GPS-RTK多點校正模式精度探究

李念尚

摘要：本文介紹了RTK（Real-Time-Kinematic）定位技術的原理及其系統構成，并根據構成其系統分析其誤差的來源及降低誤差影響應采取的相關措施。GPS-RTK常用的校正方法有單點校正、多點校正以及參數校正，本文重點是通過分析GPSRTK在多點校正模式下不同因素對其觀測精度的影響，從而為實際測量任務提供參考。

關鍵詞：GPS-RTK；多點校正；影響因素；測量精度

1、引言：近年來，GPS- RTK技術憑借其高效率、實時性強、定位誤差不累積等特點，被廣泛應用于測繪生產中。雖然該技術非常的方便快捷，但因外界各種干擾因素及儀器設備誤差的影響，其在定位精度上存在一定的差距。本文主要是過研究分析GPS- RTK在采用多點校正模式時，不同的天氣、點間距及分布、基準站架設位置、周邊環境等不同因素下對其觀測精度的影響，從而為實際測量任務提供參考。

2、RTK（Real- Time- Kinematic）定位技術的原理

RTK（Real- Time- Kinematic）定位技術是以載波相位觀測量為依據的實時差分測量技術，它能夠實時地提供觀測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并且能夠達到厘米級精度。實時動態測量的基本思想是，在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見的GPS衛星進行連續地觀測，并將其觀測數據，通過無線電傳輸設備，實時的發送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位的原理，實時的計算并顯示用戶站的3維坐標及其精度。由于它具有不受地形影響，綜合測繪能力強，作業集成化程度及自動化程度高等特點，在現代測量行業中已相當普及，正在逐步代替傳統的測量技。

3、RTK測量系統的構成

RTK測量系統主要包括三個部分：

（1）GPS接收設備。RTK測量系統中，至少包含兩臺接收機，分別安置在基準站和用戶站上。作業期間，基準站的接收機應連續的跟蹤全部可見GPS衛星，并將觀測數據通過數據傳輸系統實時地發送給用戶站。

（2）數據傳輸系統。數據傳輸系統也稱數據鏈，由基準站的發射臺與用戶站的接收臺組成，它是實現動態測量的關鍵設備。數據傳輸設備，要充分保證傳輸數據的可靠性，其頻率和功率的選擇主要決定于用戶站與基準站間的距離、環境質量、數據的傳輸速度。

（3）支持實時動態測量的軟件系統。實時動態測量的軟件系統應該具有快速解算，或動態快速解算整周未知數；根據相對定位原理，采用適當的數據處理方法實時解算用戶站在WGS- 84中的三維坐標；根據已知轉換參數，進行坐標系統的轉換；解算結果質量的分析與評價；測量結果的顯示與繪圖等功能。

4、RTK測量誤差分析

根據誤差的性質分類的話，可以分為系統誤差與偶然誤差兩類。

系統性誤差主要包括衛星的軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差以及大氣折射的誤差等。為了減弱和修正系統誤差對觀測結果的影響，一般根據系統誤差產生的原因采取不同的措施，其中包括：

（1）引入相應的未知參數，在數據處理中聯同其他未知參數一并解算；

（2）建立系統誤差模型，對觀測量加以修正；

（3）將不同觀測站，對相同衛星的同步觀測值求差，以減弱或消除系統誤差的影響。

偶然誤差，主要包括信號的多路徑效應引起的誤差和觀測誤差。

目前減弱多路徑影響的主要措施有：

（1）安置接收機天線的環境，應避開較強的反射面，如水面，平坦光滑的地面和平整的建筑物表面等

（2）選擇造型適宜且屏蔽良好的天線，如采用扼流圈天線等

（3）適當延長觀測時間，削弱多路徑效應的周期性影響（4）改善GPS接收機的電路設計，以減弱多路徑效應的影響

5、RTK多點校正測量實施

RTK測量校正模式主要有單點校正、多點校正以及參數校正。本文主要是以徠卡GS15型號GPS在進行RTK測量，使用多點校正模式時，分析不同因素對其觀測精度的影響，從而采取相關措施來滿足不同精度的測量需求。

使用徠卡GS15進行GPS- RTK測量時，首先要架設基站，使用測量控制手薄，進行儀器基站連接，基站可以架設在已知點上也可以在任意點進行架設?；具B接完成后，打開流動站，再進行流動站的儀器連接，當儀器連接完成，并獲得固定解后，開始對儀器進行多點校正。此時，應新建工程文件選擇正確的坐標系，填好正確的當地工作地點的中央子午線，然后點擊確定工程建立完畢。 再做轉換參數，在移動站固定解的狀態下采集多個控制點坐標，然后點”配置”里面的求轉換參數，把控制點的已知坐標輸入和剛剛采集的點的坐標一一對應輸入手簿里面，在精度都可以的情況下，點擊計算——保存，找一個控制點檢驗一下沒有問題即可開始工作。

實驗中，通過在不同天氣條件下進行觀測、變換基站架設位置及環境、選用不同的控制點（變換控制點個數、控制點分布情況、控制點點位精度等級、控制點間距、控制點距基準站間距等因素）進行多點匹配，獲取了大量的觀測數據，并通過與已知點位進行對比分得到了一些初步結論。

結論：GPS- RTK測量進行多點校正時，要選擇天氣晴朗，無云層遮擋時衛星信號較好；架設基準站時，要架設在測區內地勢較高，視野開闊，最好是點位已知的控制點上，并能均勻控制測區范圍；參予計算的控制點原則上至少要用兩個或兩個以上的點，且用于匹配校正的控制點應選擇等級的較高，均勻分布在控制范圍，距離基準點不要大于5km。綜上，應根據測區內已有控制點的情況結合測量任務精度要求，合理選擇基準站及使用的校正點的位置，來完成測量任務。