提高手持GPS 面积测量精度的一种有效方法

裴毓铁，阎小军

（1.长春市国土测绘院，长春 130021；2.潞安集团王庄煤矿，长治 046031）

0 引言

手持GPS在林业、土地规划等领域有着广泛应用，其应用的重点之一是面积测量。但由于普通手持GPS定位的精度均在10 m左右，其面积测量的精度是人们普遍关心的问题。赵鹏祥、李卫忠、郝红科、陈永贵［1］（2004）测试的结果表明，手持 GPS面积测量的精度在2.0%左右。张民侠［2］（2009）测试的结果表明，当面积大于7 000 m2时，手持GPS面积测量的精度基本可以达到0.5%。在中文网络数据库中，以手持GPS作为关键词可查到论文80余篇，包含了手持GPS在地质填图、输电线路选线、园林规划等领域的应用，但对其面积测量的精度实验与分析者不多。

本文以城市地区为实验对象，对手持GPS在城区测量面积的精度情况进行统计分析，并提出将手持GPS测量的地块面积与同名地块在高精度地形图上的面积进行比较，用回归分析技术对GPS测量的面积进行改正，以提高GPS测量面积的精度。本文研究的成果可为生产单位提供方法上的参考。

1 试验方法与实验数据

1.1 实验区四至

实验区位于长春市内，其四至为：东至人民大街，西至新民大街，南至工农大路，北至解放大路。该区域属于繁华的商业和文化区，交通十分发达，高层建筑物相对比较密集。

1.2 实验方法

首先在长春市交通图上选好实验区内的待测地块并进行编号，然后用手持GPS沿着地块外边缘（以马路的路边石为边界线）测量地块的面积，最后利用1∶500比例尺的数字化地形图量测相应地块的面积，作为验证和评价手持GPS测量面积精度的依据。实验地块共25个，所用的手持GPS由台湾GARMIN公司生产，信号通道为12，型号为“etrex”，其平面标称精度为10 m。所用1∶500比例尺的数字化地形图由长春市测绘院测绘，地物点相对于相邻控制点的精度为5 cm。

1.3 实验结果

表1给出了本次实验获得的25个地块的手持GPS测量面积和从1∶500比例尺的数字化地形图上量测的对应地块的面积。表1中同时列出了二者之间的差值。

2 实验结果分析

2.1 相对误差分析

表2列出了手持GPS测量面积的相对误差。此处的相对误差是相对于地形图上量测的面积计算的。

由表2统计表明，相对于1∶500比例尺的数字化地形图上的面积而言，手持GPS测量的面积相对误差最大为0.56%，最小为0.32%，平均为0.51%。

表1 地块面积量测结果

表2 手持GPS测量地块面积的相对误差

2.2 回归分析

以手持GPS测量的地块面积为横坐标，以1∶500比例尺的数字化地形图上量测的同名地块的面积为纵坐标绘制的散点图如图1所示。可以看出，二者成较强的线性关系。利用回归分析得到的回归方程为：回归的相关指数为ρ≈1。

图1 以1∶500比例尺的数字化地形图上量测的同名地块的面积为纵坐标绘制的散点图

利用式（1）计算25个地块的回归面积，并与地形图上相应地块的面积进行比较，算得的相对误差列入表3。由表3看出，回归的最大相对误差为0.833%，最小为0.002%，平均为0.300%，小于0.51者共18个，占总实验地块数的72%，小于0.32%的共16个，占总实验地块数的64%。因此，用回归面积代替手持GPS测量的面积，总体来说精度较高，非常接近1∶500地形图上同名地块的面积。

3 结语

本次选取的地块面积均在10万m2以上，和1∶500地形图上的面积相比，手持GPS一次测量的面积精度为0.32%～0.56%，平均为0.51%；以手持GPS测量的面积为自变量，以同名地块在地形图上的面积为因变量，利用回归分析技术建立回归方程，回归面积的精度平均为0.3%，小于0.51%者达到72%，小于0.32%者达到64%。因此，对于面积较大的地块而言，利用回归方程对手持GPS测定的面积进行改正，可提高面积测量成果的精度。

表3 回归面积的相对误差

［1］赵鹏祥，李卫忠，郝红科，等.无测积手持型GPS面积测量及其 精 度 评 价 ［J］.西 北 林 学 院 学 报，2004（4）：58－61.

［2］张民侠.手持GPS在测量涉案林地面积中的应用［J］.林业科技开发，2009（6）：95－99.

［3］高秋华，张渝庆.手持GPS接收机用于农村土地产权调查的方法［J］.测绘通报，2003（10）：26－27.

［4］贾国兴，付新红，杨斌.手持GPS在土地治理中的应用初探［J］.内蒙古农业科技，2007（6）：111－112.

［5］李秀江，孟祥科，张凤强，等.手持GPS在森林公园规划中的应用研究［J］.河北林果研究，2005（1）：50－53.