GPS RTK測量的誤差分析

李艷華，王 輝

(寧安市水務(wù)局，黑龍江寧安157400)

1 概述

GPS RTK(Real Time Kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))能夠適時(shí)提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果。目前，GPS RTK技術(shù)主要用于地形測量的碎步點(diǎn)采集、施工放樣等。由于影響GPS測量質(zhì)量的因素很多，分析RTK測量在工程測量中產(chǎn)生誤差的原因，采取有效措施減少各種不利因素的影響，無疑對提高測繪成果的質(zhì)量會(huì)大有好處。

2 誤差

2.1 GPS RTK觀測中存在的誤差種類

GPS RTK觀測中存在的誤差主要有:

1)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。包括星歷誤差，衛(wèi)星鐘誤差，相對論效應(yīng)等。

2)與傳播途徑有關(guān)的誤差。包括信號(hào)的傳輸，電離層延遲，對流層延遲、多路徑傳播產(chǎn)生的周跳等。

3)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差，主要是接收機(jī)誤差。鐘差，天線相位中心的偏差等。

2.2 GPS TRK觀測中存在的誤差對測量的影響

對測量的影響包括4個(gè)方面:

2.2.1 作業(yè)的環(huán)境影響

在GPS RTK測量過程中，作業(yè)環(huán)境的影響是非常大的?；贕PS系統(tǒng)的原理，接收機(jī)收到來自不同衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，對準(zhǔn)確定位起到絕對性的作用。其中最有威脅的是物體的遮擋。如山體、建筑物、樹冠等等，因此，良好的作業(yè)環(huán)境，成為不可忽視的條件。

2.2.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響

WGS－84坐標(biāo)系到地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算，這時(shí)RTK測量實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)提供坐標(biāo)和高程的重要環(huán)節(jié)，而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定誤差是RTK作業(yè)的主要誤差源之一。

2.2.3 數(shù)據(jù)通信傳輸

RTK作業(yè)的特點(diǎn)和優(yōu)勢在于操作靈活，作業(yè)半徑較大。但是對數(shù)據(jù)通訊的信號(hào)依賴程度較高，由于數(shù)據(jù)信號(hào)的衰減問題，也會(huì)使測量成果受到影響。

2.2.4 人為因素影響

RTK作業(yè)人為因素會(huì)帶來直接的影響，重要的是測量人員要進(jìn)行必要的培訓(xùn)，增加熟練程度，正確進(jìn)行操作。如:基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)要輸入準(zhǔn)確，流動(dòng)站采集數(shù)據(jù)時(shí)接收機(jī)天線要保持垂直，否則會(huì)降低測點(diǎn)精度，觀測時(shí)間要在較好的時(shí)間段進(jìn)行等。

3 堅(jiān)守誤差的應(yīng)對措施

堅(jiān)守誤差應(yīng)對的措施包括6個(gè)方面:

3.1 轉(zhuǎn)換參數(shù)

目前求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，通常采用的是七參數(shù)法和三參數(shù)法，無論采取哪種方法，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)當(dāng)考慮以下3個(gè)方面:

1)已知公共點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇在測區(qū)的四周及中心。均勻分布，位置合適，能有效控制測區(qū)內(nèi)的測量精度。

2)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度與選用的已知點(diǎn)坐標(biāo)精度密切相關(guān)，參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知點(diǎn)WGS—84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)都需要具有滿足測量需要的較高精度。

3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度和準(zhǔn)確性，應(yīng)進(jìn)行必要的檢核。

綜合以上，各種產(chǎn)生誤差和影響RTK測量的因素，應(yīng)該在實(shí)際的GPS作業(yè)中加以充分的重視，采取必要的措施來避免和減少誤差影響。

3.2 數(shù)據(jù)通訊

數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件比較復(fù)雜，在RTK作業(yè)中一方面要采取措施減小傳輸信號(hào)的衰減影響，一方面要增強(qiáng)通訊的能力。一般情況下應(yīng)考慮采取以下4點(diǎn)措施:

1)提高基準(zhǔn)站天線架設(shè)的高度。

2)使用高增益天線。

3)流動(dòng)站到基準(zhǔn)站的距離要在合理范圍內(nèi)。

4)必要時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的暢通，是RTK作業(yè)取得成功的基礎(chǔ)。

3.3 基準(zhǔn)站設(shè)置的作業(yè)環(huán)境

RTK測量，基準(zhǔn)站的設(shè)置非常重要，將直接影響到RTK測量的質(zhì)量。為避免多路徑效應(yīng)的影響，基準(zhǔn)站的設(shè)置要遠(yuǎn)離大功率無線電臺(tái)，變電所、高壓線等，遠(yuǎn)離無線電發(fā)射源(如電臺(tái)、電視臺(tái)、微波站等)，附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件(如大型建筑物等)。

基準(zhǔn)站的設(shè)置應(yīng)有利于測區(qū)工作的開展，基準(zhǔn)站位置應(yīng)視野開闊，交通方便?；鶞?zhǔn)站及數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)射天線必須具有一定高度。

基準(zhǔn)站作業(yè)受到周圍環(huán)境干擾影響時(shí)，會(huì)對流動(dòng)站測量產(chǎn)生直接的影響，甚至無法固定。此時(shí)應(yīng)及時(shí)改變RTK作業(yè)頻率或遷站。

3.4 檢測

為避免RTK測量結(jié)果出現(xiàn)粗差，RTK作業(yè)時(shí)必須對測量結(jié)果進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)方法包括3個(gè):

1)是對已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢測。

2)不同的基準(zhǔn)站對同一點(diǎn)進(jìn)行檢測。

3)不同的流動(dòng)站對同一點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)檢測。

3.5 校核

由于GPS RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在同一測區(qū)，可能會(huì)有相同的GPS接收機(jī)在同時(shí)工作。RTK測量工作中可能會(huì)接收到其他的GPS信號(hào)，此時(shí)也能進(jìn)行測量和固定，但是可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的測量結(jié)果。應(yīng)注意外部其他測量信息的影響，避免錯(cuò)誤發(fā)生。一般情況下測量手簿會(huì)有短暫信息提示，測量工作中應(yīng)及時(shí)利用已知點(diǎn)進(jìn)行檢查校核。

3.6 人為因素

RTK測量作業(yè)人員應(yīng)該進(jìn)行專門培訓(xùn)，流動(dòng)站測量作業(yè)時(shí)，要集中精力，如果采集數(shù)據(jù)的瞬間不是固定解，記錄的測點(diǎn)數(shù)據(jù)精度就不可靠。采集數(shù)據(jù)時(shí)要保持接收機(jī)天線的垂直，否則會(huì)降低測點(diǎn)精度。

4 結(jié)語

GPS RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在控制測量、數(shù)字地形測圖、工程放樣等測繪領(lǐng)域是測繪技術(shù)起到了革命性的發(fā)展，機(jī)打地提高了工作效率和質(zhì)量?？偨Y(jié)GPS RTK在工作中存在的問題，可以使RTK技術(shù)的應(yīng)用更加完善。

［1］ 安忠得，陳光宇，李新立.基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的GPS RTK系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2007，35(3):169.

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［3］ 許兆華，李紅，劉文.GPR RTK技術(shù)在依蘭丹青河電站測量中的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2007，35(5):200.