姜錫貴
摘要：本文通過對GPS RTK工作原理及從分析GPS RTK技術(shù)的誤差來源出發(fā)，通過采取措施提高RTK定位精度，從而得出其誤差減弱或消除的方法并加強質(zhì)量控制，提出了一些常見誤差削弱或清除的解決方案。
關(guān)鍵詞：RTK  誤差來源  精度 質(zhì)量控制
1 引言  20世紀(jì)下半葉是測繪科學(xué)論文迅猛發(fā)展的時期，其中最有代表性的是GPS RTK的出現(xiàn)和使用。它既克服了常規(guī)測量方法如三角、導(dǎo)線測量等，要求點間通視，精度不均勻，外業(yè)過程中不知道測量精度的缺點，又避免了GPS靜態(tài)作業(yè)需要時間進行后處理的缺點，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求還須返工的困擾。正是RTK所具有的全天候、高精度、高效益等特點, 贏得測繪人的信賴, 并成功地應(yīng)用于城市建設(shè)工程測量中，如城市規(guī)劃測量、工程測量、地形測量、施工測量、城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的界址點測量等，其精度可以達到厘米級，但受觀測條件等因素的影響，RTK測量偶爾會發(fā)生粗差或錯誤，若不采取必要措施來剔除這些粗差或錯誤，會對測繪論文成果下道工序的使用造成嚴(yán)重后果。
本文從GPS-RTK的工作原理出發(fā)，主要分析影響GPS RTK技術(shù)的誤差源，提出確實可行的作業(yè)流程，保證測繪成果的質(zhì)量，為測繪生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
2 GPS RTK定位原理
GPS RTK是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準(zhǔn)站，另一臺用來測定未知點的坐標(biāo)——稱移動站，基準(zhǔn)站根據(jù)該點的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動站，移動站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，從而提高定位精度。
3 GPS RTK技術(shù)的誤差來源分析
誤差源主要有GPS系統(tǒng)、RTK系統(tǒng)、環(huán)境、觀測者的技術(shù)和經(jīng)驗、觀測方案等。
3.1  GPS系統(tǒng)
GPS系統(tǒng)本身的影響因素用戶無法控制，主要包括衛(wèi)星鐘誤差、軌道誤差、接收機天線相位中心變化等。
（1）衛(wèi)星鐘差 鐘差可通過對衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測而精確地確定。
（2） 軌道誤差 隨著定軌技術(shù)的不斷完善，軌道誤差只有5～10m，其影響到基線的相對誤差不到1ppm，就短基線（<10km）而言，對結(jié)果的影響可忽略。
（3）接收機天線的機械中心和相位中心一般不重合而引起的誤差。
3.2  RTK系統(tǒng)
它的影響因素包括硬件、處理軟件以及和信號傳播有關(guān)的誤差。
3.3  環(huán)境影響
環(huán)境對RTK的影響包括RTK作業(yè)時所處的外界條件如風(fēng)力、大氣折光等及基準(zhǔn)站與流動站之間的障礙物、多路徑誤差、信號干擾等。
（1）多路徑誤差是RTK定位測量中最嚴(yán)重的誤差，取決于天線周圍的環(huán)境。一般為幾個厘米，高反射環(huán)境下可超過10Cm。
（2）信號干擾可能有多種原因，如無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決于頻率、發(fā)射臺功率和至干擾源的距離。
3.4  觀測者的技術(shù)和經(jīng)驗
觀測者的技術(shù)和經(jīng)驗對RTK成果的精度和可靠性影響很大。
3.5  觀測方案
觀測方案對RTK成果的質(zhì)量和可靠性產(chǎn)生重大影響。觀測方案的主要內(nèi)容有：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響、基準(zhǔn)站位置的選擇、觀測次數(shù)等。
（1）轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響
GPS衛(wèi)星星歷是以WGS-84坐標(biāo)系為根據(jù)而建立的，RTK使用的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS-84坐標(biāo)系。我國目前使用的是1954年北京坐標(biāo)系或1980國家大地坐標(biāo)系，因此須求出WGS-84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到54北京坐標(biāo)系或80國家坐標(biāo)系的參數(shù)。
（2）基準(zhǔn)點位置的選擇尤為重要，基準(zhǔn)點除滿足GPS觀測條件外，還應(yīng)滿足電磁波能從基準(zhǔn)站通過直射和反射等方式有效地到達移動站。
（3）RTK作業(yè)成果也可能有偶然誤差或粗差，只有多次觀測，才能發(fā)現(xiàn)這些粗差并予以消除。
4 RTK定位的質(zhì)量控制措施
4.1  摸清儀器特性
RTK系統(tǒng)對定位成果的影響用戶無法控制，但是，用戶可以購置抗干擾性能強的硬件設(shè)備，通過在各種條件下反復(fù)試驗，摸清儀器的特性，如能否達到標(biāo)稱精度，在各種條件下的測量誤差和作業(yè)半徑，摸清儀器的穩(wěn)定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等，以便應(yīng)用時得心應(yīng)手。
4.2  合理求解轉(zhuǎn)換參數(shù)
轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解盡量用高等級的控制點，且轉(zhuǎn)換控制點在測區(qū)內(nèi)盡量分布均勻、包含整個測區(qū)，不得外推，選擇的控制點還要避免無線電干擾和多路徑效應(yīng)。若待測區(qū)域沒有足夠的轉(zhuǎn)換控制點，則按靜態(tài)方法布設(shè)高等級的控制點，平差求出所需的WGS-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)及轉(zhuǎn)換參數(shù)。建模時校正點位的水平殘差和垂直殘差應(yīng)小于5cm，當(dāng)有大于5cm時應(yīng)具體分析，核對已知數(shù)據(jù)，查看點位周圍環(huán)境，或用周圍已知點代替。
4.3  基準(zhǔn)站的選擇
由于需要接收足夠多的衛(wèi)星信號和發(fā)射RTK無線電數(shù)據(jù)鏈，基準(zhǔn)站上空應(yīng)無大面積遮蔽和影響數(shù)據(jù)鏈通訊的無線電干擾，并避免多路徑效應(yīng)，因此基準(zhǔn)站點位應(yīng)選在測區(qū)中央地勢開闊較高處或高層建筑物的樓頂上，周圍沒有干擾源，避開電視（電臺）發(fā)射塔、微波站、飛機場、高壓輸電線和大面積水域等，最可靠的實現(xiàn)兩種信號的傳播。
4.4  流動站的選擇
除地形測量和放樣外，對控制點或其他可選擇位置的待測點，流動站應(yīng)與基準(zhǔn)站一樣，選擇合適的位置，避免衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)鏈通訊的影響及多路徑效應(yīng)的產(chǎn)生。
4.5  加強測前測后的控制點檢測和觀測中的校核
4.5.1在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點，再用RTK測出這些控制點的坐標(biāo)進行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。
4.5.2每次初始化成功后，先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認(rèn)無誤后才進行RTK測量。
4.5.3在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準(zhǔn)站，每個基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。
4.5.4加強觀測中的校核。
4.6作業(yè)時段的選擇 
為使RTK作業(yè)時能接收到足夠多的衛(wèi)星信號，在每次作業(yè)前，先進行衛(wèi)星預(yù)報，選擇最佳的作用時段進行觀測，不僅效率快，且精度高。同時，為減少電離層、對流層影響，應(yīng)避開14：00左右的時段。
4.7進行重復(fù)觀測來提高精度
重新開關(guān)機 
一般控制點點位需獨立觀測兩次，兩次間重新開關(guān)機，重新求解整周模糊度，作兩次收斂，當(dāng)雙觀測值的點位坐標(biāo)差值≤±5cm時，取中數(shù)作為待測點坐標(biāo)的最或然值。
4.7.2 多基準(zhǔn)站測量
為保證RTK測量精度的可靠，可建立多個固定的基準(zhǔn)站點，并統(tǒng)一求解轉(zhuǎn)換參數(shù)和基準(zhǔn)站點的WGS-84坐標(biāo)。
4.7.3不同時段測量
對缺少其他檢測條件的待測點，還可以用同一基準(zhǔn)站不同時段測量，若結(jié)果在限差范圍內(nèi)求其中數(shù)作為該點坐標(biāo)的最或然值，否則重測.
4.8 有高度的責(zé)任心
要求測量員對工作要有高度的責(zé)任心，對儀器要認(rèn)真細(xì)心的架設(shè)，精確對中，嚴(yán)格整平，兩次量取天線高，量取部位要準(zhǔn)確，不能有差錯。
5 結(jié)束語
GPS RTK定位技術(shù)相比常規(guī)測量，大大提高測量作業(yè)效率，降低了勞動強度，節(jié)省了測量費用，使測量變得更輕松容易，是測繪科技的一次質(zhì)的飛躍。可以通過選擇精度更高、抗干擾性更強的RTK，通過一定的質(zhì)量保證措施，使RTK觀測的成果更加穩(wěn)定和可靠。隨著科技的不斷進步，精度更高、初始化速度更快、環(huán)境限制性更小的GPS RTK定位技術(shù)，終將會很快出現(xiàn)，在其他應(yīng)用領(lǐng)域，如航空攝影測量、工程變形監(jiān)測等多種學(xué)科，RTK技術(shù)的應(yīng)用前景將會更加廣闊。

參考文獻
1  劉基余等.全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用.測繪出版社.1999
2  CJJ73-97 《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》CJJ8-99
3 《城市測量規(guī)范》.中國建筑工業(yè)出版社.1999