优化山区GNSS图根控制点精度的研究

陈均

摘 要：随着中国城市建设的发展，人们对测绘基础数据精度要求越来越高。基于此，本文首先阐述GNSS RTK技术及精度要求，然后分析GNSS RTK应用于山区测试中存在的问题，最后探讨山区GNSS图根控制精度的提升，以期为山区获取符合精度的图根控制点提供参考。

关键词：GNSS RTK；图根控制点；精度

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）05-0149-02

Research on Optimization of GNSS Root Control Point

Accuracy in Mountain Area

CHEN Jun

（Longyan Survey and Mapping Brigade，Longyan Fujian 364000）

Abstract： With the development of urban construction in China， the requirement for the precision of basic data of Surveying and mapping is getting higher and higher. Based on this， this paper expounded the requirements of GNSS RTK technology and precision analysis of GNSS RTK， and then used to mountain test problems， finally discussed the control precision of the mountain GNSS mapping ascension， in order to obtain the accuracy of the mapping control point to provide a reference for the mountain.

Keywords： GNSS RTK；root control points；precision

隨着中国城市建设的发展，人们对测绘基础数据精度要求越来越高。一般情况下人们通过GNSS静态数据建立足够密度与精度的城市D、E级控制网，但为了满足工程日常实时实地的需要，需采用动态RTK技术加密一、二、三级控制点与图根点。

1 GNSS RTK技术及精度要求

随着中国北斗卫星导航系统的日益完善，以及GNSS观测技术与接收机技术日益成熟，通过动态模式获取高精度、高效率定位信息的GNSS RTK定位技术已被应用于测绘的各个方面。RTK技术又称为载波相位差分技术，其通过让用户站接收GNSS卫星的载波相位与来自基准站（或CORS控制中心）的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，能实时给出厘米级的定位结果。目前，其应用主要分为常规RTK（电台模式）与网络RTK（主要为CORS模式）两种。

GNSS RTK控制点位应选取在视野开阔、远离干扰源的地方，观测时应符合以下标准：高度角≥15°，卫星个数≥5颗，PDOP≤6，与基准站的距离≤5km（采用网络RTK测量时距离不受限制，只需保证在网络有效服务范围内即可），控制点的点位中误差≤±5cm，大地高中误差≤±3cm，RTK平面控制点测量平面坐标转换残差≤±2cm，高程控制点测量高程异常拟合残差≤±3cm，观测历元≥20，观测次数不少于2次[1]。

2 GNSS RTK应用于山区测试中存在的问题

2.1 CORS模式在山区GNSS测试中存在的问题

①移动信号不好，经常存在信号源缺失或丢失的现象。由于山区人口稀少，移动通信网基站存在密度覆盖不足的问题，信号难以固定或需长时间等待。

②受遮挡物的影响，常造成信号失联或者中断。在无线电数据传输过程中，受山高林密、城市建筑物遮挡屏蔽的影响，不少图根控制点的信号源难以得到有效匹配，精度难以保证。

③高差变化大，高程异常不稳定。受山区高差变化以及GNSS信号多路径效应影响，RTK高程异常，体现出波动现象，表现出不均匀性。

2.2 传统RTK模式在山区GNSS测试中存在的问题

①作业半径过小。在大部分地区，基站给移动站传输基站信号时，仍采用电台模式，而电台模式在山区等地形复杂的地方，传输距离受限制，一般有效范围为2～3km。

②距离越远，误差越大。离基准站或已知高等级控制点距离越远，其相应的控制点精度就越难以把握。

③受遮挡物的影响以及基准站的变化，转换参数需要重新求解。转换参数不统一，其相应的信息匹配精度也会不同。

④高差变化大，高程异常不稳定。与参考点的高差大小及与基准站之间的传输质量影响高程控制精度。

3 山区GNSS图根控制精度的提升

3.1 网络信号的增强

为了使山区GNSS图根控制效率得到有效性提升，在进行精度点的整体控制过程中，可以根据不同的成像变化获取网络信号参数，可以对太阳黑子及电离层的变化进行信号的逐层改善。尤其是在中午11：00—14：00，利用网络信号放大器使GNSS的图像控制点信号逐渐得到扩展，这样，山区GNSS图根控制点的应用效率也会得到显著性增强。

3.2 控制转换参数的施测方案

测区高等级控制点应有足够密度与精度，平面宜采用静态观测，高程精度应达到四等。测区转换参数首先通过RTK实地采集高等级控制点的WGS-84坐标，再通过与当地坐标系内业计算比对，优选分布均匀、平面残差精度高的控制点组成测区转换参数公共点，建立测区平面坐标系。测区的高程异常可以通过数学拟合方法、内插法精化似大地水准面模型等获取，拟合的起算点等级为四等水准及以上，间距一般不宜超过5km，点数不少于6个，地形起伏较大时，应适当增加。高程转换参数是在平面参数中加载高程三参，将测区按不同高程面进行分区，实现高程控制面精准化。

3.3 多电台图根控制施测方法

电台架设在已知点上，首级控制布设时，应有意识选取视野开阔，与流动站通信障碍最小的地方，如山头、山脊和高层屋顶等。在布设基准站点时，可直接埋设简易观测墩，以方便基准站重复架设设置与使用。

4 不同RTK应用方式在工程中的精度研究

龙岩中心城区至培丰镇快速通道测区施测范围呈条带状，沿山谷纵向延伸，东西长约11.5km，南北宽约5.0km，测区面积11.5km2，测区海拔最高为560m，最低为350m，沿测区内外共分布13个C、D级GNSS点，21个四等水准点。GNSS RTK仪器采用南方灵锐S86三频接收机（RTK精度：平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm），RTK图根控制观测分别采用CORS模式与电台模式两种。

①经优化选取其中7个C、D级点求取测区平面参数（七参法），经计算，平面转换残差为0.7cm<3.5cm，验测其他控制点最大值为3.3cm。采用电台模式时，基准站架设在固定的已知点上，位置基本沿纵向均匀分布，每个基准站作业半径为2～4km，共设置4个基准站。高程转换参数不分区时，其验测其他控制点最大值为16cm>10cm，当建立400m与500m两个高程参数面时，验测其他控制点最大值为6cm<10cm。

②本次测区共布设埋石图根点403个，其中采取两种RTK模式施测共160个，验测图根控制点88个，RTK模式复测高程点160个，等外水准复测高程点260个，详细精度分析如表1和表2所示。

从上表可以看出，采用多基站电台模式在一定程度上弥补了网络RTK的缺陷。在山区，其效果更明显，精度更稳定；在高程方面，拟合高程在山区受到高差与多路径效应影响，表现出了一定粗差。

5 结语

现代山区GNSS技术性测量还存在诸多不完善之处，因此，可以采用CORS技术、水准技术联合多电台RTK技术进行参数数据的计算与分析，以提高山区GNSS图根控制点精度。

参考文献：

[1]国家测绘局.全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范：CH/T 2009—2010[S].北京：测绘出版社，2010.