淺談影響GPSRTK測量精度的決定因數(shù)

鮑成義

摘 要：本文介紹了RTK定位的誤差來源并以實驗的方式分析影響精度的因數(shù)。

關鍵詞：RTK；誤差分析

隨著GPS的普及，野外測量越來越便捷，速度越來越快。GPS結果能滿足的精度逐步成為廣大測量工作者關心的問題。GPS到底能夠達到什么精度，影響測量精度的因數(shù)有哪些？本文將通過實驗對這兩個問題進行探討。

一、理論分析

（一）轉換參數(shù)

以某GPS為例，轉換參數(shù)分為四參數(shù)、七參數(shù)等。

四參數(shù)是同一個橢球內不同坐標系之間進行轉換的參數(shù)，是在投影設置下選定的橢球內GPS坐標系和施工測量坐標系之間的轉換參數(shù)。四參數(shù)的四個基本項分別是：X平移、Y平移、旋轉角和比例。四參數(shù)要求參與計算的控制點至少要有2個或2個以上。

七參數(shù)是分別位于兩個橢球內的兩個坐標系之間的轉換參數(shù)，是GPS坐標系和施工坐標系之間的轉換參數(shù)。七參數(shù)的基本項包括：三個平移參數(shù)、三個旋轉參數(shù)和一個比例因子。七參數(shù)計算時至少需要3個公共的控制點。

四參數(shù)的控制范圍較小，一般為5-7公里以內，七參數(shù)控制范圍較大，一般可達到10公里左右。對于一個測區(qū)，應盡量采用七參數(shù)，以提高計算模型的精度。但由于控制點條件的限制，有的僅能采用四參數(shù)，而測區(qū)又要求有較高的測量精度，所以就要采用其他的方法提高測量精度。

（二）測量方法

（1）對中方法。這個在傳統(tǒng)測量中同樣存在，就不再詳述。

（2）數(shù)據鏈、測量時間或測量數(shù)據組數(shù)。在測區(qū)的原始資料已經確定，并且采用了七參數(shù)進行坐標轉換，提高測量精度的方式就是采用可靠的數(shù)據鏈，適當延長測量時間或者增加測量組數(shù)的方法提高測量精度了，以下將通過實驗研究其對精度的影響。

二、實驗資料分析

以下是采用某GPS采用RTK方式的測量。方案一數(shù)據鏈采用網絡，方案二數(shù)據鏈采用電臺。采用RTK的方式測量，每15秒自動測量一次，分別測量480個數(shù)據。將480個數(shù)據的平均值作為未知點的坐標，以下是實測坐標與平均值差值的折線圖。

以下是采用網絡方式的結果（單位毫米），經數(shù)理統(tǒng)計X方向中誤差為40毫米，Y方向中誤差為24毫米，高程方向中誤差為98毫米。

以下是采用電臺方式的結果（單位毫米），經數(shù)理統(tǒng)計X方向中誤差為8毫米，Y方向中誤差為6毫米，高程方向中誤差為17毫米。

從以上分析表明，使用電臺的精度要優(yōu)于使用網絡的精度。

根據國標GB22021-2008規(guī)定，四等控制網相鄰點間基線水平分量的中誤差應不大于±20，垂直分量的中誤差應不大于±40。采用網絡的測量結果不能滿足要求，采用電臺的精度可以滿足四等控制網的要求。

一般情況下，為了提高測量精度均采用增加測量次數(shù)取平均值的方法。理論上如果測量值之間不存在相關性，則平均值中誤差與單個值中誤差存在如下關系。

S均=S單/√n

為了驗證單個測量結果間是否具有相關性，分別對電臺法數(shù)據每2、3、4、5……20個取平均值，然后對平均值進行統(tǒng)計分析，獲得他們的中誤差，見下表：

下面是誤差值與平均值個數(shù)的關系圖：

從圖中可以清楚的發(fā)現(xiàn)中誤差的變化并不因為平均值個數(shù)的增加而按√n倍的減小，而是隨著n的增大而逐漸減小，與n成近視負線性關系，要想進一步提高精度就需要更多的觀測數(shù)據，這個和靜態(tài)測量的原理有點相似。

三、對以后工作的啟示

要想提高GPSRTK測量的精度，首先轉換參數(shù)采用七參數(shù)的形式，測量中精確對中，并通過實驗采用合適的測量次數(shù)。通過測量有限幾個數(shù)據取平均值的方法并不能提高RTK測量的精度，要想提高RTK測量的精度則需要大量的數(shù)據。而日常測量僅僅需要采集一次就可以滿足精度要求，沒有必要進行重復觀測浪費時間和精力。

參考文獻：

[1]GB 22021-2008 國家大地測量基本技術規(guī)定.中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.

[2]誤差理論與測量平差基礎（第三版）武漢大學出版社.