GNSS接收机RTK控制测量模式精度分析

钱跃磊,崔磊鑫

(许昌学院 城乡规划与园林学院，河南 许昌 461000)

控制测量是通过对选取的控制点进行外业观测和内业平差数据处理，获得控制点的点位信息.随着GNSS技术的发展，其在控制测量方面的应用正逐步取代传统控制测量的方式，特别是GNSS-RTK测量技术，因其测量速度快、数据处理简单、使用便利等优点，在地形测量中得到了广泛应用[1-3].利用GNSS-RTK能否进行控制测量呢，不少专家学者通过研究表明，在采取一定措施的情况下，其可以代替图根控制测量，甚至是一、二级导线[4].为简化操作程序，新型GNSS接收机内加入了RTK控制测量模式，直接利用该模式就可进行控制测量，但该模式进行控制测量的精度如何目前尚未定论，本文主要对这个问题进行研究,为其在地形测图和工程测量中的应用提供科学参考.

1 RTK控制测量模式原理

RTK控制测量模式是基于RTK定位技术原理延伸出来的一种新型测量模式，由于RTK系统中接收机仪器的标称精度不同，导致进行控制测量模式的精度不同.以“天河X1”GNSS接收机为例，其仪器标称实时动态测量精度为±(5 mm+1 mm/km×d)，其中d为被测点间距离，单位为km，假设测站点与基站间直线距离为1 km，那么此测点的测量精度为±6 mm.进行控制测量模式时需要输入预设测量精度，控制测量模式就在测点用简易支架水平气泡居中放置移动站，达到固定解，进行控制点测量，一般进行采集数据约3 min，采集两个测回，每个测回观测采集20次.通过手簿内置的数据筛选软件，将测量精度不符合预设精度的数据剔除，符合预设精度的数据通过精度高低排列，采用精度高的20组数据进行测量平差，得出高精度测点测量坐标结果，最后输出控制测量报告.如果采集数据质量不满足预设精度，则采集失败，需要重新进行采集.

2 RTK控制测量模式数据采集

本次控制测量以许昌学院为测区，进行控制点的布设，然后利用GNSS接收机RTK控制测量模式进行控制点数据采集.

2.1 基站设置

基站的点位选择：为保证GNSS卫星信号的接收、无线电数据链信号传播的质量，基站的选择必需满足以下要求：

基站所在位置必须四周视野开阔，无巨大遮挡物，使基站尽可能多的锁定GNSS卫星数目，并且使基站的高度截止角保持在5～15°之间.无强电磁波辐射，在所假设基站附近约200 m的距离范围内无强电磁干扰.基站的架设必须远离会反射电磁波的信号的建筑物，如大面积采用玻璃幕墙的高层建筑物、大面积水域附近[5].总的来说，基站的架设最好选在地势较高开阔的地带.经过分析，本次测量将基站设置在许昌学院综合实验楼楼顶.

基站的设置：基站的架设位置选择之后，开始安装基站，将三脚架务必踩实，连接仪器与外挂电台，将仪器进行整平，模式改为基站模式，量取仪器测片高3次，3次测得高程结果差值不得超过5 mm，并取平均值.手簿进行蓝牙连接或者NFC闪联进行设置基站参数，如差分格式RTCA、RTCA3.0、或者RTCM3.2，发射间隔1 s，高度截止角10°，天线高的值和PDOP限制为3等，之后启动基站[6].之后设置电台通道，在外挂电台的面板上对电台通道进行设置，有8个通道可供选择，选择其中一个即可，全部设置完毕之后断开蓝牙.

2.2 移动站设置

基站设置完成后，即可进行移动站设置.将接收机固定在碳纤维对中杆上边，安装UHF差分天线，以同样的方式进行蓝牙连接，手簿通过蓝牙连接移动站对接收机进行设置.对移动站的参数设置只需要设置和基站一样的差分格式和电台通道即可.设置完成后，如果移动站测量状态为固定解，表示设置成功，否则需要重新进行设置.

2.3 求转换参数

由于GPS所测坐标和实地坐标不属于同一坐标系统，所以必须进行参数转换，可通过在手簿上测量软件求取出WGS-84坐标系与当地坐标系之间的坐标转换参数[7]，通常为了得到高精度的三维坐标至少需要三个已知点的平面坐标和高程.在手簿中依次输入两个已知点在当地坐标系的三维坐标，移动站依次置于这两个已知点上精确测量出该点在WGS-84坐标系中的三维坐标，通过手簿内置的坐标系转换参数软件进行参数求解得到转换参数，然后在第三个已知点上进行坐标复测，将测量结果与已知值进行对比，无误后即可开始测量.

2.4 对控制点进行RTK控制测量

将移动站放在需要测量的待测控制点上，用简易支架将对中杆对中整平，点击控制点测量模式，输入点名、测杆高以及观测测回数等，开始进行控制点测量观测.本测区共有20个待测点，一个移动站历时半天即可观测完毕，外业观测数据如表1所示.

3 全站仪一级导线测量

为了验证GNSS接收机RTK控制测量模式精度，对于以上控制点，用全站仪按照一级导线技术要求再次测量，从而获得控制点平面坐标成果如表2所示.

表1 GNSS-RTK控制测量模式平面控制测量成果

表2 全站仪一级导线平面控制测量成果

4 RTK控制测量模式的精度分析

对于以上两种测量方式所测数据，将全站仪一级导线所测数据作为真值，对GNSS接收机RTK控制测量模式所测数据进行精度验证.首先对两次所测数据进行对比分析，求得其差值，如表3所示，然后利用中误差公式求其中误差.

由此可知，GNSS控制测量模式的点位中误差为9.5 mm，可以满足一般工程控制的精度要求.

5 结束语

随着测绘技术的发展，控制测量的方式正在发生重大的变化，传统的控制测量正在被新的控制测量方法代替.本研究通过实例验证了GNSS接收机RTK控制测量模式进行控制测量的精度能满足大多一般工程的平面控制测量要求，利用这种方式操作简单，获取数据速度快，经济效益高，是以后控制测量发展的方向之一.

表3 对比分析成果

参考文献：

[1] 王照雯. RTK技术在地形测量中的应用研究[J].赤峰学院学报,2012(14):26-27.

[2] 徐锦泉,陆来宁,方位达. 湖区地形测量的网络RTK数据通信研究[J].现代测绘,2016,39(3):16-18.

[3] 常立英. GPS-RTK、全站仪联合作业在化石沟铜矿区地形测量中的应用[J].矿山测量,2016(1):61-63.

[4] 周文彬. GPS(RTK)控制测量平面及高程精度分析[J].中国科技纵横,2012(2):236-237.

[5] 陈俊林. GPS-RTK在常规控制测量中的精度及可靠性分析[J].测绘与空间地理信息,2011,34(5):95-98.

[6] 张 贺,钱林春. GPS在图根控制测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2007,30(4):59-60.

[7] 贾 彬,沈小明. GPS RTK技术替代常规控制测量的应用分析[J].水道港口,2006,27(1):45-47.