王 勉

河南省地礦局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，河南 鄭州 450001

GPS RTK 技術(shù)是GPS 測量技術(shù)發(fā)展的一個突破，因其直觀快捷、實時性強、點位誤差不累積等優(yōu)點在測繪生產(chǎn)中得到了普遍的使用。

但是GPS RTK定位精度的影響卻是多方面的，如果工作中忽視了這些影響，測量結(jié)果的精確度將大打折扣。本文就自己工作中的經(jīng)驗和體會，分析影響RTK測量精度的各種因素，并提出了相應(yīng)的解決措施，以達到提高工作質(zhì)量的目的。

1 GPS RTK測量的原理及誤差分析

RTK定位技術(shù)是實時動態(tài)測量，它是以基準站為中心，其它流動站（又稱移動站）相對于基準站的定位。需要在兩臺GPS接收機之間增加一套無線數(shù)字通訊系統(tǒng)(亦稱數(shù)據(jù)鏈)，將兩相對獨立的GPS信號接收系統(tǒng)聯(lián)成有機的整體?；鶞收就ㄟ^電臺將觀測信息和觀測數(shù)據(jù)傳輸給流動站，流動站將基準站傳來的載波觀測信號與流動站本身的載波信號進行差分處理，解出兩站間的基線值，同時輸入相應(yīng)的坐標轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)，實時得到測點坐標。

實時GPS系統(tǒng)由以下3部分組成：1）GPS信號接收系統(tǒng)；2）數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)；3）數(shù)據(jù)實時處理系統(tǒng)。所以在GPS RTK定位過程中，也相應(yīng)存在著三部分誤差。第一部份主要包括GPS衛(wèi)星星數(shù)、衛(wèi)星圖形、大氣狀況、衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差、傳播延遲誤差等。這些因素中有些因素用戶無法控制，但其中衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差通過差分技術(shù)可以完成消除，電離層誤差、對流層誤差、傳播延遲誤差也可以大部分消除，然而其殘余誤差會隨著流動站至基準站距離的增大而加大。第二部分誤差來源于RTK系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)鏈、內(nèi)部噪聲、通道延遲軌道誤差、天線相位中心變化、接收機位置誤差、信號干擾、多路徑效應(yīng)、天線類型和處理軟件。第三部分為基準轉(zhuǎn)換誤差，包括已知控制點的誤差、坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差、大地水準面差距的內(nèi)捕誤差等。這部分誤差要采取嚴密的轉(zhuǎn)換模型和高質(zhì)量的起算數(shù)據(jù)，并運用檢核的辦法來驗證其精度。

2 控制點內(nèi)在精度對RTK的影響分析

由于我們在測量中所使用的是北京54坐標系或西安80坐標系，GPS直接測量出的是WGS-84坐標，所以要通過坐標轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標。我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標，再用已知控制點計算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區(qū)的待測點的高程異常，從而求出它們的高程。

為提高測量內(nèi)在精度必須盡量做到下面幾點：1）控制點的數(shù)量應(yīng)足夠。一般來講，平面控制應(yīng)至少3個，高程控制應(yīng)根據(jù)地形地貌條件，數(shù)量要求會更多(比如4個或以上)以確保擬合精度要求；2）控制點的控制范圍和分布的合理性?？刂品秶鷳?yīng)以能夠覆蓋整個測區(qū)為原則。分布的合理性主要是指控制點分布的均勻性，要均勻分布于測區(qū)周圍；3）控制點本身的精度?？刂泣c本身應(yīng)具有相當高的精度，而且控制點應(yīng)具備相互位置關(guān)系精確的WGS84坐標和測區(qū)坐標，以確保轉(zhuǎn)換參數(shù)計算的正確性。

3 GPS RTK外業(yè)觀測方法對精度的影響

3.1 基準站的影響

工作基準站架設(shè)的位置不同，GPS RTK的測量精度也不同。為此，我們做了一個實驗，在一個測區(qū)內(nèi)把基準站架設(shè)在中間與架設(shè)在一端進行對比，以下數(shù)據(jù)是分別將基準站選擇在測區(qū)中央和測區(qū)一端的GPS RTK觀測數(shù)據(jù)和坐標真值的比較（平面坐標為一級GPS靜態(tài)平差數(shù)據(jù)，高程為四等水準高程），其中，C為一級GPS靜態(tài)平差數(shù)據(jù)，各點的位置關(guān)系如下圖：

基準站的架設(shè)位置不同與靜態(tài)平差數(shù)據(jù)的關(guān)系如下表：

由上表我們可知：將基準站選擇在測區(qū)中央，其誤差分布較小且均勻，基準站架設(shè)在一端，距離基準站越遠的地方其誤差也越大。

3.2 移動站的影響

對于RTK移動站來說，它是實時的差分計算，也就是說，兩臺接收機（一臺基準站，一臺移動站）同時觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，基準站通過其發(fā)射電臺把所接收的載波相位信號發(fā)射出去，移動站在接收衛(wèi)星信號的同時也通過其接收電臺接收基準站的電臺信號。在這兩信號的基礎(chǔ)上，移動站上的固化軟件就可以實現(xiàn)差分計算，從而精確地定出基準站與移動站的空間相對位置關(guān)系。在這一過程中，由于觀測條件、信號源等的影響（包括：受衛(wèi)星狀況限制、受電離層影響、受數(shù)據(jù)鏈電臺傳輸距離影響、受對空通視環(huán)境影響），其測量結(jié)果會有誤差。我們在工程實踐中總結(jié)出一些優(yōu)化施測方法，可以在目前的GPS 技術(shù)水平下彌補RTK 技術(shù)的不足，提高作業(yè)效率：1）基準站盡量架設(shè)在較高的地方；2）控制點間距離應(yīng)小于RTK 有效作業(yè)半徑的2/ 3 倍；3）在測區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增設(shè)一些控制點；4）通過下載星歷文件了解測區(qū)的衛(wèi)星分布情況，盡量避開衛(wèi)星信號盲區(qū)和中午電離層干擾大的時段；5）在植被茂密等對空通視受限的測區(qū)， 通過采用常規(guī)方法和GPS 技術(shù)相結(jié)合的生產(chǎn)流程。

4 RTK 測量成果的質(zhì)量控制

由上面分析可知，RTK 在實際測量中由于內(nèi)在條件和外部因素而影響了測量的精度。所以為了保證測量精度， RTK 測量必須進行質(zhì)量控制。根據(jù)在實際外業(yè)測量中的工作經(jīng)驗，我們總結(jié)了控制RTK 質(zhì)量的幾個方法：

1）校正儀器時盡量使用高等級的點，校正之后與已知點檢核比較，縮短基線距離，精確量取儀器高和流動站高，選擇最佳的衛(wèi)星分布，減弱多路徑誤差和對流層延遲誤差的影響；

2）每次測量之前對前一天的點進行重測比較。每次初始化成功后， 先重測1～2個已測過的RTK點，確認無誤后才進行RTK測量；

3）根據(jù)測區(qū)似大地水準面變化情況，合理地布設(shè)已知點。根據(jù)不同的測區(qū)，選取合適的擬合模型，并且應(yīng)對已知點進行檢核，以減小因已知點精度低而帶來的損失；

4）聯(lián)測的幾何水準的點位，應(yīng)均勻布設(shè)于測區(qū)。測區(qū)周圍應(yīng)有幾何水準聯(lián)測點，由這些已知點連成多邊形，應(yīng)包圍整個測區(qū)。擬合GPS RTK計算高程時不宜外推。

5 結(jié)論

通過對以上幾個方面的分析，我們可以看出，GPS RTK測量精度雖然受多個條件的影響，但通過采取一些技術(shù)措施和進行質(zhì)量控制后，用GPS RTK測量的精度是完全可以得到保證的，并且成果具有相當?shù)木_性，能滿足各種測量的規(guī)范要求。

[1]石金峰，李新慧，楊培章.RTK技術(shù)及其在控制測量中的應(yīng)用，2004(6).

[2]張鳳舉，王寶山.GPS定位技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1997.

[3]馬捷.提高GPS RTK測點精度和可靠性的探討[J].中州煤炭，2003(140).