姜錫貴
摘要：本文通過對GPS RTK工作原理及從分析GPS RTK技術的誤差來源出發，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量控制，提出了一些常見誤差削弱或清除的解決方案。
關鍵詞：RTK  誤差來源  精度 質量控制
1 引言  20世紀下半葉是測繪科學論文迅猛發展的時期，其中最有代表性的是GPS RTK的出現和使用。它既克服了常規測量方法如三角、導線測量等，要求點間通視，精度不均勻，外業過程中不知道測量精度的缺點，又避免了GPS靜態作業需要時間進行后處理的缺點，內業處理后發現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, 并成功地應用于城市建設工程測量中，如城市規劃測量、工程測量、地形測量、施工測量、城鎮地籍調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重后果。
本文從GPS-RTK的工作原理出發，主要分析影響GPS RTK技術的誤差源，提出確實可行的作業流程，保證測繪成果的質量，為測繪生產提供技術支持。
2 GPS RTK定位原理
GPS RTK是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準站，另一臺用來測定未知點的坐標——稱移動站，基準站根據該點的準確坐標求出其到衛星的距離改正數并將這一改正數發給移動站，移動站根據這一改正數來改正其定位結果，從而提高定位精度。
3 GPS RTK技術的誤差來源分析
誤差源主要有GPS系統、RTK系統、環境、觀測者的技術和經驗、觀測方案等。
3.1  GPS系統
GPS系統本身的影響因素用戶無法控制，主要包括衛星鐘誤差、軌道誤差、接收機天線相位中心變化等。
（1）衛星鐘差 鐘差可通過對衛星鐘運行狀態的連續監測而精確地確定。
（2） 軌道誤差 隨著定軌技術的不斷完善，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
它的影響因素包括硬件、處理軟件以及和信號傳播有關的誤差。
3.3  環境影響
環境對RTK的影響包括RTK作業時所處的外界條件如風力、大氣折光等及基準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定位測量中最嚴重的誤差，取決于天線周圍的環境。一般為幾個厘米，高反射環境下可超過10Cm。
（2）信號干擾可能有多種原因，如無線電發射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決于頻率、發射臺功率和至干擾源的距離。
3.4  觀測者的技術和經驗
觀測者的技術和經驗對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成果的質量和可靠性產生重大影響。觀測方案的主要內容有：坐標轉換參數的影響、基準站位置的選擇、觀測次數等。
（1）轉換參數的影響
GPS衛星星歷是以WGS-84坐標系為根據而建立的，RTK使用的坐標系統是WGS-84坐標系。我國目前使用的是1954年北京坐標系或1980國家大地坐標系，因此須求出WGS-84坐標系轉換到54北京坐標系或80國家坐標系的參數。
（2）基準點位置的選擇尤為重要，基準點除滿足GPS觀測條件外，還應滿足電磁波能從基準站通過直射和反射等方式有效地到達移動站。
（3）RTK作業成果也可能有偶然誤差或粗差，只有多次觀測，才能發現這些粗差并予以消除。
4 RTK定位的質量控制措施
4.1  摸清儀器特性
RTK系統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備，通過在各種條件下反復試驗，摸清儀器的特性，如能否達到標稱精度，在各種條件下的測量誤差和作業半徑，摸清儀器的穩定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等，以便應用時得心應手。
4.2  合理求解轉換參數
轉換參數的求解盡量用高等級的控制點，且轉換控制點在測區內盡量分布均勻、包含整個測區，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。若待測區域沒有足夠的轉換控制點，則按靜態方法布設高等級的控制點，平差求出所需的WGS-84坐標和地方坐標及轉換參數。建模時校正點位的水平殘差和垂直殘差應小于5cm，當有大于5cm時應具體分析，核對已知數據，查看點位周圍環境，或用周圍已知點代替。
4.3  基準站的選擇
由于需要接收足夠多的衛星信號和發射RTK無線電數據鏈，基準站上空應無大面積遮蔽和影響數據鏈通訊的無線電干擾，并避免多路徑效應，因此基準站點位應選在測區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，流動站應與基準站一樣，選擇合適的位置，避免衛星信號和數據鏈通訊的影響及多路徑效應的產生。
4.5  加強測前測后的控制點檢測和觀測中的校核
4.5.1在布測控制網時用靜態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進行比較檢核，發現問題及時采取措施。
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，確認無誤后才進行RTK測量。
4.5.3在測區內建立兩個以上基準站，每個基準站采用不同的頻率發送改正數據，流動站用變頻開關選擇性地分別接收每個基準站的改正數據從而得到兩個以上解算結果，比較這些結果就可判斷其質量高低。
4.5.4加強觀測中的校核。
4.6作業時段的選擇 
為使RTK作業時能接收到足夠多的衛星信號，在每次作業前，先進行衛星預報，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，應避開14：00左右的時段。
4.7進行重復觀測來提高精度
重新開關機 
一般控制點點位需獨立觀測兩次，兩次間重新開關機，重新求解整周模糊度，作兩次收斂，當雙觀測值的點位坐標差值≤±5cm時，取中數作為待測點坐標的最或然值。
4.7.2 多基準站測量
為保證RTK測量精度的可靠，可建立多個固定的基準站點，并統一求解轉換參數和基準站點的WGS-84坐標。
4.7.3不同時段測量
對缺少其他檢測條件的待測點，還可以用同一基準站不同時段測量，若結果在限差范圍內求其中數作為該點坐標的最或然值，否則重測.
4.8 有高度的責任心
要求測量員對工作要有高度的責任心，對儀器要認真細心的架設，精確對中，嚴格整平，兩次量取天線高，量取部位要準確，不能有差錯。
5 結束語
GPS RTK定位技術相比常規測量，大大提高測量作業效率，降低了勞動強度，節省了測量費用，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，通過一定的質量保證措施，使RTK觀測的成果更加穩定和可靠。隨著科技的不斷進步，精度更高、初始化速度更快、環境限制性更小的GPS RTK定位技術，終將會很快出現，在其他應用領域，如航空攝影測量、工程變形監測等多種學科，RTK技術的應用前景將會更加廣闊。

參考文獻
1  劉基余等.全球定位系統原理及其應用.測繪出版社.1999
2  CJJ73-97 《全球定位系統城市測量技術規程》CJJ8-99
3 《城市測量規范》.中國建筑工業出版社.1999