06-GPS RTK测量成果的精度估计和应用探讨
GPS-RTK测量成果的精度估计和应用探讨
摘要：本文主要结合GPS-RTK平面控制和高程测量的技术要求，对GPS-RTK测量成果的精度以及误差处理作了探讨。
关键词：GPS-RTK；测量；精度；误差
RTK实时动态差分法是一种新的常用的GPS测量方法，相较于静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度不同，RTK能在野外实时得到厘米级定位精度。由于速度快、精度高，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了便利，极大地提高了外业作业效率。
1.RTK平面控制测量主要技术要求
表1RTK平面控制测量主要技术要求
等级相邻点间
平均距离
(m) 点位中
误差
(cm)
边长相对
中误差
起算点等级流动站到单
基站间距离
(km)
测回数
一级≥500 ≤±5 ≤1/20000 四等及以上≤5 ≥4
二级≥300 ≤±5 ≤1/10000 一级及以上≤5 ≥3
三级≥200 ≤±5 ≤1/6000 二级及以上≤5 ≥2
（1）测区坐标系统参数的获取
RTK测量前，一般先采用静态相对定位方法建立了控制网，各控制点均有WGS －84及当地坐标系坐标，可直接用来计算转换参数。转换参数的求解，应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。转换时应根据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行多种点组合方式分别计算和优选。不得采用现场点校正的方法求解转换参数。
（2）基准站的技术要求
自设基准站如需长期和经常使用，宜埋强制对中的观测墩。自设基准站应设在高一级控制点上。用电台传输数据时，基准站宜选择在测区相对较高的位置。用移动通信进行数据传输时，基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。选择无线电台通讯方法时，应按约定的工作频率进行数据链设置，以避免串频。应正确设置随机软件中对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等。应正确设置基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。
（3）流动站的技术要求
网络RTK 测量流动站应在有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心的通讯。用数据采集器设置流动站的与当地坐标的转换参数，设置与基准站的通讯。RTK测量流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，当长时间不能获得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作。每次观测之间流动站应重新初始化。作业过程中，如出现卫星信号失锁，应重新初始化，并经重合点检测合格后，方能继续作业。每次作业开始前或重设基准站后，，均应进行一个以上已知点的检核，平面坐标较差不应大于7cm。RTK平面控制点测量平面坐标转换残差不大于±2cm。数据采集器设置控制点的单次观测的平面收敛精度不应大于±2cm。RTK 平面控制点测量流动站观测时应采用三脚架对中、整平，每次观测历元数应不少于20个，采样间隔2～5s，各次测量的平面坐标较差应不大于±4cm。应取各次
测量的平面坐标中数作为最终结果。进行后处理动态测量时，流动站应先在静止状态下观测10～15min，然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。
2.GPS-RTK高程控制测量技术要求
表2 GPS－RTK高程控制测量主要技术要求
大地高高程中误差
(cm) 与基准站的距离
（km）
观测次数起算点等级
≤±3cm ≤5 ≥3 四等水准及以上
GPS－RTK高程控制测量基准站、流动站技术要求参见上述GPS－RTK平面控制测量的相应要求。
RTK控制点高程的测定，是将流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。流动站的高程异常可以采用数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等获取。当采用数学拟合方法时，拟合的起算点平原地区一般不少于6点，拟合的起算点点位应均匀分布于测区四周及中间，间距一般不宜超过5km，地形起伏较大时，应按测区地形特征适当增加拟合的起算点数。当测区面积较大时，宜采用分区拟合的方法。RTK高程控制点测量高程异常拟合残差及设置高程收敛精度应≤±3cm。RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三脚架对中、整平，每次观测历元数应不少于20个，各次测量的高程较差应小于±4cm要求后取中数作为最终结果。当采用似大地水准面精化模型内插测定高程时，似大地水准面模型内符合精度应小于±2cm。如果当地某些区域高程异常变化不均匀，拟合精度和似大地水准面模型精度无法满足高程精度要求时，可对RTK测量大地高数据进行后处理或用几何水准测量方法进行补充。
3.GPS-RTK测量成果的精度分析和误差处理
RTK测量系统的构成，主要包括GPS接收设备、数据传输系统、支持实时动态测量的软件系统三部分。当基准站为多用户服务时，应采用双频GPS接收机，且其采样率应与用户站接收机采样率最高的相一致。数据传输设备，要充分保证传输数据的可靠性，其频率和功率的选择主要决定于用户站与基准站间的距离，环境质量，数据的传输速度。软件系统的质量与功能，对于保障实时动态测量的可行性，测量结果的精确性与可靠性，具有决定性的意义。以测相伪距为观测量的实时动态测量，其主要问题仍在于，载波相位初始整周未知数的精密确定，流动观测中对卫星的连续跟踪，以及失锁后的重新初始化问题。
（1）网络RTK定位中误差的分类及处理方法
表3网络RTK定位中误差的分类及处理方法
误差源误差项误差处理
与接收机测站有关的误差接收机钟差单点定位求出概略钟差，星间求差消除
接收机天线相位偏差参数改正
固体潮改正基线长度<100km忽略;>100km模型改正
大洋负荷改正离海岸线距离>1000km忽略；<1000km模型改正地球自转改正模型改正
与卫星有关的误差卫星钟差星历中参数模型改正，多基准参数估计，测站间求
差消除
卫星轨道误差多基准参数估计、线性组合消除，精密星历
天线相位偏差发射前测定，直接进行改正
相对论效应发射前人为调整
与信号传播有关的误差对流层延迟模型改正，多基准参数估计
电离层延迟模型改正，无电离层组合，多基准参数估计多路径效应抑径圈，好的观测条件
（2）检校仪器达到标称精度
GPS网络RTK技术可应用于一、二级导线、图根导线测量和图根高程测量。在做图根点和导线点时尽量使用脚架最起码也要用三角对中杆，以保证对点误差最小化。
（3）RTK外业转换参数选择
四参数坐标转换方法由三维空间的坐标转换转化为二维平面的坐标转换，避免了由于已知点高程系统不一致而引起的误差。该方法进行平面点位转换,高程和平面点位的转换是分开进行的,因此高程误差不会传播给平面点位，而平面位置的误差也不会影响到高程的转换精度。值得注意的是当使用一个或两个地方点计算参数时，作为计算的转换参数仅对于点的附近区域是有效的。
七参数坐标转换方法计算转换参数能够保持GPS测量的精度，只要地方坐标足够精密(包括高程)，能适用任何区域。
（4）平面校正控制点的选择
在测区外围选取分布均匀的四等及四等以上GPS点4～5点作为平面校正控制点，若测区面积大于20平方公里，应在测区内部增加1～2点四等及四等以上GPS点作为平面校正控制点，确保平面校正控制点的点间距应不大于5公里，待测RTK控制点分布于校正控制点所包围的范围内，且距平面校正控制点的距离应不大于3公里。
（5）高程校正控制点的选择
在测区外围选取分布均匀的四等及其以上等级的高程点5～6点作为高程校正控制点，并在测区内部选择2～3点四等及其以上等级的高程点作为高程校正控制点。高程校正点的选择应反映测区地形起伏的情况，且高程校正控制点的点间距应不大于3公里，待测RTK控制点应分布于高程校正控制点所包围的范围内。参考文献：
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