GNSS-RTK技術在工程測量中的精度分析

■周紅亮

（云南圣周偉業空間科技有限公司云南昆明650000）

GNSS-RTK技術在工程測量中的精度分析

■周紅亮

（云南圣周偉業空間科技有限公司云南昆明650000）

GNSS技術憑借自身的技術優勢，在人類生產與生活中得到了越來越廣泛的應用，技術的完成度不斷提升，作為GNSS技術的重要組成部分--以GNSS網絡為基礎的RTK技術，隨著發展程度日益深化，其在人類測繪活動中扮演著越來越重要的角色。對GNSS-RTK技術精度進行科學分析，將有助于進一步提升GNSS-RTK在地理測繪中作用，實現測繪勘察活動的科學性與高效性。本文充分結合現階段GNSS-RTK技術測量情況，以測量精度的影響因素為出發點，全面分析了GNSS-RTK技術的精度控制措施。

GNSS-RTK 精度分析 測量控制 方法途徑

GNSS即全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System）的英文簡稱，涵蓋了世界范圍所有的衛星導航體系，美國的GNSS-RTK技術、歐洲的伽利略技術以及我國自主研發的北斗導航體系都是以全球導航衛星系統為基礎。為了滿足生產生活的客觀需要，GNSS從誕生的第一天開始就是一個復合的系統工程，是涵蓋多個技術體系與技術接入端口的綜合星座體系。GNSS-RTK技術作為GNSS導航系統發展的新階段，隨著信息技術的不斷創新，生產力的迅猛發展，GNSS-RTK技術的應用條件日益成熟，逐漸被大量應用于社會生活的各方各面，成為促進社會生產、改善人類生活的重要工具。

1　GNSS-RTK技術概述

1.1GNSS-RTK的技術原理

RTK即實時動態差分法的英文縮寫。作為一種分析方法，RTK以測量數值的動態變化為基礎，借助于多種技術手段實現地理位置的準確定位與科學分析。能夠根據測繪點提供的數據及時提供各地三維坐標，并將測量誤差控制在cm級別，最大限度的保證測繪結果的準確性與科學性。RTK技術體系下，地理測繪點將測繪信息以數據的形式，將大量的地理數據通過設置的數據傳輸體系進行測繪數據的快速傳輸，接收站則通過一定的邏輯算法將數據轉化為地理坐標與相關的地理信息，接收站不僅僅能夠實現測繪數據的迅速收集與高效匯總，還能在相關地理導航定位原理的幫助下，實現地理三維坐標的確認與實時監控，通過RTK技術的實時計算能夠將地理測繪站與接收站的定位信息進行對比，從而能夠在一定程度上保證地理測繪站與接收站工作的準確性，實現地理測繪信息的實時監測與有效運算（流程如圖1所示）。RTK作為GNSS技術發展的全新階段，將地理測量技術與數據收集、傳輸、處理技術高效的結合起來，將GNSS技術發展了一個全新的高度，極好的滿足了地理測量對于測量參數與地理坐標的準確性。

圖1　基于GNSS網絡RTK定位流程圖

1.2GNSS-RTK技術的測量精度

GNSS-RTK測量體系由GNSS數據接收裝置、信息傳輸裝置以及數據處理系統三部分組成，測量硬件與軟件體系之間的有效配合，極大程度上提升了地理信息測量的準確性，保證了測量精度。從實際情況來看，GNSS-RTK技術下能夠將地理測量平面準確度控制在10nm+2×10-6D的范圍之內，高度精度在20nm+2×10-6D的范圍之內，很好的保證了地理測量的準確性，極大的滿足了實際的生產與生活的需要[1]。在GNSS-RTK技術下，接受裝置所產生的誤差可以借助于相應的公式進行計算：，δ作為標準誤差，其單位為nm，a為固定誤差，單位為nm，b為誤差系數而d則為實際距離，在GNSS-RTK技術下，d（誤差實際距離）被大大降低，從而使得標準誤差縮小，最大限度的保證測量的結果接近地理實際。

1.3GNSS—RTK技術測量要求

在進行RTK技術測量之前，首先應當收集目標工程區域的高等級控制點的地心坐標、參心坐標、坐標系統轉換參數及高程成果等信息，以此進行完整的測量技術設計。RTK流動站點與基準站的作業距離不宜過遠，在半徑10KM的范圍之內效果最佳。依據測量區域的具體情況，可以不同高度的發射天線，架設一定數量的中繼站以延長信息的傳播距離。

2　GNSS-RTK技術的工程測量誤差

2.1GNSS網絡系統誤差

受衛星軌道、衛星鐘等因素的影響，GNSS網絡系統本身存在一定的誤差，對RTK技術測量數據會由一定的影響。

2.2技術信息轉換誤差

GNSS—RTK測量需要事先準備充分的數據信息，受人為因素的影響，在求解WGS—84到測量區坐標系之間的準換參數時，期間待測點的坐標信息存在一定的轉換誤差，控制點的選取對整個數據的轉換影響是較為明顯的。此外，整周模糊度及動態基線的解算對RTK的測量精度都有重要影響，其結算方法是直接應用于RTK軟件系統，儀器設備開發者的操作嚴謹與否直接數據的準確性高低[3]。

2.3地域環境誤差

GNSS—RTK進行工程測量需要良好的無線傳播信號，電離層、對流層的折射誤差，電磁干擾都會影響信號的傳輸性能，尤其是在衛星信號不佳的山區，測量精度會出現較大的誤差。通過研究人員在甘肅部分地區實地考察總結，地域環境對信號的傳輸具有明顯的影響，相關數據如圖2所示。

序號 　項目名稱 　精度分類 　觀測點數目 　超限點數 　超限比例/% 1 　西和縣 　平面精度 　2560 　11 　0.42地形測量 　高程精度 　2560 　9 　0.35 2 　宕昌縣 　平面精度 　1047 　4 　0.38地形測量 　高程精度 　1047 　6 　0.57 3 　天水 　平面精度 　2420 　5 　0.21地形測量 　高程精度 　2420 　8 　0.33

3　GNSS-RTK技術工程測量質量控制

3.1遵循科學、使用原則

控制GNSS-RTK技術測量精度應用目標的實現，要充分體現科學性的原則，只有在科學精神、科學手段、科學理念的指導下，我們才能夠以現有的技術條件為基礎，實現控制GNSS-RTK技術測量精度的科學高效應用。地理信息測量工作作為人類利用自然，改造自然的第一步，相關信息的采集與應用必將經歷一個無到有，從小到大的過程。而這一過程的實現就需要市政相關部門雄厚資金與技術的支持，從實際來看，資金的穩定供應與否與技術的先進程度能夠直接影響到GNSS-RTK技術測量精度在地理測量工作中的表現，而控制GNSS-RTK技術測量精度在地理信息測量各種資金與技術投入的之中，占有著較高的比例。因而控制GNSS-RTK技術測量精度必須要遵循實用性的原則，最大限度的降低地理信息測量過程中GNSS-RTK技術測量精度的資金與技術成本，從而能夠將更多的資金利用與其他方面，有效提升整個土地管理品質，保證我國土地資源的科學高效應用，推動國民經濟的健康快速發展[2]。

3.2合理求解轉換參數

轉換參數對RTK技術測量影響重大，在測量作業中應當盡可能采用高等級的控制作為轉換控制點，通常情況下，平面控制點至少需要3個，高程控制點至少需要4個，控制點盡量均勻分布且覆蓋整個測量區域。參數轉換過程中，控制點應當保持相互位置關系精確的WGS—84坐標與目標坐標系坐標成果，保障轉換數據的準確性。

3.3RTK測量流程要嚴格規范

RTK技術作業應當遵循相關的技術文件，如《全球定位系統實時測量（RTK）技術規范》（CH/T2009-2010）、《工程測量規范》（GB50026），相關要求如圖3、圖4所示。

3.4及時復核測量結果

及時、有效的復核是保證RTK技術測量數據準確性的重要措施，應當從作業前、作業中、作業后三個維度進行及時的數據復核。作業前，在已知控制點進行實時監測，實測坐標信息與已知坐標信息相符后再進行RTK技術測量；作業中的復核主要是指在同一監測點多次觀測或者在不同的控制點觀測部分重合點位信息；作業后復核要求及時將RTK測量數據與已知的數據信息進行比對，剔除有誤的信息，提升測量數據的精度[1]。

3.5注重設備儀器的檢修

GNSS—RTK接收機應當按照相關要求及時進行專業的檢測，嚴謹超標使用接收機。對接收機的硬件、軟件設備及時保養，尤其是長時間不用的設備，使用之前一定要做好設備的檢測。

圖3　GNSS—RTK平面控制測量精度要求

圖4　GNSS—RTK高程測量精度要求

4　結語

GNSS—RTK技術較之傳統的測繪技術具有顯著的優勢，精度更高、數據更全、更加省時省力，在現有技術水準的基礎上，通過對測量誤差的分析，有助于實際作業中更加行之有效的避免失誤，進一步優化相關的測量工作，促進工程更加科學的開展。

[1]高小六.GNSS-RTK在控制測量應用中的精度分析 [J].赤子：上中旬，2014 （12）.

[2]牛虎林.GNSS-RTK測量精度分析與質量控制 [J].甘肅科技2014（10）.

[3]劉子上，周小猛.GNSS-RTK技術在礦區控制測量中的應用 [J].科學與財富2014 （4）.

P258[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-328-2