浅析影响GPS数据处理精度的因素

唐凝

摘 要：GPS应用越来越广泛，GPS数据的精度受到多方面的影响，文章通过实例简单阐述了投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面对GPS控制测量数据精度的影响因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法。

关键词：GPS 平面控制测量 精度

中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

随着GPS资源进一步开放和技术的不断进步，GPS技术得以在商用、民用、工程领域迅速推广和发展。特别是在测绘行业，GPS技术已普遍应用于地壳变形测量、地壳运动监测、大地测量、控制测量、工程测量、工程变形监测、地籍测量、地图测绘、航空摄影和海洋测绘、运载工具导航和管制、资源勘察中，逐渐成为最广泛、最新的重要测量方法和手段。

在测量工作中，控制网的建立是所有测量工作的基础，于是建立更简单的、精度更高的控制网则成了测量人员的研究方向，拥有全球性、全能性、全天候、观测时间短、测站间不需要通视、精度高等优点的GPS技术就成为了突破口。近几年，GPS技术在房建、较小范围的土建工程、地势简单的平原地区公路建设工程中的控制网技术已相当成熟。但是由于GPS技术本身在高程上的精度不太高、在大范围内在坐标投影的误差变大，使得在大范围的、高程变化大的工程上的GPS控制网的建立有了新的要突破的问题。该文就影响GPS控制测量的精度有选择性地讨论几个问题。

1 投影带和投影面的选取

我国大地测量有关规范中规定，在GPS测量内业数据处理中，大地测量控制网成果归算到参考椭球面上，按高斯6°带或3°带进行分带和计算。这样既符合高斯投影的计算方法和分带原则，又有利于成果的统一；但对测绘大比例尺地图、不同工程建设施工放样工作等问题，需要选择合适的投影带和投影面。

1.1 投影带的选取

当归算边两个端点横坐标平均值较大时就必须选择合适的投影带，由于高斯投影存在长度变形，所以选择不同的投影带进行投影，就会有不同的长度变形。如下表1是选取不同投影带得到的投影后长度变形大小对照（表1）。

很明显，不同的中央子午线选择对投影长度变形影响很大，因此用将已知点的平均中央子午线设为测区的中央子午线的方法进行中央子午线的选择后进行数据处理。而后再选择投影面进行补偿。

1.2 投影面的选取

一般情况下，可通过一个高精度的已知点坐标，结合综合投影变形公式来处理平均高程较大的测区，进行高程补偿。

（1）

其中，ym为归算边两端点x坐标平均数，Hm是归算边的平均高程。

令=0，得

（2）

再将实测距离归算到高程为H=Hm-的高程面上处理数据。

从以上分析可以看出，中央子午线的选择影响基线边的长度变形，对控制网影响较大，而投影面高程的选择不慎也会影响平差结果，导致其精度不符合要求。

2 不同解算软件的影响

目前国际、国内较为著名的GPS解算软件有个有：美国的TGO软件，瑞士的Bemese软件，武测的GPSADJ软件，PowerAdj软件，华测的Compass软件，南方GPS数据处理软件等。在观测数据相同时，用不同的软件进行解算，其数据精度是有区别的，说明GPS软件对GPS测量数据的精度影响很大。

通过对同一个GPS控制网观测结果使用TGO软件、华测Compass软件、南方软件解算软件进行解算，改变采样间隔和高度截止角，可得到以下结论：

结论一：截止角对数据处理软件的处理精度有较大的影响。

结论二：无论如何改变参数的设置，TGO软件的处理精度高于其他两款软件的处理精度。

3 采用不同模型进行改正而带来的影响

采用模型改正的方法来消除或减弱误差，也是数据处理时常用的方法。目前在GPS数据处理方面的一些常用模型有：天线相位中心模型、固体潮模型、极潮模型、海潮模型、大气折射模型等。这些模型的应用，一方面能提高GPS数据处理精度，同时，高精度的处理结果，也对模型的精细化有所贡献；模型的使用对GPS数据处理带来的影响可能是系统性的，因此在使用模型时，应采用相同的模型进行数据的统一处理；模型的精化，显著提高GPS的数据精度。

4 起始数据误差的影响

起算边长的误差对控制网的影响较大，采用不同的控制网布设方案，也会得到不同的影响结果，要么使整个网形放大，要么使整个网形缩小；而对于不同的网形，起算方位的误差产生的影响不会有较为明显的差异。使用不同的网形进行GPS数据的预处理，对不同网形的处理结果进行对比，分析起算数据的精度是否满足要求，能够保证GPS数据处理成果的精确性和可靠性。如若已知起算数据的精度不高，误差较大，特别是经过分段传递的情况，较适合采用一个已知点进行GPS控制网的处理，如果线路两端附近都有高等级的控制点或者起算数据精度满足要求，则采用强制附合。

5 结语

GPS数据的解算结果精度不单单受到外业观测情况好坏的影响，更受到后期数据处理过程中的种种因素的制约，该文通过投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面简单阐述了影响GPS控制测量数据精度的因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法，通过分析可以看出，影响GPS的数据处理精度的原因有时并非单一出现，在进行GPS解算时，应考虑多方面的因素。endprint

摘 要：GPS应用越来越广泛，GPS数据的精度受到多方面的影响，文章通过实例简单阐述了投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面对GPS控制测量数据精度的影响因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法。

关键词：GPS 平面控制测量 精度

中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

随着GPS资源进一步开放和技术的不断进步，GPS技术得以在商用、民用、工程领域迅速推广和发展。特别是在测绘行业，GPS技术已普遍应用于地壳变形测量、地壳运动监测、大地测量、控制测量、工程测量、工程变形监测、地籍测量、地图测绘、航空摄影和海洋测绘、运载工具导航和管制、资源勘察中，逐渐成为最广泛、最新的重要测量方法和手段。

在测量工作中，控制网的建立是所有测量工作的基础，于是建立更简单的、精度更高的控制网则成了测量人员的研究方向，拥有全球性、全能性、全天候、观测时间短、测站间不需要通视、精度高等优点的GPS技术就成为了突破口。近几年，GPS技术在房建、较小范围的土建工程、地势简单的平原地区公路建设工程中的控制网技术已相当成熟。但是由于GPS技术本身在高程上的精度不太高、在大范围内在坐标投影的误差变大，使得在大范围的、高程变化大的工程上的GPS控制网的建立有了新的要突破的问题。该文就影响GPS控制测量的精度有选择性地讨论几个问题。

1 投影带和投影面的选取

我国大地测量有关规范中规定，在GPS测量内业数据处理中，大地测量控制网成果归算到参考椭球面上，按高斯6°带或3°带进行分带和计算。这样既符合高斯投影的计算方法和分带原则，又有利于成果的统一；但对测绘大比例尺地图、不同工程建设施工放样工作等问题，需要选择合适的投影带和投影面。

1.1 投影带的选取

当归算边两个端点横坐标平均值较大时就必须选择合适的投影带，由于高斯投影存在长度变形，所以选择不同的投影带进行投影，就会有不同的长度变形。如下表1是选取不同投影带得到的投影后长度变形大小对照（表1）。

很明显，不同的中央子午线选择对投影长度变形影响很大，因此用将已知点的平均中央子午线设为测区的中央子午线的方法进行中央子午线的选择后进行数据处理。而后再选择投影面进行补偿。

1.2 投影面的选取

一般情况下，可通过一个高精度的已知点坐标，结合综合投影变形公式来处理平均高程较大的测区，进行高程补偿。

（1）

其中，ym为归算边两端点x坐标平均数，Hm是归算边的平均高程。

令=0，得

（2）

再将实测距离归算到高程为H=Hm-的高程面上处理数据。

从以上分析可以看出，中央子午线的选择影响基线边的长度变形，对控制网影响较大，而投影面高程的选择不慎也会影响平差结果，导致其精度不符合要求。

2 不同解算软件的影响

目前国际、国内较为著名的GPS解算软件有个有：美国的TGO软件，瑞士的Bemese软件，武测的GPSADJ软件，PowerAdj软件，华测的Compass软件，南方GPS数据处理软件等。在观测数据相同时，用不同的软件进行解算，其数据精度是有区别的，说明GPS软件对GPS测量数据的精度影响很大。

通过对同一个GPS控制网观测结果使用TGO软件、华测Compass软件、南方软件解算软件进行解算，改变采样间隔和高度截止角，可得到以下结论：

结论一：截止角对数据处理软件的处理精度有较大的影响。

结论二：无论如何改变参数的设置，TGO软件的处理精度高于其他两款软件的处理精度。

3 采用不同模型进行改正而带来的影响

采用模型改正的方法来消除或减弱误差，也是数据处理时常用的方法。目前在GPS数据处理方面的一些常用模型有：天线相位中心模型、固体潮模型、极潮模型、海潮模型、大气折射模型等。这些模型的应用，一方面能提高GPS数据处理精度，同时，高精度的处理结果，也对模型的精细化有所贡献；模型的使用对GPS数据处理带来的影响可能是系统性的，因此在使用模型时，应采用相同的模型进行数据的统一处理；模型的精化，显著提高GPS的数据精度。

4 起始数据误差的影响

起算边长的误差对控制网的影响较大，采用不同的控制网布设方案，也会得到不同的影响结果，要么使整个网形放大，要么使整个网形缩小；而对于不同的网形，起算方位的误差产生的影响不会有较为明显的差异。使用不同的网形进行GPS数据的预处理，对不同网形的处理结果进行对比，分析起算数据的精度是否满足要求，能够保证GPS数据处理成果的精确性和可靠性。如若已知起算数据的精度不高，误差较大，特别是经过分段传递的情况，较适合采用一个已知点进行GPS控制网的处理，如果线路两端附近都有高等级的控制点或者起算数据精度满足要求，则采用强制附合。

5 结语

GPS数据的解算结果精度不单单受到外业观测情况好坏的影响，更受到后期数据处理过程中的种种因素的制约，该文通过投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面简单阐述了影响GPS控制测量数据精度的因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法，通过分析可以看出，影响GPS的数据处理精度的原因有时并非单一出现，在进行GPS解算时，应考虑多方面的因素。endprint

摘 要：GPS应用越来越广泛，GPS数据的精度受到多方面的影响，文章通过实例简单阐述了投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面对GPS控制测量数据精度的影响因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法。

关键词：GPS 平面控制测量 精度

中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0096-01

随着GPS资源进一步开放和技术的不断进步，GPS技术得以在商用、民用、工程领域迅速推广和发展。特别是在测绘行业，GPS技术已普遍应用于地壳变形测量、地壳运动监测、大地测量、控制测量、工程测量、工程变形监测、地籍测量、地图测绘、航空摄影和海洋测绘、运载工具导航和管制、资源勘察中，逐渐成为最广泛、最新的重要测量方法和手段。

在测量工作中，控制网的建立是所有测量工作的基础，于是建立更简单的、精度更高的控制网则成了测量人员的研究方向，拥有全球性、全能性、全天候、观测时间短、测站间不需要通视、精度高等优点的GPS技术就成为了突破口。近几年，GPS技术在房建、较小范围的土建工程、地势简单的平原地区公路建设工程中的控制网技术已相当成熟。但是由于GPS技术本身在高程上的精度不太高、在大范围内在坐标投影的误差变大，使得在大范围的、高程变化大的工程上的GPS控制网的建立有了新的要突破的问题。该文就影响GPS控制测量的精度有选择性地讨论几个问题。

1 投影带和投影面的选取

我国大地测量有关规范中规定，在GPS测量内业数据处理中，大地测量控制网成果归算到参考椭球面上，按高斯6°带或3°带进行分带和计算。这样既符合高斯投影的计算方法和分带原则，又有利于成果的统一；但对测绘大比例尺地图、不同工程建设施工放样工作等问题，需要选择合适的投影带和投影面。

1.1 投影带的选取

当归算边两个端点横坐标平均值较大时就必须选择合适的投影带，由于高斯投影存在长度变形，所以选择不同的投影带进行投影，就会有不同的长度变形。如下表1是选取不同投影带得到的投影后长度变形大小对照（表1）。

很明显，不同的中央子午线选择对投影长度变形影响很大，因此用将已知点的平均中央子午线设为测区的中央子午线的方法进行中央子午线的选择后进行数据处理。而后再选择投影面进行补偿。

1.2 投影面的选取

一般情况下，可通过一个高精度的已知点坐标，结合综合投影变形公式来处理平均高程较大的测区，进行高程补偿。

（1）

其中，ym为归算边两端点x坐标平均数，Hm是归算边的平均高程。

令=0，得

（2）

再将实测距离归算到高程为H=Hm-的高程面上处理数据。

从以上分析可以看出，中央子午线的选择影响基线边的长度变形，对控制网影响较大，而投影面高程的选择不慎也会影响平差结果，导致其精度不符合要求。

2 不同解算软件的影响

目前国际、国内较为著名的GPS解算软件有个有：美国的TGO软件，瑞士的Bemese软件，武测的GPSADJ软件，PowerAdj软件，华测的Compass软件，南方GPS数据处理软件等。在观测数据相同时，用不同的软件进行解算，其数据精度是有区别的，说明GPS软件对GPS测量数据的精度影响很大。

通过对同一个GPS控制网观测结果使用TGO软件、华测Compass软件、南方软件解算软件进行解算，改变采样间隔和高度截止角，可得到以下结论：

结论一：截止角对数据处理软件的处理精度有较大的影响。

结论二：无论如何改变参数的设置，TGO软件的处理精度高于其他两款软件的处理精度。

3 采用不同模型进行改正而带来的影响

采用模型改正的方法来消除或减弱误差，也是数据处理时常用的方法。目前在GPS数据处理方面的一些常用模型有：天线相位中心模型、固体潮模型、极潮模型、海潮模型、大气折射模型等。这些模型的应用，一方面能提高GPS数据处理精度，同时，高精度的处理结果，也对模型的精细化有所贡献；模型的使用对GPS数据处理带来的影响可能是系统性的，因此在使用模型时，应采用相同的模型进行数据的统一处理；模型的精化，显著提高GPS的数据精度。

4 起始数据误差的影响

起算边长的误差对控制网的影响较大，采用不同的控制网布设方案，也会得到不同的影响结果，要么使整个网形放大，要么使整个网形缩小；而对于不同的网形，起算方位的误差产生的影响不会有较为明显的差异。使用不同的网形进行GPS数据的预处理，对不同网形的处理结果进行对比，分析起算数据的精度是否满足要求，能够保证GPS数据处理成果的精确性和可靠性。如若已知起算数据的精度不高，误差较大，特别是经过分段传递的情况，较适合采用一个已知点进行GPS控制网的处理，如果线路两端附近都有高等级的控制点或者起算数据精度满足要求，则采用强制附合。

5 结语

GPS数据的解算结果精度不单单受到外业观测情况好坏的影响，更受到后期数据处理过程中的种种因素的制约，该文通过投影带和投影面的选取、不同解算软件、采用不同模型进行改正、起始数据的误差等四个方面简单阐述了影响GPS控制测量数据精度的因素，对某些影响也提出了较为简单的处理办法，通过分析可以看出，影响GPS的数据处理精度的原因有时并非单一出现，在进行GPS解算时，应考虑多方面的因素。endprint