RTK测量精度检定方法初探

刘玉林

摘 要：RTK技术是目前工程上最为常见的一种测量技术和方法，其主要应用控制测量、工程设计、地形测绘以及建设放样等多个工作领域，是最近几年发展较为迅速的一种测量技术。该种测量技术测量的准确性受到卫生数量、信号传播路径和方式、信号接收机的种类以及测量环境和方法的作用因素的影响，这些因素的影响可能是测量产生较大的偏差，进而使整个工程的测量准确性降低。为了对测量精度的检定方法进行分析和探究，文章首先对产生偏差的原因进行分析，然后结合具体的案例提出测量精度检定的方法，最后提出应该采用怎样的措施提高测定的精度。为今后有效的开展精度检定工作提供理论参考依据。

关键词：RTK测量；误差原因；精度检定方法

RTK测量方法是伴随着GPS技术的不断发展而诞生的一种新的测量技术，随着这种测量方法的不断发生和成熟，目前已经在诸多的工程测量领域得到了应用。这种测量技术具有实时动态测量的特征，是在载波观测相位技术基础上发展起来的一种技术，在工程放样、设计，地形测绘和控制测量等诸多的领域得到广泛的应用，在测量工作中这种技术已经取代了原有的机械和光学测量技术。不仅在很大程度上提高了测量的准确性，同时也极大的降低了测量工作人员的工作量和其工作过程中的危险性。这种技术在实际测量工作中的不断应用，发现其测量结果的准确性容易受到卫星数量、信号传输方式和路径、信号接收设备、环境和技术多种因素的影响，而产生误差。为了对测量精度检定方法进行分析和探究，文章首先全面的分析引起测量精度发生误差的原因，之后结合具体的实例对精度检定方法进行初步的探究和分析，最后提出应该采取怎样的措施不断地提高测量的精度。

1 产生测量精度偏差的原因

1.1 卫星、传播方式和路径的影响

卫星对测量精度的影响主要包括两个方面，一方面要想保证测量的精度，在测量过程中至少需要4个卫星，卫星的数量越少，测量的精度偏差将越大。另一方面卫星的布局也影响着测量的准确性，通常采用PDOP值来表示卫星的布局，其值越大表示卫星的布局越合理，其值越小测量精度的误差将越大。同时信号的传播方式和路径也将对测量的精度产生极大的影响，采用电子信号对数据进行传播，信号在穿过大气层中的电离层和对流层的时候，由于大气层的散射作用太强，就会对测量的精度造成较大的影响。

1.2 接收机的类型对测量精度的影响

接收机数据链的类型对测量的精度具有十分重要的影响，目前大部分采用的数据链为无线电或者是GSM卡，在信号十分弱的情况下，就会受到其他类型信号的影响，进而对测量数据的精度带来严重的偏差。接收机在设计过程中都会存在一定的几何相位中心偏差以及接收相位中心偏差，不同类型的接收机在这些相位之间的偏差将更大。相位偏差的存在就会使最终获得的数据资料之间存在着很大的偏差。

1.3 环境和测量方案的影响

在进行数据测量的过程中环境对侧量精度影响最大的因素有地形和障碍物等，其中地形因素会使无线电波的覆盖范围受到很大程度的影响，如果在进行基准点选择时没有确定在最高点，就不能够保证同时获得来自所有观察卫星的数据资料，同时会使无线电波的传输受到影响，使信号中断或者是发生转折，最终使测量数据的精度受到影响。

2 精度检定方法的探究

2.1 RTK测量精度检定的内容

测量精度检定是工程测量过程中关注的重点问题，目前我院有关RTK精度检定的相关指标和内容还没有明确的规定和参考。根据测绘工程对于数据的要求以及对数据质量关注的重点，文章将对测量精度拟定以下两个方面的测定内容。

（1）对不同测程的RTK测量技术的初始化时间进行检定和分析。

（2）对RTK测量点之间的反算边长精度进行检定和分析。在本次的研究中重点对第二项内容进行分析和探究。

2.2 精度指标检定的场地选择和构造

本次检定选用的主要检定场地为GPS接收机对精度指标进行专门检测的场地，为了确保实验数据的真实可靠，本次选择南宁市GPS标准检定场地最为数据采集的主要场地，为了确保检定指标的准确性，检定场地采用网型设计的方式进行设计，其具体结构如图1所示。

2.3 RTK测定指标检定方法

2.3.1 对于不同测程RTK测量初始化时间的检定，采用的方法为对GPS接收机的软件功能以及硬件性能进行检定，对仪器进行RTK测量所求的定整周模糊度N值的快慢和准确性进行有效的分析和评价。为了保证检定指标的准确性，将测量方范围的半径控制在5KM左右为最佳。

2.3.2 对RTK测量点之间的反算边长精度进行检定和分析。令RTK检定场任意两点间基线向量的真值为S，基线的静态观测值为Ss，基线的RTK观测值为Sk。两观测值的真误差可表示为：ΔSs=S-Ss，ΔSk=S-Sk；令真误差之差：ds=ΔSk-ΔSs，即：ds=Ss-Sk。根据误差传播定律，有：

（2）计算RTK检定场检测RTK测量点间边长真误差之差的平均中误差mds

①由表1可得RTK测量点间边长真误差之差的单位权中误差：

（3）

②计算RTK测量点间边长真误差之差的平均中误差：

（4）

式中：SS为静态测量基线的平均值；SK为RTK放样点间边长的平均值。

3 提高测量精度的方法

3.1 合理的进行控制点的选择

在开展测量工作之前，首先选择至少3个控制点，这3个最好是处在同一时期和同一坐标上的三个点。在通常的情况下相邻控制点的距离控制在3-5千米为最好，控制点的布局应该均匀合理，确保所有控制点能够覆盖和控制整个测量区域。如果在开展测量工作的过程中不存在一个已知的参照点，可以选取任意一个WGS-84坐标下的点作为参照点。

3.2 做好相位中心和路径的控制

相位中心误差的存在直接影响着测量结果的精度，在进行测量工作之前首先应该对测量基准点和移动站天线之间的相位进行精确的设计，据此对测量中心相位的误差进行有效的纠正，保证测量过程中误差能够控制在3厘米以内。同时，应该对路径的误差进行有效的控制，在进行测量精密定位的时候，可以在天线下设置抑径板，这样能够使多路径的效应获得极大的减少，减少的程度能够达到三分之一。确定GPS测量站位置的时候应该避开具有强反射的环境，例如大面积的水面、山坡、雪地等。最后，GPS测量站应该尽最大程度避开电台、雷达以及微波中继站等的影响，如果GPS测量站不能够有效的避开强反射区，为了能够有效的降低多路径效应的影响，可以采用偏心观测方法进行数据的测量。

3.3 测量前接收机的检查

前面的分析我们可以知道接收机由于多种因素相位会存在很大的误差，在开展测量工作之前对接收机进行主要性能以及相位偏差的检查对于降低测量精度偏差具有十分重要的意义。在进行接收机检查时可以根据采集器的反应情况、基线的检查结果等，来确定接收机的精度情况，确保误差在可接受的范围内。只有这样才能够保证测量数据的精度，有效的发挥这种技术在工程测量中的作用。

综上分析可以得到根据精度检测方法确定的误差产生的原因，采取有针对性的措施进行改善，对于提高RTK测量的精度就有重要的价值和意义。

参考文献

[1]高星伟，陈锐志.赵春梅.网络RTK算法研究与实验[J].武汉大学学报.信息科学版，2009，34（Ii）：1350'1352.

[2]隋海燕.GPS-RTK的测量原理与应用[J].北方交通，2009，31（4）：16-17.