黃甜

RTK控制測量的精度驗證

黃甜

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104）

GPS-RTK技術(shù)是測量技術(shù)發(fā)展的一個里程碑，它快速、高效的特點受到廣大測量工作者的青睞，同時節(jié)約了大量的測量成本。但其精度受到衛(wèi)星分布、差分距離、觀測時間、觀測環(huán)境等多方面的影響，存在不確定性，因而一般只能用于城市建設(shè)中低級控制點的測量。通過實驗測試不同因素對GPS-RTK應(yīng)用于控制測量的精度影響，分析該技術(shù)用于不同等級控制點測量的可行性。

GPS-RTK；控制測量；精度測試；全球定位系統(tǒng)

1 GPS測量控制點的背景及意義

GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)為現(xiàn)代測量技術(shù)的改進提供了很大的幫助，是現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。它因速度快、精度高等特點受到大量從事測繪工作人員的喜愛，在提高效率和縮短工期的同時大大降低了成本。但它也有一定的局限性，例如隨著作業(yè)范圍的增加，所得定位數(shù)據(jù)精度會逐漸變低，且基站需要經(jīng)常更換，這給測量工作帶來了一些不便。為了解決常規(guī)RTK的技術(shù)缺陷，達到大區(qū)域范圍內(nèi)厘米級、精度均勻、穩(wěn)定可靠的實時動態(tài)定位，網(wǎng)絡(luò)GPS技術(shù)應(yīng)運而生。運用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)隨時可求出地物點的空間三維信息，這樣既彌補了傳統(tǒng)測量將平面控制和高程控制相互分離作業(yè)模式的缺陷，又滿足了城市建設(shè)對快速、及時測量服務(wù)的需求。

但是GPS測量也有一些地方需要研究改進。在實際測量工作中，造成GPS信號降低的原因有很多。將對實際測量中遇到的相關(guān)影響因素進行精度測試，通過實驗獲取數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)，最后給出不同測量環(huán)境下GPS-RTK測量控制點所能滿足的精度等級的結(jié)論。

2 研究方法

通過實驗測試不同因素對GPS-RTK測量控制點精度的影響，分析該技術(shù)用于不同等級控制點測量的可行性。所采用的技術(shù)為GPS-RTK單點定位技術(shù)，通過外業(yè)測量獲取測量數(shù)據(jù)和進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，研究分析所得數(shù)據(jù)，從而得出觀測環(huán)境、觀測時間以及接收機到基站的距離等對GPS-RTK測量控制點準確度的影響。具體的實驗方法如下。

研究惡劣環(huán)境對GPS-RTK測量控制點精度的影響。用同一臺儀器進行觀測，可以重復(fù)觀測幾次。在觀測環(huán)境較差的地方，例如樓腳下、竹林中、高壓線下等，測量點位的三維坐標，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)所得數(shù)據(jù)分析每種環(huán)境下的測量精度，確定惡劣環(huán)境對GPS-RTK測量控制點精度等級的影響。

研究平滑的次數(shù)對GPS-RTK測量控制點的精度影響。用同一臺儀器進行觀測，將觀測時間設(shè)置為1 s、10 s、30 s、60 s、90 s，測量點位的三維坐標，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，研究平滑的次數(shù)對GPS-RTK測量控制點精度的影響。

研究GPS與基站的距離對于GPS測控制點精度的影響。用同一臺儀器進行觀測，改變接收機到基站的距離，測量點位的三維坐標，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)、比較、分析，得出結(jié)論。本實驗將設(shè)計三種不同的距離，距離基站1 km、10 km和20 km，在這三種距離下進行點位的三維坐標測量，獲得觀測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，研究GPS與基站的距離對于GPS測控制點精度的影響。

3 實驗分析

3.1 研究惡劣環(huán)境影響

在這個實驗中共設(shè)計8個控制點，其中2個點為良好環(huán)境下的控制點，2個點為樓腳下的控制點，2個點為高壓線下的控制點，2個點為竹林中的控制點。

經(jīng)過計算分析，在觀測環(huán)境良好的情況下，點位坐標的誤差在9 mm左右，說明在觀測環(huán)境良好的情況下，測量結(jié)果的精度更高。

不同環(huán)境下點位精度的統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 不同環(huán)境下點位精度圖

由圖1可以看出，在竹林和高壓線下點位精度最低，達到5 cm左右。這說明測量環(huán)境的改變對測量結(jié)果的精度產(chǎn)生了很大的影響，尤其是在高壓線下和叢林中，所得數(shù)據(jù)誤差比較大。

3.2 觀測時間對GPS-RTK測量控制點精度的影響

在外業(yè)測量過程中，將平滑的次數(shù)設(shè)計為1，10，30，60，90，多次觀測，獲取觀測數(shù)據(jù)，分析觀測時間對測量精度的影響。通過計算得出每個觀測時間下平均點位誤差大小，并用折線圖來表示，如圖2所示。

圖2 觀測時間與點位誤差關(guān)系圖

從圖2可以看出，當(dāng)平滑的次數(shù)從1～90依次增大的同時，對應(yīng)平面坐標點位誤差的差值發(fā)生了明顯的變化，這說明平滑次數(shù)的多少，也就是觀測時間的長短對GPS-RTK測量控制點的精度是有影響的。

3.3 移動GPS與基站的距離對測量控制點精度的影響

經(jīng)過計算分析，隨著距離增加，點位坐標的與坐標誤差都逐漸變大，這說明隨著與基站距離的增加，所得到的測量結(jié)果的精度在降低。將距基站距離與點位誤差的關(guān)系繪制出折線圖，如圖3所示。

值的注意的是，在距離增加的同時，GPS-RTK從開機到得到固定解的時間也在延長，當(dāng)距離增加到20 km的時候，等待固定解的時間最多可以達到半小時，這也是距離增加產(chǎn)生的影響，進而降低了最后的測量精度。

圖3 距基站距離對精度影響關(guān)系圖

4 總結(jié)與展望

本文通過三個實驗測試不同情況下GPS-RTK測量控制點的精度。在測試惡劣條件下GPS-RTK測量控制點精度的影響實驗中，得出了在實驗過程中觀測值的平面位置的點位誤差在5 cm左右，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，所以在實際測量過程中，在一般的惡劣環(huán)境下進行RTK測量時可以采用固定解的觀測值。

在測試觀測時間對GPS-RTK測量控制點精度的影響的實驗中，得出的結(jié)論是設(shè)定最佳平滑次數(shù)為1次，同時平滑次數(shù)在1～90之間的觀測精度在3 cm左右。第三個實驗移動GPS與基站的距離對GPS-RTK測量控制點精度的影響，得出在距離基站20 km以內(nèi)所得到的測量結(jié)果雖然有誤差但基本比較穩(wěn)定，在這個距離范圍內(nèi)的實驗可以給出的測量精度在5.5 cm以內(nèi)。

由于觀測環(huán)境與相關(guān)資料的有限，無法進行大規(guī)模的實驗進一步驗證結(jié)論的正確性。在今后的研究還需要更加深入地推進測試，為RTK控制測量精度提供更為可靠的結(jié)果。

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P228.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.047

2095－6835（2019）14－0106－02

黃甜（1986—），女，湖北武漢人，碩士，講師，研究方向為衛(wèi)星大地測量。

〔編輯：王霞〕