科技论文1500字高中作文
毕业论文
2022/4/16
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科技论文1500字高中作文篇一GPS起算数据精度分析
摘要：本文介绍GPS应用于测绘领域的发展情况和测量的原理，概括的涉及一些基本概念和GPS系统的特点。并且论述了五种起算点坐标误差分析检验方法。重点通过研究GPS起算数据对其精度影响，找出提高起算数据的方法，发现起算点中的粗差或相对精度较低的点并进行适当处理，以确保GPS最终成果的精度和可靠性，为工程实践提出指导性建议
关键词：GPS;起算数据;精度分析;误差分析
中图分类号：G250文献标识码： A
1前言
由于我国的国家控制点布设的时间较久，使国家的控制点破坏较多，所以引起这些己知点的坐标有时可能存在较大的误差。而GPS的起算数据直接影响其精度，所以要通过约束平差计算找到误差较大的起算点并将其剔除，从而来提高平差精度。
本文通过对GPS起算点、起算数据精度的研究，从中找到提高GPS测量精度的方法。
2GPS控制网起算点分析
2.1起算点的影响因素
起算点主要包含点位本身精度和点位的分布两种因素。起算数据的数量在GPS控制网中也尤为重要， GPS联测的起算点一般应以3个以上为宜，并应均匀分布在测区周围。
起算数据的拟合检验法
1)GPS网三维无约束平差
即GPS基线的起点到终点的坐标差，对每一条基线向量均可列出三个观测方程以及对应的方差阵、协因数阵和权阵。
(1)
按最小二乘法可得到WGS-84坐标系统下的坐标。
2)起算数据的拟合
设有m个起算点，在54坐标系统或地方坐标系统下的坐标为
(2)
对应的GPS网中的WGS-84坐标系统下的坐标为
(3)
根据正形投影原理，然后按最小二乘法计算各坐标改正数VX和VY，进而可计算拟合坐标中误差。
根据VX和VY的值的大小可以判断起算点的质量，如果某点的VX或VY较大，则说明该点可能有问题。
3GPS起算数据对其精度影响
3.1起算数据误差对残差的影晌
残差的计算公式为： 或 假设上述待平差的网除有独立网的几何条件(无约束)外，还有非独立网的附合条件(约束)，此时上式的闭合差可为。其中，表示无约束平差的闭合差向量，表示约束平差的闭合差向量。
实践中，如基线向量不存在粗差，一般无约束平差内符合精度良好，同时 为了分析起算数据误差对残差的影响，我们假设，则有
(4)
上式反映了起算数据误差对残差的影响规律。
3.2起算点精度对GPS基线的影响
实验数据分析计算
现选取了某GPS控制网中的2条基线(D001-D002和D001-D003)作为研究对象，用软件TGO进行基线解算，解算时人为的将固定点坐标分量分别加入一定的误差，采用以下6种方案作比较：
方案1：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+1.0″(N，E)，15 m (H);
方案2：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+3.0″(N，E)，30 m (H);
方案3：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+5.0″(N，E)，60 m (H);
方案4：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+10.0″(N，E)，90 m (H);
方案5：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+15.0″(N，E)，120 m (H);
方案6：将起算点的经纬度和大地高分别加入误差+20.0″(N，E)，150 m (H)。
经过软件数据处理可知：方案1的偏差最小，方案6的偏差最大。因此，起算点坐标误差越大，对基线向量解算结果影响也越大。
3.3起算点对高程精度的影响
以长武某个工程为例，需要在测区布设四等GPS控制网，坐标系采用北京54坐标系统，中央子午线，高程系统采用1985国家高程基准。由于当地国家点遭到严重破坏，只能在测区的一侧找到3个GPS控制点，且分布不均匀。
本次实验采用中海达数据处理软件HDS2003进行处理基线，为了检验起算数据的精度，进行如下数据处理：
1) 进行自由网平差;
2) 用控制点S002-S003-S007进行约束平差;
3) 用控制点S003-S007进行平差;
表 1三种方法高程比较表
通过数据分析我们发现用2个起算数据和用3个起算数据分别进行高程拟合时，距离已知控制点越远高程变化量越大。同一个点两种方法高程拟合最大变化量是1.13m，而最大中误差只有0.035m，此时的中误差已不能代表它的实际精度。
由于只有3个起算数据，没有多余的起算数据判定具体哪个起算数据的高程有问题来剔除粗差点，然而可以通过高程拟合变化规律和理论分析，得出以下结论：
当只有3个起算数据时，我们可以对起算数据高程精度进行检验。高程拟合时，我们可以先进行自由网平差，再进行约束平差，若两种方法高程拟合成果变化量很小，则说明起算数据高程之间匹配较好;若差值变化量很大，则说明起算数据的高程精度匹配精度不高。因为自由网平差的高程成果相当于提供一个高程基准面，而约束平差相当于重新定义一个高程基准面，它们高程成果理论是一个固定的差值，若差值变化量较大，则说明起算数据之间高程精度匹配不高。
参考文献
[1] 王慧南. GPS导航原理与应用[M].第一版.北京:科学出版社,2005.
[2] 宁津生等.测绘学概论[M].第一版.武汉大学出版社,2005.
[3] 徐绍铨等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社,2001.
[4] 周建郑等.GPS测量定位技术[M].北京：化学出版社,2004.
[5] 李天文.GPS原理及应用[M].第一版.北京:科学出版社,2003.
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