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　　科技論文1500字高中作文篇一

　　GPS起算數(shù)據(jù)精度分析

　　摘要：本文介紹GPS應用于測繪領域的發(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(tǒng)的特點。并且論述了五種起算點坐標誤差分析檢驗方法。重點通過研究GPS起算數(shù)據(jù)對其精度影響，找出提高起算數(shù)據(jù)的方法，發(fā)現(xiàn)起算點中的粗差或相對精度較低的點并進行適當處理，以確保GPS最終成果的精度和可靠性，為工程實踐提出指導性建議

　　關鍵詞：GPS;起算數(shù)據(jù);精度分析;誤差分析

　　中圖分類號：G250文獻標識碼： A

　　1前言

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

　　本文通過對GPS起算點、起算數(shù)據(jù)精度的研究，從中找到提高GPS測量精度的方法。

　　2GPS控制網起算點分析

　　2.1起算點的影響因素

　　起算點主要包含點位本身精度和點位的分布兩種因素。起算數(shù)據(jù)的數(shù)量在GPS控制網中也尤為重要， GPS聯(lián)測的起算點一般應以3個以上為宜，并應均勻分布在測區(qū)周圍。

　　起算數(shù)據(jù)的擬合檢驗法

　　1)GPS網三維無約束平差

　　即GPS基線的起點到終點的坐標差，對每一條基線向量均可列出三個觀測方程以及對應的方差陣、協(xié)因數(shù)陣和權陣。

　　(1)

　　按最小二乘法可得到WGS-84坐標系統(tǒng)下的坐標。

　　2)起算數(shù)據(jù)的擬合

　　設有m個起算點，在54坐標系統(tǒng)或地方坐標系統(tǒng)下的坐標為

　　(2)

　　對應的GPS網中的WGS-84坐標系統(tǒng)下的坐標為

　　(3)

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

　　根據(jù)VX和VY的值的大小可以判斷起算點的質量，如果某點的VX或VY較大，則說明該點可能有問題。

　　3GPS起算數(shù)據(jù)對其精度影響

　　3.1起算數(shù)據(jù)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除有獨立網的幾何條件(無約束)外，還有非獨立網的附合條件(約束)，此時上式的閉合差可為。其中，表示無約束平差的閉合差向量，表示約束平差的閉合差向量。

　　實踐中，如基線向量不存在粗差，一般無約束平差內符合精度良好，同時 為了分析起算數(shù)據(jù)誤差對殘差的影響，我們假設，則有

　　(4)

　　上式反映了起算數(shù)據(jù)誤差對殘差的影響規(guī)律。

　　3.2起算點精度對GPS基線的影響

　　實驗數(shù)據(jù)分析計算

　　現(xiàn)選取了某GPS控制網中的2條基線(D001-D002和D001-D003)作為研究對象，用軟件TGO進行基線解算，解算時人為的將固定點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：將起算點的經緯度和大地高分別加入誤差+1.0″(N，E)，15 m (H);

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

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

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

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

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

　　經過軟件數(shù)據(jù)處理可知：方案1的偏差最小，方案6的偏差最大。因此，起算點坐標誤差越大，對基線向量解算結果影響也越大。

　　3.3起算點對高程精度的影響

　　以長武某個工程為例，需要在測區(qū)布設四等GPS控制網，坐標系采用北京54坐標系統(tǒng)，中央子午線，高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。由于當?shù)貒尹c遭到嚴重破壞，只能在測區(qū)的一側找到3個GPS控制點，且分布不均勻。

　　本次實驗采用中海達數(shù)據(jù)處理軟件HDS2003進行處理基線，為了檢驗起算數(shù)據(jù)的精度，進行如下數(shù)據(jù)處理：

　　1) 進行自由網平差;

　　2) 用控制點S002-S003-S007進行約束平差;

　　3) 用控制點S003-S007進行平差;

　　表 1三種方法高程比較表

　　通過數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)用2個起算數(shù)據(jù)和用3個起算數(shù)據(jù)分別進行高程擬合時，距離已知控制點越遠高程變化量越大。同一個點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，此時的中誤差已不能代表它的實際精度。

　　由于只有3個起算數(shù)據(jù)，沒有多余的起算數(shù)據(jù)判定具體哪個起算數(shù)據(jù)的高程有問題來剔除粗差點，然而可以通過高程擬合變化規(guī)律和理論分析，得出以下結論：

　　當只有3個起算數(shù)據(jù)時，我們可以對起算數(shù)據(jù)高程精度進行檢驗。高程擬合時，我們可以先進行自由網平差，再進行約束平差，若兩種方法高程擬合成果變化量很小，則說明起算數(shù)據(jù)高程之間匹配較好;若差值變化量很大，則說明起算數(shù)據(jù)的高程精度匹配精度不高。因為自由網平差的高程成果相當于提供一個高程基準面，而約束平差相當于重新定義一個高程基準面，它們高程成果理論是一個固定的差值，若差值變化量較大，則說明起算數(shù)據(jù)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:科學出版社,2005.

　　[2] 寧津生等.測繪學概論[M].第一版.武漢大學出版社,2005.

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

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

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

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