GPS测量误差因素分析与消除措施

唐传汤

摘要： GPS测量出现误差是在工程中容易出现的现象，造成误差的因素有很多，如何消除测量误差，得到精准、稳定的测量结果，是本文研究的重点。

关键词：GPS、RTK测量、误差因素、消除措施

中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：

随着社会科技的发展，GPS-RTK测量技术在地形测量、工程测量等专业测量中的应用越来越广泛，下面是我在GPS-RTK测量工作中对测量误差因素的产生及消除措施的一点心得体会。

一、GPS-RTK测量误差的因素分析

1、转换参数造成的误差

由于GPS测量采用WGS- 84坐标系统, 而我国目前所采用的坐标系统为1954北京坐标系(或1980国家大地坐标系统等) , 所以GPS-RTK测量时必须先求转换参数, 以便将WGS-84坐标转换到1954北京坐标系、1980国家大地坐标系等。转换参数的求解是RTK测量的基础, 转换参数的精确程度是影响RTK测量精度的关键因素。

2、测量作业的控制区域

测量作业范围受转换控制点的约束。一般应在转换控制点的控制圆区域内作业, 超过一定范围, 测量精度就大受影响。

3、卫星信号的影响

由于卫星分布随着时间的变化而变化, 不同时段卫星数量和位置都不同。在卫星数量较多和位置图形较佳时, 天线接收的信号较好,初始化时间就短, 精度较好; 反之, 在卫星数量较少和位置较差时, 虽然天空中有五颗甚至五颗以上的卫星, 但因为基准站和流动站没有能同时接收到足够的卫星信号, 使初始化时间很长, 测量精度很差, 甚至不能解算出固定解。同时, 由于基准站或流动站选择的位置不当, 还会产生部分卫星信号被高楼等建筑阻挡, 出现卫星数量不足; 或卫星信号被周围物体反射再接收而产生“多路径效应”, 使测量出现错误。另外, 卫星信号还会由于电离层、对流层影响, 其他莫名的遮蔽、中断等原因而产生失锁和整体移位、数据出错现象。

二、消除GPS RTK测量误差的措施

1、转换参数的合理求解

一般转换参数求解时，尽量用高等级的控制点作为转换控制点，且转换控制点尽量分布均匀、包含整个测区。如果待测区域没有足够的转换控制点，最好先布设转换控制点，用静态方式测量或利用城市GNSS系统测量，平差求出所需的WGS-84坐标和地方坐标。求解坐标转换参数所使用的已知控制点(基准点) 的精度, 密度及分布状况对坐标转换参数的求解质量有着直接的影响。因此, 所选定的基准点要求精度要高, 并且应均匀分布在测区的周围。基准点的数量视测区大小一般取4～6点为宜。转换参数求解后，必须对它检核。可在转换控制点和其他控制点上用 RTK方式测点，比较精度，一方面检核转换参数，另一方面也检核原控制点精度，并将精度高、分布均匀的控制点再作为转换控制点，重新求解转换参数。经多次比较后．确定最佳的转换参数。

2、基准站的选择

由于需要接收足够的卫星信号和发射RTK无线电数据链，基准站上空应无大面积遮蔽和影响数据链通讯的无线电干扰，并避免多路径效应，因此RTK基准站点位应选择在视野开阔的建筑物顶部或地势较高处，基准站必须远离各种强电磁干扰源(如微波站,寻乎台发射塔,变电站,高压线,电视台等); 同时, 为了减少多路径效应的影响, 基准站周围应无大面积的信号反射物(如大面积水域,大型建筑物等) 。另外, 要求基准站电台和天线和移动站天线之间无大的遮挡物( 如高层建筑物, 高山等) , 且天线应该尽量设置得高一些, 以提高电台的传输距离。

3、流动站方式的选择

除了地形地貌测量和放样外，对控制点和其他可选择位置的待测点，流动站应与基准站一样，选择合适的位置，避免卫星信号和数据链通讯的影响及多路径效应的产生。

4、作业时段选择

为使RTK作业时能接收到足够多卫星信号，在每次作业前，先查看卫星

数量和位置情况，选择最佳的时段进行RTK作业。同时，为减小电离层、对

流层影响，应避开下午两点钟左右时段。

5、电源供应

每次RTK测量前，都需将GPS接收机和发射无线电的电源充足,保证RTK作业顺利进行。如果是固定的基准站电台，还可以用交直流转换稳压器代替汽车电瓶。

6、多基准站点测量

为保证RTK测量精度的可靠，在同一地区，可以建立多个固定的基准站点，并统一求解转换参数和基准站点的WGS-84坐标。在RTK测量过程中，对同一待测点，用不同基准站点分别测量坐标，在限差范围内求均值。有条件的可分别同时在多个基准站点架基准站, 同一台流动站只需改变每个基准站发射电台的频道, 就可分别测出对应不同基准站的同一点坐标, 不但起检验的作用, 而且能提高RTK测量精度。

7、不同时段测量

对于缺少其他检验条件的待测点，还可以用同一基准站进行不同时段观

测。

8、控制点复测

为了保证RTK测量精度的可靠性, 建议在每个基准站点附近设立几个检验控制点, 每次RTK作业前, 在架好基准站并流动站初始化后, 就测试检验控制点, 以判断卫星信号的正常情况和仪器的操作是否正确。在同一地区若有相同型号的GPS接收机, 如果转换参数不同, 容易接收了其他单位参考站发出的数据链而导致测量数据错误。因此, 有必要对本单位的GPS接收机设置特殊的识别码以防止或减少接收错误的数据链, 同时加强对控制点或相关地物点的检测判断这点要特别注意。为了保证RTK的实测精度和可靠性,为保证RTK测量的可靠性，建议在每次RTK作业前复测几个控制点，以判断卫星信号的正常情况和仪器的操作是否正确，在每次RTK后，也需复测控制点，判断前面所测点位的可靠性。

9、注意控制作业半径和测区范围

流动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径。它的大小取决于基准站电台信号的传输距离, 且对R TK测量的速度和精度有着直接的影响。一般来说, 作业半径应小于15公里。在一些观测条件差的地方, 还应进一部缩短作业半径, 以提高RTK测量的速度和精度。RTK进行测量时应当注意, 在点校正区域内进行测量才能保证测量精度, 若超出了这个区域, 测量的结果将会出现较大的误差, 超出点校正区域的距离越远, 误差也就越大。

三、总结

综上所述，在GPS-RTK测量工作中要注意分析精度误差的原因，掌握消除误差的相关措施，提高我们的GPS测量专业技术水平，更要有高度的责任心去精心观测、计算，以确保测量精度。