手持GPS定位精度及在物化探测网布设中的应用.docVIP

手持GPS定位精度及其在物化探测网布设中的应用 刘述敏1 丁志江2 常和平 2 刘 涛2 (1.青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266071；2.山东省第二地质矿产勘查院，山东 兖州 272100；) 摘要：对手持式GPS性能进行了系统测试，并介绍了坐标系转换过程中内置参数的求解方法，通过系统参数校正，能使其定位精度远远大于其标称的10-15m精度，可以满足中大比例尺物化探测网布设的技术要求。 关键词：手持式GPS 精度 试验 应用 手持式GPS是一种体积小巧、携带方便、独立使用的定位导航设备，它利用新一代卫星导航与定位系统(Global Positioning System-GPS)，具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力，以高灵敏度、高精度、自动化、价廉、使用方便等特点，已广泛应用于大地测量、地质调查、资源勘查等众多领域。近年来，我们在对手持式GPS机性能和定位精度研究的基础上，将其运用于中大比例尺的物化探测网布设工作中，即大大提高了工作效率、节约了成本，又大大增加了地质工作手段的技术含量，起到了较好的应用效果。 一、定位稳定性试验 定位精度是建立在设备的稳定性能之上的，也是评价其可靠性的基础，一台仪器如果长时间不能稳定，或在不同的时间段，其测量的结果差异很大且差异毫无规律，这样的仪器是无法谈论其精度和可靠性的。因此，工作之前，对使用的仪器性能进行测试是十分必要的。影响手持式GPS定位稳定性主要有以下两个方面，一是仪器测定一个点，需要观测多长时间，其观测结果才稳定不变，或在一定范围内变化；二是在同一测点，不同时段，测量结果是否稳定在一定的范围内。 1、稳定时间试验 试验中，分别采用了3台eTrex 小博士在两个测点进行了重复测试，在同一测点每10秒记录一次观测结果，其观测结果见表1。坐标值仅列出后三位数，表中0.0表示动态观测结果，即到达该点时，开机收到卫星信号时立即记录下的观测结果。 表1 手持式GPS不同时长的观测结果 观测时长(s) 1号测点 2号测点 仪器1 仪器2 仪器3 仪器1 仪器2 仪器3 x y x y x y x y X y x y 0.0 022 419 025 411 025 416 034 407 032 404 032 404 10.0 022 417 024 414 021 416 033 406 031 403 032 404 20.0 021 417 022 415 020 417 032 406 031 403 032 404 30.0 020 417 021 416 019 417 032 406 031 406 032 406 40.0 020 417 020 416 019 417 032 405 031 406 032 406 50.0 021 417 021 416 020 417 032 405 031 406 032 406 120.0 020 417 021 416 019 417 032 405 030 405 031 406 180.0 021 416 020 417 019 417 031 406 031 405 032 405 从表1中可以看出，实时定位(冷启动)时坐标值相差较大，仪器3中y值互差最大值为6m。在同一测点持续观测30s以上的时长时，三台仪器基本都进入稳定状态，各自测定的x、y坐标值互差在1m以内。不同仪器之间测定的x、y坐标值互差也在2m以内。 2、不同时段稳定性试验 在同一测点不同时间进行重复观测来确定仪器的稳定性。试验中在5个测点分当天和次日两个时间段进行观测，每个时间段分0、120秒、300秒三个时长重复观测三次，其观测结果较差见表2。 表2 不同时段观测结果坐标较差 点号 15日-16日 0.0s 120.0s 300s Dx1 Dy1 Dx2 Dy2 Dx3 Dy3 1 +1 +2 +3 -8 +5 -2 2 -7 0 +1 -1 +1 -1 3 -2 +2 0 -2 +1 -4 4 -28 +10 +3 0 +3 -2 5 -2 +1 +2 -1 -1 -1 从表2可以看出，实时定位(0.0s)的测量值较差较大，持续观测120s以上，除1点受建筑物遮挡较差较大外，其它点较差均较小。将表中数据代入公式1来确定其稳定度。 (1) 式中d′为不同时段观测结果较差，n为较差个数。通过计算，实时定位的稳定度为±9.76m，120s、300s稳定度分别为±3.05m、±2. 51m，说明不同时段测量，实时定位稳定性差，而持续观测一定时间后其稳定度较高。 二、系统参数校正 手持GPS所使用的坐标系统基本都是WG