能做到精準的定位，但是在野外地質測量時接收機往往只能接受4顆左右的衛星信號。另外時間比較短促，出現的誤差比較大也就很正常了。如果測量時遇到有水的地方，測量的結果也會很受影響。因為水對電磁波具有很強的反射能力，因而如果在湖面測量時，GPS定位的精準度也會受影響。

關于高程以及時間等因素不是影響誤差的關鍵性因素。手持GPS高程定位能力本身就比較差，因而在野外地質測量時，基本上是不支持使用手持GPS進行高程的測量的。理論上時間對GPS野外測量沒有太大的影響，在具體的實踐中，時間不受影響GPS定位的距離誤差，但是卻對方位誤差具有一定的影響。

四、結果

從野外地質測量對手持GPS的具體應用中來看，具有攜帶方便、定位迅速等優勢特點。但是就測量的精準度而言還有很大的改善空間，畢竟野外測量會受外界等各種因素的影響。上文已經對影響誤差的因素進行了具體的分析，我們不難看出，最主要的影響因素是地形因素。雖然不排除其它因素對測量結果的影響，但是地形因素卻是最大的影響因素。是實地測量中不可忽略的主要因素。

除了外界等因素的影響，GPS本身的定位精度同樣對其測量的精準度具有一定的影響。如果GPS定位精準到秒級，接收機自身就有很大的可能產生20米左右的誤差。其次，計算機輔助填圖系統主要是采用投影轉換通過將GPS測量的經緯度坐標投影到地圖平面的大地坐標的相應位置上，GPS采用的是世界坐標體系，如果不經過坐標轉換就直接輸入數據可能會存在一定的誤差，但是誤差的范圍也比較小，基本上是在3米范圍之內。在對誤差進行具體的計算時需要借助相應的功能軟件。衛星在運動時會不停的發送信號，接收機在接受信號之后也要進行不斷的運算，因而即使將手持GPS放在比較空曠的地方保持不動，在定點之后，其坐標的數據值依舊會出現一定程度的波動。并且與經緯度的波動值相比，高程的波動值會比較大。在實際的定位操作中，GPS在開機工作后不適合立即的對數據進行解讀，需要按照GPS的手持姿勢要求在運行幾分鐘之后再對數據進行解讀。

五、誤差修正方案探究

根據上文對誤差影響因素的分析，可以對測量的數據給出簡單的修正方案。修正方案主要有兩種類型，首先就是對二維坐標系進行坐標平移，對原點位置進行重新的設定。經過不斷的嘗試最終確定（36m，50°）位置為新的原點位置，也就是說要對GPS點進行向50°方向偏移36米的修正。在修正之后的GPS數據精準度會大大提升，在各種地形測量上都比較適用。其次是利用計算機輔助系統提供的定位方式來對誤差進行消除，也就是利用未知點在已知點的相對位置上來定點。不管是第一種方案還是第二種方案對于不同型號的GPS都比較適用。

結語：綜上所述，上文對野外地質測量中手持PGS定位的誤差進行了探究，分析影響誤差的主要原因，并且在此基礎上提出科學的誤差修正方案。通過對誤差修正方案的探究得知，與之前的測量方法相比，手持GPS單點定位不管是在人力、財力還是物力等方面都占據很大的優勢。另外采用手持GPS對野外地質進行測量時，要注意保持內置天線的水平，要保證測點周圍的寬闊性，在測量時，要保證測定點的高度與求解參數測定點位的高度一致，盡量避免人為因素造成的誤差，提高測量的精準度。

參考文獻

[1]張維寬，葉積龍，張永勝，然見多杰. 手持GPS在東莫扎抓礦區工作中的應用[J]. 價值工程，2012，07：42-43.

[2]路琪，景欣，勾志陽，錢旭，晏磊. 手持GPS測量面積變形誤差研究[J]. 全球定位系統，2012，03：63-67.