【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，這樣的儀器是無(wú)法談?wù)撈渚群涂煽啃缘摹Ｒ虼?，?duì)儀器穩(wěn)定性的研究具有十分重要的意義。試驗(yàn)中通過(guò)不同的時(shí)間段對(duì)相同點(diǎn)的重復(fù)觀華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 測(cè)來(lái)研究?jī)x器的穩(wěn)定性 [4]。重復(fù)觀測(cè)分上午和下午 2 個(gè)時(shí)段，在相同的點(diǎn)位上進(jìn)行 2 次重復(fù)測(cè)量，對(duì)重復(fù)觀測(cè)結(jié)果求差列于表 （ 31） 。 表（ 31）單點(diǎn)定位重復(fù)測(cè)量之差 點(diǎn) 號(hào) 0min 定位坐標(biāo)差 5min 定位坐標(biāo)差 10min 定位坐標(biāo)差 Dy1 Dx1 Dy2 Dx2 Dy3 Dx3 09:00 與17:00 之差 09:00 與17:00 之差 09:00 與17:00 之差 09:00 與17:00 之差 09:00 與17:00 之差 09:00 與17:00 之差 N1 12 27 +17 +26 14 +15 N2 6 +3 4 2 1 +2 N3 +5 0 0 0 +4 +7 N4 44 76 6 6 6 0 N5 +6 +36 2 +12 0 +11 由上表按下面的公式計(jì)算得 3種觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的測(cè)量穩(wěn)定度。 由公式： nSSms 2 ]39。[39。? （ 31） 式中， S為相同觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的不同觀測(cè)時(shí)段的觀測(cè)值之差 ,n 為差個(gè)數(shù)。 0min 定位穩(wěn)定度為 :m0min=177。 5min 定位穩(wěn)定度為 :m5min=177。 10min 定位穩(wěn)定度為 :m10min=177。 由此可見(jiàn) ,手持式 GPS實(shí)時(shí)定位的穩(wěn)定度要比定位時(shí)長(zhǎng) 5min以上穩(wěn)定度低 6倍左右 ,而定位時(shí)長(zhǎng) 5min 和 10min 的穩(wěn)定度基本相同。 手持 GPS 的絕對(duì)定位精度 儀器的穩(wěn)定性不代表觀測(cè)結(jié)果就一定準(zhǔn)確，手持式 GPS 絕對(duì)定位的準(zhǔn)確度指測(cè)量結(jié)果與其真實(shí)位置符合程度。為此，采用導(dǎo)線測(cè)量的方法，對(duì)表（ 31）中華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 各點(diǎn)按一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量的要求測(cè)得其坐標(biāo) ( 實(shí)用中可選用所使用的工作地形圖中的控制點(diǎn)、 圖中的山頭、道路交叉點(diǎn)等明顯地物點(diǎn)在圖上內(nèi)插的坐標(biāo)為控制 )，其點(diǎn)位誤差相對(duì)于手持式 GPS 的定位誤差可忽略不計(jì)，故稱其為坐標(biāo)真值。則觀測(cè)值與其差值可認(rèn)為是真誤差Δ。 按公式： nm ]ΔΔ[? （ 32） 計(jì)算，通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果得出： 就絕對(duì)定位而言，實(shí)時(shí)定位精度比定位時(shí)長(zhǎng)為 5min 和 10min 的精度低一個(gè)數(shù)量級(jí)，而定位時(shí)長(zhǎng) 5min 定位的精度與 10min 定位的精度相同 [5]。 手持 GPS 的相對(duì)定位精度 由于距離測(cè)量是通過(guò)兩端點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算而獲得 ， 故在此將距離測(cè)量稱為相對(duì)定位，因此手持式 GPS 相對(duì)定位精度也即距離測(cè)量精度。在試驗(yàn)中采用了同步相對(duì)定位和異步相對(duì)定位 2 種方法。同步相對(duì)定位指計(jì)算距離的兩端點(diǎn)坐為同步觀測(cè)值，異步相對(duì)定位指計(jì)算距離的兩端點(diǎn)坐標(biāo)為異步觀測(cè)值。 觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表（ 32）。 表（ 32）相對(duì)定位精度 點(diǎn)對(duì) 不同歷元相對(duì)定位距離 相同歷元相對(duì)定位距離 第 1 對(duì)點(diǎn) 第 2 對(duì)點(diǎn) 第 3 對(duì)點(diǎn) 第 4 對(duì)點(diǎn) 這 4 段距離的實(shí)際長(zhǎng)度都是 。由表（ 32）不難看出： 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 同步距離測(cè)量要比異步距離測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定且精度高。這是因?yàn)?2臺(tái)接收機(jī)在同一時(shí)段內(nèi)觀測(cè)了相同的一組衛(wèi)星，他們的觀測(cè)量屬于相關(guān)性較高的相關(guān)測(cè)量值，即他們包含有部分相同的誤差，通過(guò)坐標(biāo)差分，有效地消除和削弱了衛(wèi)星鐘差、 電離 層、對(duì)流層對(duì)測(cè)距的影響及衛(wèi)星星歷誤差，從而提高了定位精度 [6]。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 手持 GPS 在工程中的應(yīng)用 SA 政策，即選擇可用性，是美國(guó)采取的限制定位精度的政策。 美國(guó)政府從其國(guó)家利益出發(fā)，通過(guò)降低廣播星歷精度（ε技術(shù)）、在 GPS 信號(hào)中加入高頻抖動(dòng)等方法，人為降低普通用戶利用 GPS 進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)的精度的一種方法。普通GPS 的信號(hào)有兩種碼，分別為 C/A 碼和 P碼。 C/A 碼的誤差是 到 米。一般的接收機(jī)利用 C/A 碼計(jì)算定位。美國(guó)在 90 代中期為了自身的安全考慮，在信號(hào)上加入了 SA (Selective Availability)，令接收機(jī)的誤差增大，到 100 米左右。在 2020 年 5 月 2 日， SA取消，所以，咱們現(xiàn)在的 GPS 精度應(yīng)該能在 20米以內(nèi)。而 P 碼的誤差為 米到 米是 C/A 碼的十分之一，但是 P 碼只能美國(guó)軍方使用。 在美國(guó)政府不開(kāi)啟 SA的情況下 (SA 其實(shí)是美國(guó)政府為了限制民用 GPS的精度而故意增設(shè)的一道門(mén)檻，在 SA 開(kāi)啟的情況下， GPS 的水平精度只能達(dá)到 100m左右，因各方反對(duì)等原因，現(xiàn)已關(guān)閉 SA 功能，但不能排除戰(zhàn)爭(zhēng)期間 SA 功能重新開(kāi)啟的可能性 )，不必對(duì) GPS 的坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行本地化換算處理和比測(cè)，而可以直接將手持 GPS 接收機(jī)應(yīng)用于工程中 [7]。 快速獲取點(diǎn)位三維坐標(biāo) 手持式 GPS 是 GPS 家族中產(chǎn)量最大、使用面最廣、和個(gè)人用戶關(guān)系最密切的GPS 產(chǎn)品，雖然手持式 GPS接收機(jī)體積小巧，價(jià)格便宜，用兩節(jié)五號(hào)電池就能工作很長(zhǎng)時(shí)間，但是它依然是通過(guò)接收 20200 公里高空的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)定位的，定位精度同樣能達(dá)到 510米。手持式 GPS 可以獨(dú)立工作，這時(shí)候它能定位、導(dǎo)航、查找附近地物、記錄行走路線 (能記錄幾百到幾千公里 )，同時(shí)也是指南針、速度表、里程表、海拔表、最精確的計(jì)時(shí)器，還能提供最佳漁獵信息、日出日落月升月落的準(zhǔn)確時(shí)間和月相；它還可以和電腦、掌上電腦組合起來(lái)使用，某些型號(hào)甚至能連接聲納、魚(yú)探機(jī) [8]。概括來(lái)說(shuō)，手持式 GPS 有下列特點(diǎn)： a)、能適應(yīng)苛刻的環(huán)境，能在各種氣象條件下 使用，比如 IPX7 級(jí)防水。 b)、可靠、穩(wěn)定、值得信賴。 c)、功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單。 d)、體積小巧、攜帶方便。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 所以在滿足精度要求的情況下，對(duì)于快速獲取三維坐標(biāo)方面較傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器有更大的優(yōu)勢(shì)！ 在 GPS手持機(jī)中，其位置的表示方法默認(rèn)為國(guó)際通用的 WGS84 經(jīng)緯度坐標(biāo)。如果需要使用北京 54坐標(biāo)，可以通過(guò)用戶自定義的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法如下： a)、 進(jìn)入 “主菜單頁(yè)面”中“設(shè)置”子頁(yè)面中，找到關(guān)于坐標(biāo)設(shè)置的頁(yè)面，將“位置格式”的選項(xiàng)改為“ User UTM Grid” （自定義坐標(biāo)格式）。 b)、 在出現(xiàn)的參數(shù)輸入頁(yè)面中輸入相關(guān)的參數(shù)，將當(dāng)?shù)刂醒?子午線 經(jīng)度 輸入 ，投影比例 設(shè)為 1，東西偏差為 500000，南北偏差 為 0。 c)、 按下屏幕上的 “ 存儲(chǔ) ” 按鈕后，再將 “ 地圖基準(zhǔn) ” （有的機(jī)器稱之為 坐標(biāo)系統(tǒng) ）的選項(xiàng)改為 User。 d)、 在出現(xiàn)的參數(shù)輸入頁(yè)面中輸入相關(guān)參數(shù)，包括 DX， DY， DZ， DA 和 DF。 其中 ： DX， DY， DZ為 WGS 坐標(biāo)系與北京 54 坐標(biāo)系的空間直角坐標(biāo)之差；可根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。也可以用 幾個(gè) 已知點(diǎn)的 北京 54坐標(biāo) 和 用手持機(jī) 在這幾個(gè)已知點(diǎn) 測(cè) 出 WGS84 坐標(biāo)，再通過(guò)軟件求解 DX， DY， DZ轉(zhuǎn)換參數(shù)，將這幾點(diǎn)的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行平均后輸入機(jī)器即可 DA的數(shù)值為 WGS 坐標(biāo)系與北京 54 坐標(biāo)系的長(zhǎng)半徑之差，為 108； DF的數(shù)值為 WGS 坐標(biāo)系與北京 54 坐標(biāo)系的扁率之差 。 按下屏幕上的 存儲(chǔ) 按鈕后，機(jī)器顯示的位置將用北京 54坐標(biāo)來(lái)表示了 [9]。 點(diǎn)放樣 在手持 GPS 精度的研究中知道，手持 GPS的定位精度為 5～ 10m。由于其精度的局限性，在一般的工程放樣時(shí)很少用到。但是在尋找放樣點(diǎn)的大概位置的時(shí)，就顯示出手持 GPS 簡(jiǎn)單、快速定位的功能。 直線放樣 新建一條航線， GPS 會(huì)顯示你當(dāng)前的位置，你要去的目的地的方位。一般會(huì)有個(gè)指南針或者方位角，你就需要按照這個(gè)角度來(lái)走就可以了。主要可應(yīng)用于輸電線路前期方案選擇， 以及發(fā)電工程中的長(zhǎng)距離的供 ( 排 ) 水、輸灰管線、道路等線性工程，具有偏航距和目的地距離顯示功能， 操作非常方便。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 面積測(cè)量 測(cè)量步驟 選擇面積計(jì)算的單位，根據(jù) 情況還定，如果待測(cè)面積小，選擇平方米比較適合 (單位只影響顯示結(jié)果不影響測(cè)量 ) [10]。 待測(cè)區(qū)域需在空曠地， GPS信號(hào)強(qiáng)，精度至少要小于七米。 (如果沒(méi)精度顯示界面在地圖界面按確認(rèn)鍵選擇自定義字段，再按確認(rèn)鍵選擇精度項(xiàng)，確認(rèn)即可把精度顯示在地圖界面 ) 行到測(cè)量區(qū)域選擇一起始點(diǎn)，先清空軌跡， (按 menu— 查看 — 軌跡 — 清除軌跡 )再開(kāi)始測(cè)量。 測(cè)量時(shí)手持機(jī)保持于視線平行的高度。測(cè)量方形區(qū)域拐彎時(shí)在拐點(diǎn)停留三秒再前進(jìn)， (手持機(jī)數(shù)據(jù)顯示到記錄有滯后現(xiàn)象 )走一個(gè)閉合圈后按確認(rèn)健點(diǎn)擊計(jì)算面積，就能得到你需測(cè)量的面積了，如果需要保存數(shù)據(jù)，按菜單 — 查看 — 軌跡 —保存軌跡，彈出來(lái)的菜單點(diǎn)擊確認(rèn)。 查看測(cè)量結(jié)果，按 menu— 導(dǎo)航 — 航跡 — 選中保存的航跡名 — 向右健 (航跡信息 )— 面積計(jì)算。 注意事項(xiàng) 待測(cè)區(qū)域至少 20m*20m 的區(qū)域，如果測(cè)區(qū)過(guò)小 ,那么點(diǎn)的漂移現(xiàn)像對(duì)測(cè)量結(jié)果影響就會(huì)較大。如果是距行測(cè)區(qū)，最好長(zhǎng)寬比例適合，如果是狹長(zhǎng)測(cè)區(qū)，測(cè)量結(jié)果偏差大。 (如果長(zhǎng) 50 米寬 10 米，偏移三米就會(huì)少掉將近 200 平米的面積 )測(cè)量時(shí)行走速度是正常行進(jìn)速度的一半。 如何提高測(cè)量精度 a)、在開(kāi)始采集工作之前，應(yīng)選擇合適的記錄方式。 在面采集界面，通過(guò)菜單選項(xiàng)進(jìn)入“記錄間隔”頁(yè)面，有兩種間隔方式可以選擇： 按時(shí)間：對(duì)記錄間隔時(shí)間進(jìn)行更改，每次采集時(shí)機(jī)器默認(rèn)使用上次的設(shè)置，出廠的機(jī)器默認(rèn)間隔為 1秒。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 按距離：對(duì)記錄間隔距離進(jìn)行更改，每次采集時(shí)機(jī)器默認(rèn)使用上次的設(shè)置，出廠的機(jī)器默認(rèn)間隔為 10米。 記錄間隔時(shí)間越短，距離越短，記錄的軌跡越詳細(xì)，對(duì)于幾畝或幾十畝以下區(qū)域的面積測(cè)量，應(yīng)將采集間隔設(shè)為按時(shí)間 1 秒方式或按距離 1 米方式，便于盡可能詳細(xì)的記錄行進(jìn)軌跡，對(duì)于百畝以上區(qū)域的面積測(cè)量，可將采集間隔適當(dāng)調(diào)長(zhǎng)，比如按時(shí)間間隔 2秒，距離間隔 2 米 [11]。 b)、在采集的過(guò)程中，因?yàn)樾l(wèi)星信號(hào)不好或其它原因 導(dǎo)致達(dá)不到作業(yè)要求時(shí)，需要暫時(shí)中斷采集工作，待條件好轉(zhuǎn)后，再繼續(xù)原來(lái)的采集。采集中途，有時(shí)也會(huì)遇到一些像圍墻、建筑物、水池之類的障礙物，導(dǎo)致采集無(wú)法經(jīng)過(guò)特征的全部位置，因此必須暫時(shí)中斷當(dāng)前記錄，繞過(guò)障礙物后，再繼續(xù)原來(lái)特征的采集工作。遇到以上情況時(shí)，可以使用暫停 /繼續(xù)記錄功能。 c)、采用量測(cè)方式測(cè)面積。在量測(cè)菜單下選擇“計(jì)算”選項(xiàng)，點(diǎn)擊【記錄】按鈕，每點(diǎn)擊一次，系統(tǒng)記錄一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)邊采集邊計(jì)算。該采集方式適合幾十畝以上的大面積規(guī)則區(qū)域的面積測(cè)量，采集過(guò)程中，整個(gè)區(qū)域的所有拐點(diǎn)處都應(yīng)采集，對(duì)于區(qū)域中的較長(zhǎng)距離直線，可以只采集直線兩端的拐點(diǎn)坐標(biāo)，直線中間可以不采集。需要注意的是，每個(gè)拐點(diǎn)處應(yīng)沿著區(qū)域行進(jìn)數(shù)米，同時(shí)采集多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，避免只采集一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。如果在采集中途有乘車(chē)行進(jìn)或其它原因，導(dǎo)致機(jī)器衛(wèi)星失鎖，那么在采集下一個(gè)拐點(diǎn)之前，應(yīng)先在拐點(diǎn)處停留數(shù)秒，直至機(jī)器重新收到衛(wèi)星信號(hào)，定位穩(wěn) 定，然后再繼續(xù)采集工作。 d)、采集過(guò)程中，單手持有機(jī)器斜上舉。開(kāi)始記錄工作后，應(yīng)單手持有機(jī)器在前方斜上舉，保持機(jī)器豎立，機(jī)器頂部前傾約 45 度角，機(jī)器與視線大致在同一高度。 幾種典型的不正確測(cè)量方式 a)、設(shè)置采集方式時(shí)，設(shè)定的距離間隔過(guò)大或時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，造成圖形變形。 舉例：對(duì)于幾畝或幾十畝以下區(qū)域的面積測(cè)量，將采集間隔設(shè)為按時(shí)間 60 秒方式或按距離 100 米方式，造成記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)不夠詳細(xì)，記錄的軌跡與實(shí)地圖形嚴(yán)重不符，最終算出的面積值存在較大的誤差 [12]。 b)、使用軌跡法測(cè)量， 測(cè)量途中原地中斷，記錄卻未暫停，造成采集過(guò)多雜亂數(shù)據(jù)。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 舉例：使用軌跡法測(cè)量面積，測(cè)量途中需要休息或處理其它事務(wù)需要原地中斷采集，在此期間，機(jī)器的數(shù)據(jù)記 錄卻未同步暫停，造成采集過(guò)多的雜亂數(shù)據(jù)，增加了面積測(cè)量的誤差。 c)、使用軌跡法測(cè)量，測(cè)量途中遇到障礙物等，需要繞行后再繼續(xù)采集，繞行期間記錄卻未暫停。 舉例：使用軌跡法測(cè)量面積，中途遇到一些像圍墻、建筑物、水池之類的障礙物，導(dǎo)致采集無(wú)法經(jīng)過(guò)特征的全 部位置，需要繞過(guò)障礙物后，再繼續(xù)原來(lái)特征的采集工作，但是繞行期間記錄卻未暫停，采集了與實(shí)際圖形不符的 多余軌跡，增加了面積測(cè)量的誤差 [13]。 d)、測(cè)量不規(guī)則區(qū)域時(shí)沒(méi)有采用軌跡法，造成記錄的軌跡不夠詳細(xì)，與實(shí)地圖形偏差較大