城 市 勘 测2008年
文章编号:1672-8262(2008)03-72-03 中图分类号:P207,P228 文献标识码:B
浅谈起算点坐标的误差对基线解算结果的影响
李岩,李广会,张兴友
(65015部队,辽宁大连 116031)
摘 要:起算点坐标的精度直接影响基线解算的精度,本文利用杭州湾大桥首级GPS控制网实测数据,通过比较人为增加起算点坐标误差后基线解算结果与实测结果,得出起算点坐标误差对基线解算是有影响的,起算点坐标任一分*
量的误差都会在基线的3个分量上引起误差。关键词:GPS定位;工程测量;基线解算;起算点误差
1 引 言
GPS定位技术具有速度快、精度高、费用省、全天候、自动化程度高等优点,已广泛应用于大地控制测量等领域。随着GPS接收机的小型化、小功耗和数据处理软件的发展,GPS在工程测量中也得到广泛的应用。工程测量一般以国家GPS网和国家大地网作为起算网点,起算点坐标的精度直接影响基线解算的精度乃至整个工程网的精度。
基线解算的过程实际上是一个平差过程,在基线解算时,平差要分为3个阶段进行:第一阶段进行初始平差,解算出整周未知数参数的实数解和基线向量的实数解;第二阶段,固定整周未知数为整数;第三阶段,将确定的整周未知数作为已知值,以待定的测站坐标为未知参数,再次进行平差,解求基线向量的最终解)))整数解(固定解)。
杭州湾大桥全长32km,是目前亚洲设计最长、在国际上也为数不多的特大型跨海桥梁,杭州湾大桥首级GPS控制网为全桥施工建设提供高精度测量基准。2002年11月26日08B10到2002年12月1日02B56,由中铁大桥局测绘工程公司在南北两岸同时进行了野外测量作业,使用了6台GPS接收机。全网有6个点,分别是HTS03、HTS04、HTS06、HTS13、HTS14、HTS16。原始观测数据根据接收机的类型不同有两种格式,HTS04(LeicaSR520接收机)的数据为RINEX211格式,其余5点的数据为Trimble公司的DAT格式。天线高的量取方式均为量测到天线前置放大器底部。详细信息见表1。
* 收稿日期:2007)11)06
作者简介:李岩(1982)),男,助理工程师,从事大地测量工作。
6台GPS接收机类型及相关参数 表1点名主机类型天线类型天线高/m数据文件HTS03TRIMBLE5700Zephyr0.1414349330*.datHTS04LEICA520
LeicaAT502
0.19204__330*.02oHTS06TRIMBLE5700ZephyrGeodetic0.1000918330*.datHTS13TRIMBLE5700ZephyrGeodetic0.0002091330*.datHTS14TRIMBLE5700Zephyr0.0004376330*.datHTS16
TRIMBLE5700
Zephyr
0.000
8761330*.dat
首级GPS控制网网形如图1所示。
图1 杭州湾大桥首级GPS控制网网图
在进行数据处理之前,我们首先利用国家GPS点数据对杭州湾大桥首级GPS控制网进行了解算,验证了浙江省第一测绘院提供的复测成果的质量,其精度是符合要求的。
为了建立比对标准,我们首先进行了如下数据处理,得到了可靠的计算结果。
采用自动模式进行多基线处理。
采用GPS数据截止角为15b,共同历元小于10%即舍去。
每时段选取5条独立观测边进行基线处理。在8个时段中共选取40条独立基线边,同时剔除误差超限的边。
第3期李岩等1浅谈起算点坐标的误差对基线解算结果的影响
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基线解算在WGS-84坐标系中进行并进行了三维无约束平差。
言,起算点纬度误差也将使基线解算在X、Y、Z三个方向上产生误差,随着起算点纬度误差的增加,基线解算的误差也在增加,尽管最大误差0100250m(215mm),但相对精度仍然小于10右)。
下面是增加起算点经度误差后长基线HTS06-HTS16解算结果与正确值的较差表:
增加起算点经度误差后长基线HTS06-HTS16
解算结果与正确值的较差
起算点经度误差
X/mY/m表4Z/m-6
2 实验分析
为了研究基线解算起算点的坐标误差对基线解算结果的影响,我们选取了长基线HTS06)HTS16(30多千米)的第一个时段(B7)和短基线HTS06)HTS03(约4km)的第一个时段(B7)作为研究对象,并统计了将起算点HTS06的坐标增加误差后所得基线解算结果与起算点坐标没有误差时解算所得结果的较差。(限差4mm左
下面是增加起算点纬度误差后长基线HTS06-HTS16解算结果与正确值的较差表:
增加起算点纬度误差后长基线HTS06-HTS16
解算结果与正确值的较差
表2起算点纬度误差
X/mY/mZ/m3m误差0.00143-0.00215-0.001366m误差0.00309-0.00419-0.002819m误差0.00454-0.00632-0.0041712m误差0.00601-0.00848-0.0055615m误差
0.00753-0.01067-0.00695
18m误差0.00893-0.01268-0.0082321m误差0.01039-0.01479-0.0095724m误差0.01188-0.01700-0.0109827m误差0.01345-0.01931-0.0124830m误差
0.01494
-0.02146
-0.01386
由表2的数据知,增加起算点纬度的误差后,基线解算结果中,基线的3个分量x、y、z的误差都在增加。当经度误差为30m时,基线解算各分量产生的最大误差才0102146m(21146cm),对于长达30多千米的基线而言,其相对精度仍然小于10-6
。
以下是增加起算点纬度误差后,较短基线HTS06)HTS03(B1)(4km)解算结果与正确值的较差表:
增加起算点纬度误差后短基线HTS06-HTS03
解算结果与正确值的较差
表3起算点纬度误差
X/mY/mZ/m3m误差-0.000090.000250.000186m误差-0.000250.000460.000349m误差-0.000280.000750.0005412m误差-0.000330.000980.0007115m误差-0.000400.001220.0008818m误差-0.000490.001470.0010721m误差-0.000580.001730.0012524m误差-0.000680.002000.0014527m误差-0.000770.002270.0016430m误差
-0.00084
0.00250
0.00180
从表3数据可以看出,对4km左右的短基线而
3m误差-0.00114-0.000900.000466m误差-0.00234-0.001910.001009m误差-0.00351-0.002860.0015012m误差-0.00472-0.003830.0020015m误差-0.00586-0.004770.0024818m误差-0.00702-0.005710.0029621m误差-0.00821-0.006710.0034924m误差-0.00931-0.007490.0038427m误差-0.01049-0.008450.0043230m误差
-0.01164
-0.00937
0.00477
分析表4数据看出,对30多千米的长基线而言,增加起算点经度的误差,将会使基线解算在X、Y、Z三个方向都产生影响,其误差随着起算点坐标误差的增加而增加。起算点经度30m的误差,引起基线解算的最大误差为0101164m(11164cm),但是其相对精度仍然小于10-6
(限差为3cm)。
下面是增加起算点经度误差后短基线HTS06-HTS03解算结果与正确值的较差表。
增加起算点经度误差后短基线HTS06-HTS03
解算结果与正确值的较差
表5起算点经度误差
X/mY/mZ/m3m误差-0.000370.000640.000446m误差-0.000770.001310.000909m误差-0.001140.001940.0013312m误差
-0.001500.002560.0017515m误差-0.001860.003180.0021818m误差-0.002220.003800.0026121m误差-0.002590.004430.0030424m误差-0.002950.005040.0034527m误差-0.003310.005660.0038930m误差
-0.00368
0.00630
0.00433
由表5中数据可以看出,对4km的短基线而言,随着起算点经度误差的增加,基线解算在X、Y、Z三个方向上的误差都在增加。当起算点精度有30m的误差时,基线解算最大误差为0100630m(613mm),已经超出限差(4mm),不能满足10-6
相对精度。
下面是改变起算点高程后基线HTS06)HTS16的
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城 市 勘 测2008年
解算结果与正确值的较差:
改变起算点高程后基线HTS06)HTS16的
解算结果与正确值的较差
起算点高程误差
3m误差6m误差9m误差12m误差15m误差18m误差20m误差
X/m0.001400.002950.004420.005840.007260.008750.00970
Y/m0.000220.000260.000320.000550.000720.000750.00089
表6Z/m0.003190.006150.009210.012270.01548
0.018450.02055
线解算误差,对于30多千米的长基线而言,相对不大,一般都能满足10的相对精度;对于几千米的短基线,尽管误差的绝对值小于30多千米的长基线,但是其受到影响相对较大,易超限,满足不了10的相对精度。
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-6
3 结 论
通过本文的分析和研究,我们可以看出起算点坐标误差对基线解算是有影响的。起算点坐标任一分量的误差都会在基线的3个分量上引起误差,起算点坐标误差越大,在基线解算时相应在各个分量上所引起的误差越大。同样的,起算点误差对长基线的绝对影响要大于对短基线的影响。起算点坐标30m的误差所引起的基线解算误差,对于30多千米的长基线而言,相对不大,一般不会影响10的相对精度;对于几千米的短基线,尽管误差影响的绝对值小于30多千米的长基线,但是其受到的影响相对较大,易超限,满足
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从表6中数据可以看出,对于30多千米的长基线HTS06)HTS16,改变起算点高程后,引起基线解算在X、Y、Z三个方向上都有误差,起算点高程20m的误差所引起基线解算的最大误差为(21055cm),仍然满足10的相对精度。
下面是改变起算点高程后短基线HTS06)HTS03的解算结果与正确值的较差:
改变起算点高程后基线HTS06)HTS03的
解算结果与正确值的较差
起算点高程误差
3m误差6m误差9m误差12m误差15m误差18m误差20m误差
X/m0.000250.000550.000800.001090.001320.001590.00179
Y/m0.000270.000480.000750.001000.001270.001520.00165
表7Z/m-0.00010-0.00024-0.00033-0.00044-0.00054-0.00065-0.00075
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0102055m
不了10的相对精度。由此可见,在基线解算时,要想获得高精度的结果,必须选取有高精度坐标的起算点。
参考文献
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从表7数据可以看出,对短基线而言,改变起算点高程的误差后,基线解算在X、Y、Z3个方向都将引起误差,起算点高程20m的误差所引起基线解算的最大误差为0100179m(1179mm),小于限差(4mm),满足10的相对精度。
综上所述,起算点坐标误差对基线解算的精度有影响,起算点坐标任一分量的误差都会在基线的3个分量引起误差。起算点坐标30m的误差所引起的基
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AViewontheEffectofInitialPoint'sCoordinate
ontheExactnessofDatumLine
LiYan,LiGuangHu,iZhangXingYou(PLA65015,Dalian116031,China)
Abstract:Theprecisionofinitialpoints'coordinatecanaffecttheexactnessofdatumlinedirectly.Accordingtothe
characteristicofGPSprojectinthebridgeofHangZhoubay,afterwecomparedwithanthropogenicincreasingtheerroroftheinitialpointcanhavetheaffectonthebaselinesolution,anyerrorofinitialpoints'coordinatemaycausetheerrorofthreeconstituentsofthebaseline.
Keywords:GPSposition;engineeringsurvey;baselinesolution;theerrorofinitialpoint
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