宋 珉，張 東，胡振彪

（1.青島市嶗山區(qū)計算機信息中心 山東 青島266003；2.青島市勘察測繪研究院，山東 青島266033）

0 引 言

近年來，RTK技術(shù)以其高效率、直觀快捷、實時性強、點位誤差不累積、操作簡單等優(yōu)點在測繪生產(chǎn)中得到了普遍的應(yīng)用［1]。雖然，RTK測量非常的快捷和方便，但因定位受各種因素的干擾，其在測量精度上還有一定差距。

采用RTK測量數(shù)據(jù)與經(jīng)典相對靜態(tài)定位數(shù)據(jù)進行比較的方法，研究討論RTK技術(shù)的實際作用范圍和隨距離增加時RTK的平面及高程測量精度以及不同校正方法對精度的影響問題，探討在距基準(zhǔn)站多大距離范圍內(nèi)RTK滿足區(qū)域圖根控制測量和碎部測量精度，使RTK測量技術(shù)更好地滿足工程測量的要求。

1 GPS RTK技術(shù)

1.1 GPS RTK工作原理

實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)（RTK），它是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)發(fā)展中一個新的突破［2]。

RTK由GPS接收設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)三部分組成。其工作原理是：將一臺接收機置于基準(zhǔn)站上；另一臺或幾臺接收機置于移動站上，基準(zhǔn)站和移動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準(zhǔn)站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。將這個改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的移動站精化其GPS觀測值，從而得到經(jīng)差分改正后移動站較準(zhǔn)確的實時位置［3]。

1.2 GPS RTK校正方法

RTK在進行數(shù)字測圖時有三種校正方法：

1）基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點用單點校正；2）基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點用兩點校正；3）基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點用三點校正。

單點校正時將基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點上進行校正；兩點校正時將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點，用兩個已知坐標(biāo)點進行校正；三點校正是將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點，采用三個已知點進行校正。在校正時，涉及到三參、四參、和七參數(shù)改正［4]。當(dāng)用單點校正時，改正的是ΔΧ、ΔY和高程參數(shù)，當(dāng)用兩點校正時，是線性改正，啟用四參數(shù)，包括：X平移、Y平移、旋轉(zhuǎn)角和比例，是同一個橢球內(nèi)不同坐標(biāo)系間進行轉(zhuǎn)換的參數(shù)。三點校正時，是面改正，是分別位于兩個橢球內(nèi)的兩個坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。七參數(shù)包括：三個平面參數(shù)、三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)、和一個比例尺因子。

2 實驗方案

采用實驗分析法、數(shù)據(jù)對比法對RTK測量精度問題進行研究，按以下五步進行：

1）根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵?，在選取測量路線，并在此路線上按原則選取控制點并記錄各個GPS控制點的位置和周圍環(huán)境。

2）以已知控制點為基礎(chǔ)，采集單點校正、兩點校正、三點校正方法利用RTK接收機進行定位數(shù)據(jù)的采集，并對所測量的數(shù)據(jù)進行處理。

3）將三種校正方法下的數(shù)據(jù)分別與已知靜態(tài)GPS測量點坐標(biāo)進行對比，分析不同的校正方法對RTK測量精度的影響。

4）通過RTK測量數(shù)據(jù)與已知點水準(zhǔn)測量高程對比，研究分析測量點高程精度隨距離變化情況。

5）根據(jù)對測量數(shù)據(jù)的處理，得到GPS RTK定位精度情況和作業(yè)范圍。

2.1 線路設(shè)計

按照控制點選取的原則進行選點工作，點位大部分布設(shè)于道路中心或者兩道路的交叉路口處，視場開闊，周圍無高大建筑物、無大功率無線電發(fā)射源，交通方便，便于儀器的安裝與工作。在設(shè)計線路上選取了33個點，其中三個校正點：A0、A1、A2；24個數(shù)據(jù)對比點，B1、B2……B24和距離測試試驗點；C1、C5、C7、C16.測量線路長約13.3km.如圖1所示。

圖1 GPS RTK觀測路線示意圖2

2.2 作業(yè)流程

1）設(shè)置基準(zhǔn)站，當(dāng)基準(zhǔn)站是已知坐標(biāo)點時，將基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點上，對中整平，將主機與發(fā)射電臺、備用電池、天線等正確連接，設(shè)置衛(wèi)星高度角、無線電類型、天線類型、頻率、基準(zhǔn)站斜高等各項配置參數(shù)。當(dāng)基準(zhǔn)站是未知坐標(biāo)點時不需對中整平和量取斜高；

2）設(shè)置移動站，設(shè)置連接方式和電臺通道號，輸入流動站的天線高，輸入觀測時間、次數(shù)等參數(shù)；

3）分別采用單點校正、兩點校正和三點校正對選區(qū)的試驗點進行測量。

三種校正方法觀測路線相同，所測點位相同，觀測環(huán)境基本相同，人員固定，采集點時嚴(yán)格地按照數(shù)據(jù)采集步驟，以保證數(shù)據(jù)的可比性。

2.3 精度分析

將三種校正方法得到的數(shù)據(jù)與靜態(tài)GPS測量數(shù)據(jù)進行對比分析，分別計算三種校正模式下的X坐標(biāo)中誤差、Y坐標(biāo)中誤差和點位中誤差，得到的對比結(jié)果如表1所示，通過對比可知，當(dāng)用1個校正點時，中誤差值最小，均小于20mm，隨著已知校正點個數(shù)的增加，中誤差在逐漸增大，點位精度逐漸降低。

表1 三種校正情況下的點位平面精度中誤差對比表

三種模式下點位平面位移中誤差與移動站距基準(zhǔn)站之間的距離之間的關(guān)系圖如圖2所示：點位中誤差隨距離的增加都逐漸增加，當(dāng)距離增大到3 km時兩點和三點校正情況下的位移中誤差迅速增大。

分別選取單點、兩點、三點校正情況下的公共測量點高程坐標(biāo)值與已知點高程值進行比較。高程中誤差隨與基準(zhǔn)站距離的增加，呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，如圖3所示。根據(jù)《工程測量技術(shù)規(guī)范》規(guī)定對于四等水準(zhǔn)點要求線路閉合差為±從以上對比可知，三種校正情況下當(dāng)基準(zhǔn)站與移動站距離超過3.5km時，高程精度無法滿足實際圖根控制測量。

3 結(jié) 論

實驗表明RTK在距離基準(zhǔn)站3km范圍內(nèi)進行測量，其測量點位精度較高，一般在5cm范圍之內(nèi)，高程誤差滿足四等水準(zhǔn)測量要求，且接收衛(wèi)星信號和來自基準(zhǔn)站點的差分信息穩(wěn)定，能一直保證在固定接收狀態(tài)，無需為基準(zhǔn)站和移動站失鎖擔(dān)心，其點位精度完全能達到1∶500圖根控制測量的要求，能很好地滿足線路和工程測量。就三種校正方法作比較，小范圍內(nèi)使用單點校正，測量點位的平面精度比其他兩種校正方法都要精確。

［1]李英冰，徐紹銼.利用RTK進行數(shù)字化測圖的經(jīng)驗總結(jié)［J].全球定位系統(tǒng)，2005，30（5）：30－34.

［2]蔡文惠，謝峰震.RTK技術(shù)實際應(yīng)用優(yōu)劣及其質(zhì)量控制探討［J].科技咨詢導(dǎo)報，2007（5）：47－50.

［3]張 東，梁 勇，劉紀(jì)平，等.RTK技術(shù)在控制測量與大比例尺測圖中的應(yīng)用研究［J].全球定位系統(tǒng)，2010，35（4）：31－34.

［4]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理與應(yīng)用［M].武漢：武漢大學(xué)出版社，1998.