小区域静态gps高程精度分析与研究

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1、小区域静态GPS高程精度分析与研究摘要：静态GPS相对定位满足各等级平面控制测量要求已毋庸置疑，对于静态GPS高程究竟达到何种精度，许多测绘工众说纷纭，莫衷一是，本文通过实验的方法对不同的GPS高程施测方案产生的不同结果进行分析，论述静态GPS高程的施测精度，以供测绘工参考。　　关键词：GPS高程实验方案高程精度误差　　　　1.实验区概况　　实验区位于辽宁省盘锦市双台子区，海拔高程多在4米左右，地势平坦。实验区中心地理坐标为东经122°03′，北纬41°12′，3°带中央子午线（123°）在实验区东面通过。城区内由于有双台子河流过，经济作物以

2、水田为主，因此小型河流较多，因此给联测水准带来了不便。城区内道路经改造后比较宽阔，交通比较便利。实验区面积约20平方公里。　　2.实验的基本思路　　首先在实验区均匀选取一系列四等控制点，将所有四等控制点与高等级的水准点联测成水准X，并进行四等水准观测，通过严密平差后，将其成果作为该控制点的高程真值。将施测的静态GPS高程与水准联测的真值高程进行比较来评定不同方案所相对应的静态GPS高程的精度。　　3.试验区水准X的建立　　在实验区选取21个四等高程控制点（各点均埋有标石），将这些控制点与东部国家二等　　水准点沟盖10和沟盖12组成水准X（实验

3、区附近南部国家高等级水准点已被破坏），见图1所示。按四等水准规范要求对该水准X进行施测，采用清华三维智能平差软件进行平差解算，平差后主要技术指标见表1。　　图1实验区四等水准X略图　　经过概算，该水准X闭合差的实测值均比较小，多数位于限差1/3~1/4之间，最小值+2.0mm，最大值+18.0mm，这说明实测的质量比较高，同时也为后续的点位平差打下了良好的数学基础。从表1可以看出，每个点的高程点位误差都比较小，最大点位误差为7.8mm(G403;G409;G410点)；远远低于限差±20mm的规范要求，另外从平差成果中知最大点间误差为5.1m

4、m(G401-G403)，因此，用该水准X高程值作为各点的高程真值来检校静态GPS高程精度具有一定的可信度。　　4.静态GPS高程实验方案　　在实验区中及其边缘分别选取若干个点为已知高程点进行GPS静态高程拟合计算，用拟合后的GPS高程值与水准实测的高程值进行比较来评定不同方案静态GPS高程精度。　　4.1方案一　　在测区中部选取一个点G414作为已知高程点进行单点平移来求其它待定点（见图2中a图），然后对各待定点进行精度评定，以论证该方案所能适应的测量情景。通过模拟平差计算可知，方案一所获得的GPS高程最大误差值为-162mm（G409点）

5、；最小误差值为0mm(G407点)；高程中误差为±82mm；小于±20毫米的误差占13.6%；小于±50mm的误差占45.4%，距已知高程点越远，误差越大，正负误差具有一定的随机性。依据上述情况，方案一所获得的GPS高程不能满足大比例尺地形测图的需要，只能作为某些点高程的参考值，对于山区等高距大于2米的地形图测绘可参考使用[1]。　　4.2方案二　　在测区周边均匀选取GC106、G403、东大良3个点作为已知高程点进行高程平面拟合来求其它待定点（见图2中b图），然后对各待定点进行精度评定，以论证该方案所能适应的测量情景。通过模拟平差计算可知，

6、方案二所获得的GPS高程最大误差值为38mm（G412点）；最小误差值为2mm(G416点)；高程中误差为±21mm；小于±20mm的误差占60.0%；小于±50mm的误差占100%，多数较大误差位于已知高程点连成的三角形外侧，正负误差具有一定的随机性。依据上述情况，方案二所获得的GPS高程能满足大比例尺地形测图的需要，可作为图根点高程使用。因40%的点高程误差超过±20mm，因此达不到四等水准测量精度要求。　　4.3方案三　　在测区周边均匀选取G106、G409、G401、东大良4个点作为已知高程点进行高程平面拟合来求其它待定点（见图2中c

7、图），然后对各待定点进行精度评定，以论证该方案所能适应的测量情景。通过模拟平差计算可知，方案三所获得的GPS高程最大误差值为36mm（G412点）；最小误差值为1mm(G407、G418点)；高程中误差为±16mm；小于±20mm的误差占78.9%；小于±50mm的误差占100%，较大误差点位于已知高程点连成的四边形中部，正负误差具有一定的随机性。依据高程中误差，方案三比方案二精度有所提高，方案三所获得的GPS高程能满足大比例尺地形测图的需要，可作为图根点高程使用。因21.1%的点高程误差超过±20mm，因此达不到四等水准测量精度要求。　　4

8、.4方案四　　在方案三的基础上，将位于测区中部的G414作为已知高程点，重新进行GPS高程平面拟合来求其它待定点（见图2中d图），然后对各待定点进行精度评定，以论证