影響RTK精度的因素分析和研究

金猛 賀筱晶

摘 要：RTK技術(shù)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。常規(guī)的GPS測量方法有許多種，比如：靜態(tài)測量、動態(tài)測量、快速靜態(tài)等，這些測量都需要在測量之后再進(jìn)行一定的計(jì)算，才能夠得到厘米級別的精度。而RTK技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中采用了載波相位動態(tài)實(shí)時差分的測量方法，這種方法能夠在野外測量中將精度確定在厘米級別。該文就通過對RTK測量技術(shù)的原理進(jìn)行分析，找到影響RTK測量精度的因素，然后針對這些影響因素，提出了有效提高精度的措施。

關(guān)鍵詞：動態(tài)實(shí)時差分 測量技術(shù) GPS

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（c）-0041-02

1 RTK測量的基本原理

RTK測量是以測量的基準(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)，這樣由于坐標(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，然后將測量的數(shù)據(jù)以及觀測到的信息通過無線電波傳播，傳輸?shù)搅鲃诱局校鲃诱驹诮邮盏綌?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)。

2 影響RTK測量精度的因素分析

2.1 轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響

在進(jìn)行測量時，RTK采用的是WGS-84的坐標(biāo)系，但是測量的設(shè)備在生產(chǎn)的過程中采用的卻是地方性坐標(biāo)系，因此，在進(jìn)行測量時，需要對坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，單數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精確度會影響最后的測量結(jié)果，而轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解主要是受到轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)影響，也就是說在同一個測量區(qū)域內(nèi)，轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)的測量精度和控制點(diǎn)的分布都能夠影響到轉(zhuǎn)換參數(shù)值；在測量中RTK使用的WGS-84坐標(biāo)系中如果采用不同的方式獲取坐標(biāo)點(diǎn)，這樣在進(jìn)行計(jì)算的過程中得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)也不相同，從而影響RTK的測量精度。因此，在進(jìn)行測量時，采用的基準(zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)系中坐標(biāo)點(diǎn)的獲取方式要與求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時WGS-84坐標(biāo)系中坐標(biāo)點(diǎn)的獲取方式相同，這樣就可以消除系統(tǒng)誤差對RTK測量精度的影響。

2.2 衛(wèi)星信號的影響

采用RTK測量需要在基準(zhǔn)站和流動站之間最少能夠同時接到5顆相同衛(wèi)星發(fā)射的信號。因此，衛(wèi)星信號的數(shù)量和衛(wèi)星信號的分布也能夠影響RTK測量的精度。假如說衛(wèi)星信號的數(shù)量也多，則RTK能夠接受到更好的衛(wèi)星信號，這樣根據(jù)衛(wèi)星信號就可以進(jìn)一步精確RTK的測量精度，反之則會降低測量精度。假如說衛(wèi)星信號分布較佳，這樣也利于精確RTK測量精度。

2.3 RTK基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?/p>

在進(jìn)行測量時，需要將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息和基準(zhǔn)站的測量信息通過數(shù)據(jù)傳輸，傳輸?shù)搅鲃诱镜慕邮諜C(jī)上。在RTK中主要采用的是無線電數(shù)據(jù)傳輸，眾所周知，信號在傳輸?shù)倪^程中容易丟失數(shù)據(jù)或者是失真，因此，無線電信號傳輸也能夠影響RTK測量精度。無線電在傳輸?shù)倪^程中如果遇到高山、高樓或者是電磁波時，就會受到干擾，造成信號出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或者是數(shù)據(jù)的丟失，這樣都會影響以后數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算。

2.4 流動站工作方式的影響

流動站有兩種工作方式：對中桿工作方式和三腳架工作方式。其中對中桿工作方式簡單、易操作，具有實(shí)用性，缺點(diǎn)是天線不固定，這樣就會造成測量的精度誤差較大。三腳架工作方式在結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，但是具有良好的測量精度。在對測量精度要求高或者是進(jìn)行控制點(diǎn)測量時，一般都會采用三腳架的工作方式，這種方式能夠在復(fù)雜的條件測量出較為準(zhǔn)確的控制點(diǎn)位置。

2.5 其他因素的影響

除了上述影響因素外，RTK的測量精度還會受到其他因素的影響。比如：衛(wèi)星信號在傳輸?shù)倪^程中會受到電離層和對流層的影響，這樣也會在信號中出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)或者是數(shù)據(jù)丟失、錯位。另外流動站接收機(jī)和無線電發(fā)射器的電源也會影響RTK的測量精度。假如說電量不足，就會降低數(shù)據(jù)接收與發(fā)射的范圍，這樣就會產(chǎn)生異常的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，失去測量的真實(shí)性。

3 提高RTK測量精度的措施

通過以上的分析，可以知道影響RTK測量精度的因素，下面就針對以上的影響因素提出了有效提高RTK測量精度的措施。

3.1 合理的求解轉(zhuǎn)換參數(shù)

在進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解時，盡量選取平分在整個觀測區(qū)的轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)，且要求控制點(diǎn)分布較為均勻、等級高，這樣可以有效地提高測量的精度。假如說在整個的觀測區(qū)中不能夠找到數(shù)量足夠且有效的控制點(diǎn)時，最好不要盲目地進(jìn)行測量，可以先設(shè)定轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)，然后再設(shè)定基準(zhǔn)站點(diǎn)，等兩者都確定好后，再采用靜態(tài)的方式對測量點(diǎn)進(jìn)行測量，求出WGS-84坐標(biāo)系和地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)。

另外在求解完轉(zhuǎn)換參數(shù)之后，需要對該參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。在其他的控制點(diǎn)上采用RTK對該點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測量，然后比測量的精度，這樣通過對比選取精度較好的測量點(diǎn)，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，而且再次進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過反復(fù)的驗(yàn)證與求解，最終確定最佳的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.2 各站點(diǎn)位置及工作時段的選擇

首先，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。其次，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。最后，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。

3.3 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，然后對這些測量的坐標(biāo)進(jìn)行對比，假如說在誤差允許范圍內(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，然后再次進(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)行上海外高橋的一個物流區(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3～4 km之間，在參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后在水平上的最大差距為2.1 cm，垂直方向上的最大差距為0.7 cm，為了提高精度，觀察時間大于1 min，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1.5 cm，垂直方向上縮小為0.5 cm，這樣測量值更加精確。

4 結(jié)語

該文通過對RTK精度測量的理論進(jìn)行分析，了解RTK測量的原理和觀測的方法，研究能夠影響RTK測量精度的因素，然后針對這些影響因素，提出了有效提高RTK測量精度的措施。

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