GPS RTK测量数据的精度控制

王法波

摘 要：精度控制是GPS RTK测量工作中极其重要的一个环节，本文结合实践经验，根据RTK测量的特征，分析影响GPS RTK精度控制的原因，总结RTK测量精度控制的方法。

关键词：GPS RTK测量技术；精度控制；坐标转换

引言

实时动态测量(RTK，即Real Time Kinematic)定位技术是基于载波相位观测值的实时动态差分定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维坐标，可以达到厘米级精度。GPS RTK技术广泛应用于是控制测量、地形测图、工程放样和导航定位等业务领域，颠覆了传统意义上的导线测量作业模式，大大提高了作业效率。但是，在实际应用的过程中也会出现一些偏差，需要进行精度控制。

2、影响RTK测量技术精度控制的原因

2.1 RTK测量技术精度控制的内容

RTK测量的精度控制主要是指为达到规范或规定对数据质量要求而采取的作业技术和措施。RTK测量的质量主要是指RTK测量成果的精度，要保证其测量精度，提高测量成果的可靠性，必须从RTK测量的精度要求，不同等级RTK测量的技术要求以及基准站和流动站的设置等方面来考虑，减少误差来源。

2.2影响RTK测量技术精度控制的因素

RTK作业误差一般包括：1、同仪器和GPS卫星有关的误差，包括天线相位中心变化、轨道误差、钟误差、观测误差等。2、同信号传播有关的误差。包括电离层误差、对流层误差、多路径效应、信号干扰等。其中同仪器和GPS卫星有关的误差和部分同信号传播有关的误差可通过各种校正方法予以削弱。

而在实际作业中，与RTK测量有关的误差主要来源于：参考站的信号质量，参考站流动站的设置，流动站与参考站的距离，转换参数的精度，外界环境的影响等。

（1）参考站的信号质量：参考站观测数据质量的好坏、无线电的信号传播质量的好坏对测量结果影响很大。所以同信号传播有关的误差将随流动站至参考站的距离的增加而加大，RTK测量的有效作业半径一般在在10km之内。

（2）流动站测量作业限差的设置：流动站应正确设置平面、高程中误差的限差，以避免残差较大的观测结果出现。

（3）环境的影响：环境对RTK影响的因素主要有地形、参考站与流动站之间的障碍物、平面覆盖、多路径误差、电波干扰等。

3、RTK测量作业的精度控制

3.1 参考站的设置要求

（1）参考站的选择必须严格。因为参考站接收机每次卫星信号失锁将会影响网络内所有流动站的正常工作。周围应视野开阔，截止高度角应超过15º；周围无信号反射物（大面积水域、大型建筑物等），以减少多路径干扰。并要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。参考站应尽量设置于相对制高点上，以方便播发差分改正信号。参考站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200米外，要远离高压输电线路、通讯线路50米外。

（2）参考站设置：参考站上仪器架设要严格对中、整平。GPS天线、信号发射天线、主机、电源等应连结正确无误。

3.2 流动站的设置要求

（1）流动站作业设置。作业前要设置平面精度和高程精度满足测量作业的技术要求，认真检查作业文件是否设置正确，水准面模型必须选择EGM96。

（2）流动站作业要求。在信号受影响的点位，为提高效率，可将仪器移到开阔处或升高天线，待数据链锁定后，再小心无倾斜地移回待定点或放低天线，一般可以初始化成功。在障碍物比较多的地方，一定要注意伪固定解的出现，检查方法为分时段，多测回测量同一点。

流动站距离参考站的距离不要太远，一般控制在8KM左右，其具体的精度要求见下表1：

表1RTK测量技术设计要求

等级 精度要求 距离(km) 测回数

四等以下平面控制 最弱点位误差≤5cm

最弱边相对中误差≤1/4.5万 ≤8 ≥3

等外水准 30mm ≤8 ≥3

图根控制（测图控制、像控测量、放样、中桩测量等） 最弱点位误差≤5cm

最弱边相对中误差≤1/4000 ≤10 ≥2

说明:测回数是指流动站在完成一次RTK测量后,采用不同时段或重新设置基准站进行测量的次数。

3.3 RTK测量成果的检查

RTK测量成果在交付使用之前一定要进行检核。检核方法主要有：

（1）已知点检核：RTK测量作业之前，一定要有两个或者两个以上的已知点进行检查，通过比较以便发现问题及时采取相应措施进行纠正。

（2）重测比较：RTK测量作业完成后随机选取一定数量的点进行重测检查。尤其是在卫星遮挡比较严重的地区，如树林、建筑群等地。

（3）全站仪检查法：用全站仪测角量边的方法检查RTK测量成果的距离和角度。

（4）不同参考站对同一测点的检验。

3.4正确求取转换参数

GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的，RTK使用的坐标系统是WGS-84坐标系统，但在实际工作应用中使用的是1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系，因此必须求出WGS-84坐标转换到54北京坐标系或80西安坐标系的参数。如果测区内已知控制点具有地方坐标和WGS-84坐标，如已有静态GPS控制网数据，则可直接求取转换参数。如没有则应对测区的控制点进行平面及高程数据的拟合以求取转换参数。平面拟合所采用的起算点点数应不少于3个，高程拟合所采用的起算点点数应不少于4个。起算点应能够将整个测区包围并尽可能分布均匀。进行测量时应有一定数量的检测点。若高程拟合区域较大，可进行分区拟合的方法，即将整个拟合区域分成若干小区域，利用位于各个区域中的已知点分别进行高程拟合。高程拟合可采用线性拟合、平面拟合和曲面拟合等方式。高程拟合一般不能外推。

4、结束语

虽然RTK测量技术具有作业效率高、定位速度快、精度高等优点，但是受到外界环境等因素的影响，其测量精度有一定的不稳定性，因此只有通过全面的质量保证措施,才能够得到稳定、可靠定位成果。

参 考 文 献

[1]．GB／T8514-2001，全球定位系统(GPS)测量规范。中国标准出版社。2001

[2]．刘基余。全球定位系统原理及其应用。测绘出版社，l999

[3]．丁文利，王怀念，黄良。动态GPS(RTK)测量的精度分析。地矿测绘，20（2）：16-17，2004

[4]．安德欣，高启贵，谢世杰。GPS精密定位及其误差源。地矿测绘， 16（2）：4~7，2000