劉勇志

關(guān)于RTK測量的方法與精度試驗(yàn)的分析

劉勇志

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0五隊(duì) 湖南湘西 416000）

RTK技術(shù)能夠在GPS定位技術(shù)中實(shí)施動態(tài)測量，是定位技術(shù)的一項(xiàng)質(zhì)的飛躍。RTK技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中采用載波相位動態(tài)實(shí)時差分的測量方法，能夠在野外測量中將精度確定在厘米級別，因此，RTK測量法應(yīng)用廣泛。本文首先介紹了RTK測量的基本原理，然后對RTK測量的方法與精度試驗(yàn)進(jìn)行了分析，并對提升RTK測量精度的方法進(jìn)行了探究。

RTK技術(shù)；測量；精度試驗(yàn)

1 引言

現(xiàn)如今，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，在工程建設(shè)、地籍測繪等多個方面，RTK測量技術(shù)都得到廣泛應(yīng)用，其具有高效性、實(shí)效性強(qiáng)以及精度高等應(yīng)用優(yōu)勢，有利于提高測量效率和質(zhì)量，因此對其進(jìn)行詳細(xì)探究意義重大。

2 RTK測量的基本原理

RTK測量是以基準(zhǔn)站作為測量的中心，然后以其他流動的站點(diǎn)作為移動的基準(zhǔn)站進(jìn)行相對定位的測量。GPS在定位的過程中采用的是WGS-84的坐標(biāo)系，但是在生產(chǎn)的過程中一般都是以地方上的坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)備的生產(chǎn)，由于坐標(biāo)系的不同，在進(jìn)行測量時就需要轉(zhuǎn)換測量系統(tǒng)的參數(shù)，才能夠在相應(yīng)的坐標(biāo)系中找到測量點(diǎn)的坐標(biāo)。在測量的過程中，一般將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)作為已知的數(shù)據(jù)，然后對基準(zhǔn)站與流動站之間采用同一個衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，將測量的數(shù)據(jù)以及觀測到的信息通過無線電波傳播，傳輸?shù)搅鲃诱局?，流動站在接收到?shù)據(jù)之后，就會對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，最后顯示測量點(diǎn)在地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，這就是整個測量的工作原理，通過這種方法，RTK能夠測量出每一點(diǎn)的坐標(biāo)。其工作原理如圖1所示。

圖1 RTK工作原理圖

3 RTK精度可靠性試驗(yàn)方法

3.1 用靜態(tài)測量結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)

通常情況下，RTK測量起算數(shù)據(jù)的高級控制網(wǎng)可以通過GPS靜態(tài)獲得。為了檢驗(yàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、RTK測量過程以及數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性，可以將已知點(diǎn)納入測量鏈中進(jìn)行檢測，這種檢測方式可以再任何情況下使用。在實(shí)際應(yīng)用中，需要在布測控制網(wǎng)時使用靜態(tài)GPS或者全站儀測量多個控制點(diǎn)，然后對這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較核對，這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并改正。

對某地采用Leica GPS1200系統(tǒng)進(jìn)行測量。在已知點(diǎn)5～15km范圍內(nèi)，隨機(jī)選定4個點(diǎn)，并且與已知點(diǎn)同步采用靜態(tài)模式測量。對于靜態(tài)測量結(jié)果?？梢圆捎肔GO4.0軟件以及TGO1.60軟件進(jìn)行分析處理，處理結(jié)果與RTK實(shí)際測量結(jié)果如表1所示。

表1 RTK與靜態(tài)測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（單位：cm）

通過對上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，無論采用平面定位方式還是高程定位方式，使用RTK技術(shù)，嚴(yán)格依據(jù)測量規(guī)范進(jìn)行測量，測量結(jié)果能夠達(dá)到cm級精度。在本次測量中，較差中誤差分別為3.3cm與3.8cm，測量精度比較高，符合RTK測量cm級精度要求。

3.2 用全站儀進(jìn)行試驗(yàn)

使用Topcon3002全站儀，在測量區(qū)域內(nèi)，運(yùn)用導(dǎo)線測量方法，嚴(yán)格依據(jù)一級導(dǎo)線測量要求，對47個控制點(diǎn)進(jìn)行控制點(diǎn)。將一級導(dǎo)線成果作為真值，對RTK點(diǎn)的平面坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析，平面點(diǎn)位中誤差的計(jì)算方式為：

全站儀測量精度比較高，在嚴(yán)格依據(jù)測量規(guī)范進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上，其檢驗(yàn)見過一般可以作為可靠值，因此，測量數(shù)據(jù)可以作為RTK平面點(diǎn)位精度。為了有效驗(yàn)證RTK測量精度，在沒有控制點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，可以使用全站儀測距的方式，嚴(yán)格依據(jù)Ⅰ級測距精度要求，檢測RTK兩點(diǎn)間邊長32條，邊長較差的中誤差的計(jì)算方式為：

上述計(jì)算數(shù)據(jù)即為RTK的兩點(diǎn)間邊長的中誤差，若平均邊長為314m，則邊長相對中誤差的計(jì)算方式為：

綜上所述，在實(shí)際測量工作中，如果RTK滿足《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T73—2010）中的各項(xiàng)作業(yè)要求，則可以替代相應(yīng)等級的常規(guī)導(dǎo)線測量。

3.3 雙基站或多基站試驗(yàn)檢測

在測量區(qū)域內(nèi)，同時建立2個以上的基準(zhǔn)站，對于每個基準(zhǔn)站，均需要采用不同的頻率發(fā)送并改正數(shù)據(jù)，使用變頻開關(guān)在流動站有選擇性的接收各個基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)，得出多個解算結(jié)果，然后對解算結(jié)果進(jìn)行比較分析，即可獲得測量質(zhì)量狀況。采用這種試驗(yàn)檢測方法能夠在不同時段兩次架站，但是其工作效率較低，因此沒有得到廣泛應(yīng)用。

為了有效提升RTK測量精度，在同一測量區(qū)域，可以建立多個固定的基準(zhǔn)站點(diǎn)，然后對換參數(shù)以及基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一求解。在實(shí)際測量過程中，對于同一待測點(diǎn)，可以在多個基準(zhǔn)站對測量點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測量，然后在限差范圍內(nèi)求均值。在有條件的單位或地區(qū)內(nèi)，可以分別同時建立多個基準(zhǔn)站點(diǎn)架基準(zhǔn)站，在實(shí)際測試過程中，同一臺流動站只需要改變各個基準(zhǔn)站發(fā)射頻道，就能夠準(zhǔn)確測出不同基準(zhǔn)站的同一點(diǎn)的坐標(biāo)。通過這種試驗(yàn)測試辦法，能夠有效提高RTK測量精度。

4 提高RTK測量精度的措施

4.1 各站點(diǎn)位置及工作時段的選擇

①基準(zhǔn)站位置的選擇。為了保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，基準(zhǔn)站周圍最好沒有遮蔽物和無線電波的干擾，因此，在基準(zhǔn)站一般選在高層的樓頂或者是地勢較高的地方，且沒有電臺等發(fā)射無線電波的位置。②流動站位置的選擇。流動站的位置選擇也要盡量避免無線電發(fā)射區(qū)域、且地理位置較高的區(qū)域。除此之外，流動站還需要注意工作方式的選擇。假如說是測量控制點(diǎn)的位置，為了確保控制點(diǎn)的精度，最好選用三腳架工作方式。③工作時段的選擇。在每一個時間段，接收到的衛(wèi)星信號不同，因此，在進(jìn)行測量作業(yè)時，要對衛(wèi)星所處的位置進(jìn)行估算，確保能夠接受到足夠的衛(wèi)星信號的數(shù)量且信號強(qiáng)度好。

4.2 多基段、多時段測量

為了提高精度，可以在同一個觀測區(qū)內(nèi)建立多個基準(zhǔn)站點(diǎn)，并對這些站點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取，然后對觀測區(qū)內(nèi)的同一個觀測點(diǎn)，用不同的基準(zhǔn)站點(diǎn)和轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行測量，并且對這些測量的坐標(biāo)進(jìn)行對比。在誤差允許范圍內(nèi)，可以取中間值，或者是對同一個測量點(diǎn)在不同時段進(jìn)行測量，這樣測量結(jié)果如果誤差大，就說明測量結(jié)果不正確。再次進(jìn)行測量，同樣也可以取中間值的辦法確定觀測點(diǎn)的坐標(biāo)，比如：在進(jìn)行某公司的一個物流區(qū)的建設(shè)過程中采用RTK測量，在測量中部選取測量點(diǎn)，將已知點(diǎn)架設(shè)在3～4km之間，在參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后在水平上的最大差距為2.1cm，垂直方向上的最大差距為0.7cm，為了提高精度，觀察時間大于1min，而且在不同時間段測量2次，在誤差范圍內(nèi)求取平均值這樣就將精度誤差進(jìn)一步縮小，水平方向縮小為1.5cm，垂直方向上縮小為0.5cm，這樣測量值更加精確。

4.3 加強(qiáng)觀測中的校核

①已知點(diǎn)檢核比較法：在布設(shè)控制網(wǎng)時，可以使用靜態(tài)GPS或者全站儀，盡量多的測量控制點(diǎn)，然后對控制點(diǎn)測量坐標(biāo)進(jìn)行比較核對，及時發(fā)現(xiàn)問題并整改。②重測比較法：每次初始化成功后，首先對1～2個已測過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測量，確定沒有誤差后，再使用RTK進(jìn)行測量。③電臺變頻實(shí)時檢測法：在測區(qū)內(nèi)建立多個基準(zhǔn)站，在各個基準(zhǔn)站，均采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收各個基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷測量精度。

5 結(jié)語

綜上所述，與常規(guī)測量和靜態(tài)的GPS測量相比，RTK測量精度比較高，作業(yè)效率高，是傳統(tǒng)測量作業(yè)方法的一大革新?，F(xiàn)如今，RTK測量技術(shù)已經(jīng)逐漸得到廣泛應(yīng)用，RTK技術(shù)將不斷完善，通過采用全方位的質(zhì)量保障措施，其測量成果精度將進(jìn)一步提高。

[1]王曉，高偉，張帥.GPS RTK測量精度的影響因素研究與實(shí)驗(yàn)分析[J].全球定位系統(tǒng)，2010（04）：26～30.

[2]張振軍，楊德安，楊建，等.GPS RTK測量精度定位與質(zhì)量控制方法[J].地理空間信息，2011（05）：44～46.

[3]張雷.影響RTK平面控制測量精度因素分析與可靠性試驗(yàn)研究[J].科技致富向?qū)В?011（09）：228.

P228.4

A

1004-7344（2016）27-0195-02

2016-9-2

劉勇志（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事測繪等工作。