GNSS-RTK技术在工程测量中的精度分析

2016-08-23周红亮

地球 2016年7期

关键词：控制点准确性测绘

■周红亮

（云南圣周伟业空间科技有限公司云南昆明650000）

GNSS-RTK技术在工程测量中的精度分析

■周红亮

（云南圣周伟业空间科技有限公司云南昆明650000）

GNSS技术凭借自身的技术优势，在人类生产与生活中得到了越来越广泛的应用，技术的完成度不断提升，作为GNSS技术的重要组成部分--以GNSS网络为基础的RTK技术，随着发展程度日益深化，其在人类测绘活动中扮演着越来越重要的角色。对GNSS-RTK技术精度进行科学分析，将有助于进一步提升GNSS-RTK在地理测绘中作用，实现测绘勘察活动的科学性与高效性。本文充分结合现阶段GNSS-RTK技术测量情况，以测量精度的影响因素为出发点，全面分析了GNSS-RTK技术的精度控制措施。

GNSS-RTK 精度分析测量控制方法途径

GNSS即全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）的英文简称，涵盖了世界范围所有的卫星导航体系，美国的GNSS-RTK技术、欧洲的伽利略技术以及我国自主研发的北斗导航体系都是以全球导航卫星系统为基础。为了满足生产生活的客观需要，GNSS从诞生的第一天开始就是一个复合的系统工程，是涵盖多个技术体系与技术接入端口的综合星座体系。GNSS-RTK技术作为GNSS导航系统发展的新阶段，随着信息技术的不断创新，生产力的迅猛发展，GNSS-RTK技术的应用条件日益成熟，逐渐被大量应用于社会生活的各方各面，成为促进社会生产、改善人类生活的重要工具。

1　GNSS-RTK技术概述

1.1GNSS-RTK的技术原理

RTK即实时动态差分法的英文缩写。作为一种分析方法，RTK以测量数值的动态变化为基础，借助于多种技术手段实现地理位置的准确定位与科学分析。能够根据测绘点提供的数据及时提供各地三维坐标，并将测量误差控制在cm级别，最大限度的保证测绘结果的准确性与科学性。RTK技术体系下，地理测绘点将测绘信息以数据的形式，将大量的地理数据通过设置的数据传输体系进行测绘数据的快速传输，接收站则通过一定的逻辑算法将数据转化为地理坐标与相关的地理信息，接收站不仅仅能够实现测绘数据的迅速收集与高效汇总，还能在相关地理导航定位原理的帮助下，实现地理三维坐标的确认与实时监控，通过RTK技术的实时计算能够将地理测绘站与接收站的定位信息进行对比，从而能够在一定程度上保证地理测绘站与接收站工作的准确性，实现地理测绘信息的实时监测与有效运算（流程如图1所示）。RTK作为GNSS技术发展的全新阶段，将地理测量技术与数据收集、传输、处理技术高效的结合起来，将GNSS技术发展了一个全新的高度，极好的满足了地理测量对于测量参数与地理坐标的准确性。

图1　基于GNSS网络RTK定位流程图

1.2GNSS-RTK技术的测量精度

GNSS-RTK测量体系由GNSS数据接收装置、信息传输装置以及数据处理系统三部分组成，测量硬件与软件体系之间的有效配合，极大程度上提升了地理信息测量的准确性，保证了测量精度。从实际情况来看，GNSS-RTK技术下能够将地理测量平面准确度控制在10nm+2×10-6D的范围之内，高度精度在20nm+2×10-6D的范围之内，很好的保证了地理测量的准确性，极大的满足了实际的生产与生活的需要[1]。在GNSS-RTK技术下，接受装置所产生的误差可以借助于相应的公式进行计算：，δ作为标准误差，其单位为nm，a为固定误差，单位为nm，b为误差系数而d则为实际距离，在GNSS-RTK技术下，d（误差实际距离）被大大降低，从而使得标准误差缩小，最大限度的保证测量的结果接近地理实际。

1.3GNSS—RTK技术测量要求

在进行RTK技术测量之前，首先应当收集目标工程区域的高等级控制点的地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数及高程成果等信息，以此进行完整的测量技术设计。RTK流动站点与基准站的作业距离不宜过远，在半径10KM的范围之内效果最佳。依据测量区域的具体情况，可以不同高度的发射天线，架设一定数量的中继站以延长信息的传播距离。

2　GNSS-RTK技术的工程测量误差

2.1GNSS网络系统误差

受卫星轨道、卫星钟等因素的影响，GNSS网络系统本身存在一定的误差，对RTK技术测量数据会由一定的影响。

2.2技术信息转换误差

GNSS—RTK测量需要事先准备充分的数据信息，受人为因素的影响，在求解WGS—84到测量区坐标系之间的准换参数时，期间待测点的坐标信息存在一定的转换误差，控制点的选取对整个数据的转换影响是较为明显的。此外，整周模糊度及动态基线的解算对RTK的测量精度都有重要影响，其结算方法是直接应用于RTK软件系统，仪器设备开发者的操作严谨与否直接数据的准确性高低[3]。

2.3地域环境误差

GNSS—RTK进行工程测量需要良好的无线传播信号，电离层、对流层的折射误差，电磁干扰都会影响信号的传输性能，尤其是在卫星信号不佳的山区，测量精度会出现较大的误差。通过研究人员在甘肃部分地区实地考察总结，地域环境对信号的传输具有明显的影响，相关数据如图2所示。

序号　项目名称　精度分类　观测点数目　超限点数　超限比例/% 1 　西和县　平面精度　2560 　11 　0.42地形测量　高程精度　2560 　9 　0.35 2 　宕昌县　平面精度　1047 　4 　0.38地形测量　高程精度　1047 　6 　0.57 3 　天水　平面精度　2420 　5 　0.21地形测量　高程精度　2420 　8 　0.33

3　GNSS-RTK技术工程测量质量控制

3.1遵循科学、使用原则

控制GNSS-RTK技术测量精度应用目标的实现，要充分体现科学性的原则，只有在科学精神、科学手段、科学理念的指导下，我们才能够以现有的技术条件为基础，实现控制GNSS-RTK技术测量精度的科学高效应用。地理信息测量工作作为人类利用自然，改造自然的第一步，相关信息的采集与应用必将经历一个无到有，从小到大的过程。而这一过程的实现就需要市政相关部门雄厚资金与技术的支持，从实际来看，资金的稳定供应与否与技术的先进程度能够直接影响到GNSS-RTK技术测量精度在地理测量工作中的表现，而控制GNSS-RTK技术测量精度在地理信息测量各种资金与技术投入的之中，占有着较高的比例。因而控制GNSS-RTK技术测量精度必须要遵循实用性的原则，最大限度的降低地理信息测量过程中GNSS-RTK技术测量精度的资金与技术成本，从而能够将更多的资金利用与其他方面，有效提升整个土地管理品质，保证我国土地资源的科学高效应用，推动国民经济的健康快速发展[2]。

3.2合理求解转换参数

转换参数对RTK技术测量影响重大，在测量作业中应当尽可能采用高等级的控制作为转换控制点，通常情况下，平面控制点至少需要3个，高程控制点至少需要4个，控制点尽量均匀分布且覆盖整个测量区域。参数转换过程中，控制点应当保持相互位置关系精确的WGS—84坐标与目标坐标系坐标成果，保障转换数据的准确性。

3.3RTK测量流程要严格规范

RTK技术作业应当遵循相关的技术文件，如《全球定位系统实时测量（RTK）技术规范》（CH/T2009-2010）、《工程测量规范》（GB50026），相关要求如图3、图4所示。

3.4及时复核测量结果

及时、有效的复核是保证RTK技术测量数据准确性的重要措施，应当从作业前、作业中、作业后三个维度进行及时的数据复核。作业前，在已知控制点进行实时监测，实测坐标信息与已知坐标信息相符后再进行RTK技术测量；作业中的复核主要是指在同一监测点多次观测或者在不同的控制点观测部分重合点位信息；作业后复核要求及时将RTK测量数据与已知的数据信息进行比对，剔除有误的信息，提升测量数据的精度[1]。

3.5注重设备仪器的检修

GNSS—RTK接收机应当按照相关要求及时进行专业的检测，严谨超标使用接收机。对接收机的硬件、软件设备及时保养，尤其是长时间不用的设备，使用之前一定要做好设备的检测。