关于野外地质测量中手持GPS定位的误差探讨

    杨琬尧

    摘要：在工程测量以及导航定位等方面GPS技术应用越来越广泛。关于野外地质测量手持GPS也发挥着积极的作用，但是受野外地形以及树木等各种因素的影响手持GPS在野外地质测量中不免会出现测量精准度的问题。本文主要对野外地质测量中手持GPS定位的误差进行探讨，为GPS技术更好的服务野外地质测量做准备。

    关键词：野外地质测量；GPS定位；误差；地形因素

    手持GPS在本质上是一种定位导航的仪器，具有一定的优势，比如体积小以及便于携带等。正常情况下，手持GPS是可以独立使用的，能够进行全天候的定位。一般情况下，其标准精度是10米，但是会受到大气层折射以及地形等因素的影响，在测量的时候不免会出现各种误差。虽然在应用上存在一些缺陷，但是毕竟具有作业便捷等优势在很多领域都有应用，并且已经成为现代一种新的地质工作手段。

    一、GPS概述

    GPS主要利用导航卫星对时间以及距离进行测量，对海陆空等進行实时的导航与定位。在科学技术的不断发展背景下，GPS的体积越来越小，重量也是越来越轻[1]。甚至出现了蓝牙无线传输的便携式的GPS。利用GPS定位时，会受到各种因素的影响，其影响因素也可以分为以下几个方面：卫星因素影响；传播途径影响；数据分析软件等因素的影响。下面对手持GPS在野外地质测量中的误差来源进行阐述，并且在此基础上提出精准定位的科学有效方法。在进行具体的操作时，对比计算实际点与GPS所定点的距离误差，进而分析地形、天气等因素对GPS定位误差的影响。

    二、测量实验设计

    选取经纬度定点精准到秒级的手持GPS，在野外定若干个样点坐标，通过微地形法将实际的位置标注在地形图上，在室内进行仔细的计算与统计。分析的项目内容涉及面比较广，有GPS坐标、地形以及定点时的天气与时间等[2]。

    三、测量数据分析

    依据上述的设计方案，对A省B号矿体的多个样点进行对比研究，通过比较实验区的样本与手图实际值的不同，在极坐标系内绘制出GPS定点的散点图。通过结果分析得知与实际点相比GPS的点分布并非没有规则，数据显示，七成左右的漂移距离误差都集中在80米范围之内，其方位误差也集中在90度范围之内。误差分布规律对GPS定位精度具有一定的指导性。地形因素主要影响信号的传播，接收机也容易受地形等因素的影响无法精准的接受卫星传输的信号。正常情况下，只有接收到8颗左右的卫星信号才能做到精准的定位，但是在野外地质测量时接收机往往只能接受4颗左右的卫星信号。另外时间比较短促，出现的误差比较大也就很正常了。如果测量时遇到有水的地方，测量的结果也会很受影响。因为水对电磁波具有很强的反射能力，因而如果在湖面测量时，GPS定位的精准度也会受影响。

    关于高程以及时间等因素不是影响误差的关键性因素。手持GPS高程定位能力本身就比较差，因而在野外地质测量时，基本上是不支持使用手持GPS进行高程的测量的。理论上时间对GPS野外测量没有太大的影响，在具体的实践中，时间不受影响GPS定位的距离误差，但是却对方位误差具有一定的影响。

    四、结果

    从野外地质测量对手持GPS的具体应用中来看，具有携带方便、定位迅速等优势特点。但是就测量的精准度而言还有很大的改善空间，毕竟野外测量会受外界等各种因素的影响。上文已经对影响误差的因素进行了具体的分析，我们不难看出，最主要的影响因素是地形因素。虽然不排除其它因素对测量结果的影响，但是地形因素却是最大的影响因素。是实地测量中不可忽略的主要因素。

    除了外界等因素的影响，GPS本身的定位精度同样对其测量的精准度具有一定的影响。如果GPS定位精准到秒级，接收机自身就有很大的可能产生20米左右的误差。其次，计算机辅助填图系统主要是采用投影转换通过将GPS测量的经纬度坐标投影到地图平面的大地坐标的相应位置上，GPS采用的是世界坐标体系，如果不经过坐标转换就直接输入数据可能会存在一定的误差，但是误差的范围也比较小，基本上是在3米范围之内。在对误差进行具体的计算时需要借助相应的功能软件。卫星在运动时会不停的发送信号，接收机在接受信号之后也要进行不断的运算，因而即使将手持GPS放在比较空旷的地方保持不动，在定点之后，其坐标的数据值依旧会出现一定程度的波动。并且与经纬度的波动值相比，高程的波动值会比较大。在实际的定位操作中，GPS在开机工作后不适合立即的对数据进行解读，需要按照GPS的手持姿势要求在运行几分钟之后再对数据进行解读。

    五、误差修正方案探究

    根据上文对误差影响因素的分析，可以对测量的数据给出简单的修正方案。修正方案主要有两种类型，首先就是对二维坐标系进行坐标平移，对原点位置进行重新的设定。经过不断的尝试最终确定（36m，50°）位置为新的原点位置，也就是说要对GPS点进行向50°方向偏移36米的修正。在修正之后的GPS数据精准度会大大提升，在各种地形测量上都比较适用。其次是利用计算机辅助系统提供的定位方式来对误差进行消除，也就是利用未知点在已知点的相对位置上来定点。不管是第一种方案还是第二种方案对于不同型号的GPS都比较适用。

    结语：综上所述，上文对野外地质测量中手持PGS定位的误差进行了探究，分析影响误差的主要原因，并且在此基础上提出科学的误差修正方案。通过对误差修正方案的探究得知，与之前的测量方法相比，手持GPS单点定位不管是在人力、财力还是物力等方面都占据很大的优势。另外采用手持GPS对野外地质进行测量时，要注意保持内置天线的水平，要保证测点周围的宽阔性，在测量时，要保证测定点的高度与求解参数测定点位的高度一致，尽量避免人为因素造成的误差，提高测量的精准度。

    参考文献

    [1]张维宽，叶积龙，张永胜，然见多杰. 手持GPS在东莫扎抓矿区工作中的应用[J]. 价值工程，2012，07：42-43.

    [2]路琪，景欣，勾志阳，钱旭，晏磊. 手持GPS测量面积变形误差研究[J]. 全球定位系统，2012，03：63-67.