亚米级GPS手持机定位精度研究及其在勘察放孔中

摘　要：GPS手持机具有携带方便、操作简单、定位速度快等优点，但一直以来单机定位精度不高，随着GPS全球定位系统的发飞速发展，如今的手持GPS在SBAS系统、PPP技术等应用下，精度达到了亚米级，本文以工程地质勘察中的点位放样为例，探讨手持GPS接收机的定位精度问题，以此为依据，为亚米级手持GPS在其他工程中的应用提供参考。

关键词：亚米级 GPS手持机 精度 SBAS 地质勘探

1.引言
　　全球定位系统(Global Positioning System简称GPS)是当今世界最为先进的导航定位系统，它包含很多套卫星系统，在民用、工用、军用领域发挥着不可替代的重要作用。
2.手持机定位技术发展
　　普通手持GPS一经问世，就呈现飞速发展的态势，早期通常在物化勘探，野外选线等工程任务中担当重要角色，但由于其精度只能达到10~15米，在测绘行业应用很少，但近年来，手持GPS在各种技术的支持下，精度已经有了跨越式的提高。
      2.1  本文着重讨论手持GPS在应用SBAS系统时，所能达到的定位精度。SBAS 即Satellite Based Augmentation Systems (DGNSS/DGPS/WAAS/EGNOS)它是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。它主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。
目前全球发展的SBAS系统有：
　　欧空局接收卫星导航系统(EGNOS)，美国的DGPS(Differential GPS)，美国雷声公司的广域增强系统(WAAS)，日本的多功能卫星增强系统（MSAS）。 
3. 应用实例
　　本文以兖矿集团电解铝厂区地质勘探放孔为例，探讨亚米级手持GPS的精度问题。
　　3.1场地条件
　　拟建场地原为南屯矿堆矸石山，虽经整平，但由于人工填矸、填土、取土等因素，使场区凹凸不平，场地基本无树木遮挡，视野开阔，接收卫星信号良好，锁定卫星有8～9颗，厂区四周分布有4个已知控制点，所放点位均以砸入地面的小木桩作为标识。
　　3.2精度要求
根据建筑工程地质钻探技术标准JGJ87—92，钻探点位测设于实地应符合下列要求：
初步勘察阶段：平面位置允许偏差±0.5m，高程允许偏差±5cm；
详细勘察阶段：平面位置允许偏差±0.25m，高程允许偏差±5cm；
　　3.3精度分析
　　在其中地质勘察钻孔放样中，有24个钻孔用手持GPS进行了放样实验，抽取了10个点位坐标与全站仪所放点位坐标进行了对比，结果如下表：

        
　　
　　其中X、Y、Z为全站仪放样点的平面坐标及高程，X'、Y'、Z'为手持GPS放样点平面坐标及高程，ΔX,ΔY,ΔZ为两者差值。
     将数据代入根据中误差计算公式：

    
 　  3.3.1经过计算可知,S750手持GPS与全站仪放孔点位互差最大为：0.374m，最小互差为0.092m。放样点误差均在±0.4m以内。
　　3.3.2以点位中误差判断点位精度，其平面中误差为：±0.237m，高程中误差为：±0.167m。
　　3.4结论
　　经实验可知，亚米级手持GPS平面放样精度，可满足工程地质勘察详勘阶段放孔要求，在放样孔位时，可充分利用亚米级GPS手持机的全天候、实时性、准确度高的特点，节省人力物力，提高劳动效率。但高程测量精度达不到要求，需要采用其他水准测量方法代替。
4. 结束语
    随着GPS手持机定位精度的提高，具有全天候、不依赖通视、快速定位、可导航等优点的GPS手持机越来越收到广大工程人员的喜爱，在这种亚米级定位精度前提下，在复杂地形进行野外选线时，可准确制定出安全穿越楼房间隔的电线线路；测绘人员可及时的对大比例尺的地形图进行补测；物化勘探人员更可以方便的在测区放样物探测点。手持GPS的应用前景非常广泛，需要我们技术人员更深入的思考和尝试，从而提高劳动效率，创造更大的经济价值。
参考文献：
[1]《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87—92）.中国建筑工业出版社 1993-7-1
[2] 刘海鹏.亚米级手持GPS在地质勘察中的应用[J]. 现代矿业 2009(12)
[3] 李广俊.手持GPS精度分析及工程应用[j].西部探矿工程 2009（7）