第３４卷第５期 ２０１１年１０月 测绘与空间地理信息 ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ＮＦｏＲＭＡＴｌＯＮ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．，２０１１ ＧＰＳ动态监测试验与精度分析 刘振承 （广西壮族自治区二一五地质队，广西柳州５４５００６） 摘 要：由于ＧＰＳ定位精度的不断提高，其在工程变形监测中得到了越来越广泛的应用。结合一次动态监测实 验，客观评价了ＧＰＳ的精度，本文介绍了该试验的实施方案及监测结果，并通过大量实验数据统计分析了此次 ＧＰＳ动态监测的精度，取得了不错的效果。试验证明，ＧＰＳ动态监测能够满足工程应用的需要。 关键词：ＧＰＳ动态监测；ＲＴＫ；精度分析；统计 中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１１）０５—０１２７—０２ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＧＰＳ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＬＩＵ Ｚｈｅｎ—ｃｈｅｎｇ （Ｎｏ．２１５ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｅａｍ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＧＰＳ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＳＯ ｍｕｃｈ，ｉｔ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆ ｏｐｒ０ｊｅｃｔｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ．Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＧＰＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ＧＰＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅｓ ｉｔｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＧＰＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｌａｒｇｅ Ｂｕｍ— ｂｅｒ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ．Ｉｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ＧＰＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ＲＴＫ；ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ０ 引 言 全球定位系统（ＧＰＳ）作为２０世纪一项高新技术，具 有速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定 台Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机作为基准站，安置在广西自治区二一五 地质队办公大楼顶一端；另一台Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机作为监测 点，安置在二一五地质队办公大楼顶另一端，基准站与监 测点相隔约６０ ｍ。由于距二一五地质队办公大楼约９０ ｍ 处有一高２２层的在建大楼，因此在这个试验过程中不可 避免地将受到多路径效应的影响。 试验数据采集时间为２００９年１１月１５日；１１月２Ｏ～ ２１日，２０１０年２月２７～２８ Ｅｔ；３月１～３日。采集数据期 间天气均晴好。基准站与监测点上的Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机数 据采样率均为０．１ Ｓ，卫星高度角设置为ｌ５。，按动态 观测模式，两个测站同步观测。 点的３维坐标及精度等优点，因而获得广泛应用。从目前 的发展趋势看，ＧＰＳ动态监测具有广泛的应用天空，特别 是实时动态定位技术（ＲＴＫ），它是一种可以在野外实时 获得测点最终３维坐标的ＧＰＳ测量方法，在工程施工、大 型结构建筑物变形的动态监测中有着很大的应用 潜力 。 所谓ＲＴＫ，即实时载波相位差分定位（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅ— ｍａｔｉｃ），就是把基准站观测到的载波相位观测值和基准站的 位置信息以一定的格式通过数据传输设备实时地传送给流 动站，然后根据差分相对定位原理，实时计算并显示流动站 的３维坐标及精度。本文以一次动态监测实验所采集的数 据为例，介绍了实验方案、数据处理以及统计分析过程，验证 了利用ＧＰＳ ＲＴＫ技术进行动态监测实验的可行性。 １．２观测数据处理 试验过程中，Ｔｒｉｍｂｌｅ所采集的原始数据为ＧＧＡ格式 数据，需要经过坐标转换才能进行精度分析。首先经过 坐标变换后为ＷＧＳ一８４坐标系下各历元的３维大地坐标 （Ｂ ， ，Ｈ ），然后，进行高斯投影变换，将大地坐标（Ｂ ， Ｌ ）变换为平面坐标（ ，Ｙ ），这样，就可以得到点位的３维 坐标（ ，Ｙ ， ）数据序列。 由于本次试验数据采集环境变化不大，所以仅选取了 具有代表性的２０１０年２月２８日１８时至３月１日１０时，共 １６ ｈ的观测数据。剔除粗差后，对１６ ｈ的观测数据分别按 １动态监测试验 １．１ 试验方案 本次试验采用两台Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｒ８ ＧＮＳＳ接收机，其中一 收稿日期：２０１０—０８—１１ 作者简介：刘振承（１９７０一），男，广西灌阳人，工程师，本科学历，主要从事ＧＰＳ定位技术、工程测量等工作。 ｌ２８ 测绘与空间地理信息 ２０１１年 每隔１ ｈ时间间隔取１ ｒａｉｎ，２ ａｒｉｎ和５ ｍｉｎ的观测数据求中 误差进行精度统计分析，其精度分析结果见表１。 表１ Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机精度分析 Ｔａｂ．１ Ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｒｉｍｂｌｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ 为了更加客观地评价Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机的动态监测精 度以及验证上述统计结果的可靠性，取全部１６ ｈ的观测 数据进行整体精度统计分析，其结果见表２；表３中给出 了Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机的标称精度。 表２ Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机全部观测数据精度分析（毫米） Ｔａｂ．２ Ａｌｌ ｄａｔａ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｒｉｍｂｌｅ 且从与Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机的标称精度对比来看，此次试验实 际监测精度与标称精度比较符合。 从统计分析可以看出，此次ＧＰＳ动态监测试验的高 程精度要低于平面精度，大概为平面精度的２～３倍。 从精度分析所采用的采样数据量来看，随着采样数据 量的增大，精度依次降低。在３维方向上，１ ｒａｉｎ采样的精度 统计分析结果均优于２ ｍｉｎ，５ ｍｉｎ的采样精度统计分析结 果，且１ ｍｉｎ，２ ｍｉｎ，５ ａｒｉｎ的精度统计分析结果均高于整体 精度统计分析结果。由此可见，增加观测值对点位的精度 没有提高，原因在于，依靠差分技术虽然消除和减弱了一部 分观测值，但是残差仍然存在。并且ＷＧＳ一８４大地坐标在 ｒｅｃｅｉｖｅｒ（ｉｌｕｎ） 表３ Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机的标称精度 Ｔａｂ．３ Ｎｏｍｉｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｔｒｉｍｂｌｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ 向地方平面坐标转换过程中，不可避免地会有转换模型，这 部分误差属于系统误差，将影响动态监测的精度。 ３结束语 ＧＰＳ动态定位技术能够实现连续、实时、自动化变形 ２数据分析及结果 由表ｌ、表２、表３的精度统计分析结果可得出： 监测的需要，本文通过对Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机所采集的数据进 行精度分析，可以认定，ＧＰＳ动态监测的平面监测与高程 监测均能达到较高的精度，平面监测精度达到了毫米级， 说明利用ＧＰＳ ＲＴＫ进行动态监测是可行的，能够满足工 程应用的需要。 对于Ｔｒｉｍｂｌｅ接收机在０．１ Ｓ采样率下，从１ ｒａｉｎ， ２ ｍｉｎ，５ ｍｉｎ的采样数据结果来看，本次试验实时动态监 测的平面点位精度均优于５ ｍｉｌｌ，高程精度均优于１０ ｍｍ， （下转第１３１页） 第５期 的用户才能操作。 闫士华等：吉林省测绘档案综合管理系统的研究与开发 ｌ３１ 记录所有对数据库的操作，记录的信息包括用户名、 操作方式、表格名称、记录编码、时间、是否成功等，并提 ２）测绘档案借阅管理 在查询检索的基础上实现对应的订单登记、协议签 订、服务审核和数据下载等相关业务。 ３）与外系统接口开发 吉林省测绘档案馆“馆藏资料数字化”项目正在建设 过程中，根据该项目前期计划，已经建成了几个系统，并 供Ｈ志查询、删除等功能。 ４）其他设置 提供包括查询模板设置、统计模板设置、统计输出格 式设置及档案打印标签设置等。 已投入运行。为了数据和管理的一致性，需要在本系统 中考虑如何实现对应数据和功能的融合。 ４）测绘档案统计分析 采用简单叠加和临时表技术的方式完成用户比较复 杂的统计需求。通过分析用户所提出的统计需求，分解 并寻找其中规律，将对应的统计需求分解成简单的、可自 定义的统计片段，然后采用分步累积的方式完成最终统 ６结束语 开发吉林省测绘档案综合管理系统，建设数字测绘 档案馆是长久保存和提供使用测绘档案的最好办法。与 传统的管理方式相比更灵活、方便、高效；可以降低测绘 成果管理成本，提高测绘成果目录汇编的效率、缩短发布 周期、扩大发布的范围、方便查询检索和成果提供，促进 测绘成果的广泛使用，产生良好的社会效益。 计，提交统计结果。 ５．３ 系统设置 １）用户管理 实现系统对系统会员的管理，包括用户账号的注册、 修改、删除。 ２）权限管理 参考文献： ［１］ 国家档案局．ＤＡｆＴ ３１—２００５纸质档案数字化技术规范 ［ｓ］．北京：中国标准出版社，２００５． ［２］ 国家测绘局．测绘科学技术档案管理规定（国测发 ［１９８８］８２号）［Ｇ］．北京：国家测绘局，１９８８． ［３］ 国家测绘局．测绘科技档案建档工作管理规定（国测发 不同职责的人员，对于系统操作的权限应该是不 同的。 ３）日志管理 ［１９９３］０８８号）［Ｇ］．北京：国家测绘局，１９９３． ［编辑：宋丽茹］ （上接第１２６页Ｊ ４．３ ＲＴＫ定位精度评价 ．．加快了数字化油田建设。 点１０为 ０个（覆盖交叉点拐弯点等）进行了重新测量，： 苎竺 参考文献： 测量 ……’‘ 、结果表明误差达到了厘米级，其中误差最大为３０ ｃｍ，最 小为２ ｃｍ，平均为７ ｃｍ。可以认为ＧＰＳ ＲＴＫ测量结果的 ［１］徐绍铨，张华海，杨志强，等．ＧＰＳ测量原理及应用［Ｍ］． 武汉：武汉大学出版社，２００７・ 点位精度达到厘米级，完全能满足油田地面工程测量精 度要求。 ［２］李明封，冯宝红，刘三枝・ＧＰＳ定位技术及其应用［Ｍ］・ 北京：国防工业出版社，２００６・ ［３］周忠漠，易杰军，周琪．ＧＳＰ卫星测量原理与应用［Ｍ］． ５ 结束语 ＲＴＫ技术不仅有效提高了定位测量精度，同时提高 了测量的工作效率，减轻了测量人员的内外业劳动强度， 北京：测绘出版社，１９９９． ［责任编辑：王丽欣］ （上接第１２８页） 参考文献： ［１］黄声享，吴文坛，李沛鸿．大跨度斜拉桥ＧＰＳ动态监测试 验及结果分析［Ｊ］．武汉大学学报（信息科学版），２００５， ３０（１１）：９９９—１ ００２． ［３］ 徐良，过静，戴连君．基于ＧＰＳ（ＲＴＫ）技术的虎门大桥位 移实时监测数据分析［Ｊ］．工程勘察，２００１（１）：４８—４９． ［４］张振军，谢中华，冯传勇．ＲＴＫ测量精度评定方法研究 ［Ｊ］．测绘通报，２００７（１）：２６—２８． ［５］刘基余，李征航，王跃虎，等．全球定位系统原理及其应 用［Ｍ］．武汉：武汉测绘科技大学出版社，１９９３． ［２］ 黄声享，刘星，杨永波，等．利用ＧＰＳ测定大型桥梁动态 特性的试验及结果［Ｊ］．武汉大学学报（信息科学版）， ２００４，２９（３）：１６—１９． ［责任编辑：王丽欣］
