相信許多人一定也會很在意到底Garmin手持機種是否準確定位, 因此下面分享近幾個月的研究心得:
首先我們將精準度分為兩部分, 一個是機內轉換精確度(以下簡稱"機內誤差"), 也就是在不開機接收GPS衛星訊號的情況下, 觀察一個定點轉換到另一個座標時的誤差大不大, 另一個則是實際接收的精確度(以下簡稱"實測誤差"), 在戶外開機接收GPS後, 與內建定點座標比對後, 觀察顯示座標與實際座標誤差如何. 我們下面將依序談談機內誤差, 與實測誤差.
以上提到的定位點通常是有兩種座標格式, 例如: TWD67, TWD97(WGS84), 這樣的座標經過統計台灣澎湖地區有499個, 其中47個TWD67-TWD97座標誤差超出1m,主要是921大地震或資料有誤,因此還有452個三角點位置與內政部衛星控制點是同一位置(此資料見附件"共同點.zip", 所有的基準轉換都是以這些資料來運算, 因此相互轉換如果有任何誤差, 也就表示是轉換軟體造成的!
說明機內誤差時, 先要理解GPS手持機的資料處理方式, 一般來說機台儲存任何輸入的座標(不管你用哪一種座標格式, 或大地基準), 一律都會存成WGS84經緯度, 格式為121.00000, 25.000(比如:E121度, N25度), 也就是到小數點下五位數. 如果你要得到TWD67二度分帶座標(這是許多官方地形圖及山友常用的格式), Garmin機台便會利用內建的TWD67轉換機制顯示出二度分帶. 當然其他國家使用者選用非WGS84大地基準時也是一樣的運作邏輯.
反過來, 如果你直接輸入TWD67二度分帶座標, Garmin一樣是自動利用機內轉換機制變成WGS84經緯度存起來, 很可惜的是依照許多精確座標資料來比對, Garmin內建TWD67轉換是偏離了10公尺的, 如果你改用user datum(座標系統-->user), 將DX, DY, DY, DA, DF改設為-685, -470, -237, -23, -0.00081204的話, 這個機內誤差平均可以縮小到1.64公尺左右.
因此, 我將機內誤差簡短來說, 如果你是利用TWD97(台灣版的WGS84)的經緯度或二度分帶座標, 那你保證可以做到機內誤差是1公尺的理想狀態, 對於業餘者來說這樣其實是很容易在這一米內找到目標的! 但是若你要使用TWD67的經緯度或二度分帶, 便會受限於機內轉換機制的影響, 前面提到Garmin內建TWD67選項有高達10m誤差, 若使用user datum自行設定參數, 機內誤差平均即可降到1.64公尺.
接下來談談實測誤差, 我們知道機內誤差以WGS84較為精確, 我們便用內政部衛星測量中心的測量點來進行對照, 我在台北市文山區附近的溪子口山, 瑠公公園測量時幾乎都僅有1-2米誤差, 當地對空良好, 因此衛星訊號也極佳, 機台顯示估計誤差都是3m, 加上平均功能重複計算50-300次之後, 可說是已經達到民用機種的最精確定位表現了, 但是換到景美橋這個水準點時, 由於東側有10層樓遮住, 僅有一側才能接收訊號, 前面方法都用過了, 誤差依然高達10米以上, 因此要降低實測誤差只有找到天空開闊, 衛星分佈在45度以內, 45度以外時, 定位精準性才會提高!
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台灣地區:
網友以程式驗證後發現user datum最佳轉換參數
DX, DY, DY, DA, DF為-685, -470, -237, -23, -0.00081204
這樣機內誤差平均可以縮小到1.64公尺左右.
澎湖地區:
網友以程式驗證後發現user datum最佳轉換參數
DX, DY, DY, DA, DF為-752, -349, -179, -23, -0.00081204
這樣機內誤差平均是 2.44公尺, 最大誤差是4.09公尺
同時也請一併設定user Grid(使用者自訂方格)讓澎湖金馬地區可以顯示正確的二度分帶座標格式: 中央經線--E119度, 尺度比:0.9999, 橫座標平移量:250000, 縱座標平移量: 0
順帶提醒: 金門馬祖地區由於缺乏檢核點, 無法推算轉換參數, 若以上述參數進行轉換, 誤差將高達(500, 160)m, 建議以WGS84進行定位, 不管是TM2或經緯度均可.
========6/10更新===========
近幾個月以共同點檢核座標精確時發現, 使用TWD97二度分帶來觀察誤差還是有發生錯誤的四捨五入的情形, 例如: xxxx00.56, yyyyy00.63座標居然會變成 xxxx00.0, yyyyy00.0(自動捨去!), 因此還是以經緯度(以度為單位)才是最精確的檢核方式, 如: 24.99253258, 121.54865689是溪子山(仙跡岩)精確WGS84座標, GPS應該顯示24.99253, 121.54866才是誤差最小的結果.
http://www.itc.nl/ilwis/downloads/tools/geodeticTools.asp 及 http://earth-info.nga.mil/GandG/geotrans/index.html 是與此篇轉換模式Abridged Molodensky Transformation有關的程式.
尤其第一個連結中的Inverse Molodensky軟體, 算出來的DX, DY, DZ居然很適合, 我又有懶惰的理由!
[ 本文最後由 millerliu 於 2008-6-10 13:54 編輯 ] |