李念尚

摘要：本文介紹了RTK（Real-Time-Kinematic）定位技術(shù)的原理及其系統(tǒng)構(gòu)成，并根據(jù)構(gòu)成其系統(tǒng)分析其誤差的來源及降低誤差影響應(yīng)采取的相關(guān)措施。GPS-RTK常用的校正方法有單點(diǎn)校正、多點(diǎn)校正以及參數(shù)校正，本文重點(diǎn)是通過分析GPSRTK在多點(diǎn)校正模式下不同因素對(duì)其觀測(cè)精度的影響，從而為實(shí)際測(cè)量任務(wù)提供參考。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；多點(diǎn)校正；影響因素；測(cè)量精度

1、引言：近年來，GPS- RTK技術(shù)憑借其高效率、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、定位誤差不累積等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)中。雖然該技術(shù)非常的方便快捷，但因外界各種干擾因素及儀器設(shè)備誤差的影響，其在定位精度上存在一定的差距。本文主要是過研究分析GPS- RTK在采用多點(diǎn)校正模式時(shí)，不同的天氣、點(diǎn)間距及分布、基準(zhǔn)站架設(shè)位置、周邊環(huán)境等不同因素下對(duì)其觀測(cè)精度的影響，從而為實(shí)際測(cè)量任務(wù)提供參考。

2、RTK（Real- Time- Kinematic）定位技術(shù)的原理

RTK（Real- Time- Kinematic）定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供觀測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并且能夠達(dá)到厘米級(jí)精度。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本思想是，在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)的發(fā)送給用戶觀測(cè)站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)的計(jì)算并顯示用戶站的3維坐標(biāo)及其精度。由于它具有不受地形影響，綜合測(cè)繪能力強(qiáng)，作業(yè)集成化程度及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，在現(xiàn)代測(cè)量行業(yè)中已相當(dāng)普及，正在逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量技。

3、RTK測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

RTK測(cè)量系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：

（1）GPS接收設(shè)備。RTK測(cè)量系統(tǒng)中，至少包含兩臺(tái)接收機(jī)，分別安置在基準(zhǔn)站和用戶站上。作業(yè)期間，基準(zhǔn)站的接收機(jī)應(yīng)連續(xù)的跟蹤全部可見GPS衛(wèi)星，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶站。

（2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也稱數(shù)據(jù)鏈，由基準(zhǔn)站的發(fā)射臺(tái)與用戶站的接收臺(tái)組成，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，要充分保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，其頻率和功率的選擇主要決定于用戶站與基準(zhǔn)站間的距離、環(huán)境質(zhì)量、數(shù)據(jù)的傳輸速度。

（3）支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)應(yīng)該具有快速解算，或動(dòng)態(tài)快速解算整周未知數(shù)；根據(jù)相對(duì)定位原理，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法實(shí)時(shí)解算用戶站在WGS- 84中的三維坐標(biāo)；根據(jù)已知轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換；解算結(jié)果質(zhì)量的分析與評(píng)價(jià)；測(cè)量結(jié)果的顯示與繪圖等功能。

4、RTK測(cè)量誤差分析

根據(jù)誤差的性質(zhì)分類的話，可以分為系統(tǒng)誤差與偶然誤差兩類。

系統(tǒng)性誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及大氣折射的誤差等。為了減弱和修正系統(tǒng)誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，一般根據(jù)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因采取不同的措施，其中包括：

（1）引入相應(yīng)的未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中聯(lián)同其他未知參數(shù)一并解算；

（2）建立系統(tǒng)誤差模型，對(duì)觀測(cè)量加以修正；

（3）將不同觀測(cè)站，對(duì)相同衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差，以減弱或消除系統(tǒng)誤差的影響。

偶然誤差，主要包括信號(hào)的多路徑效應(yīng)引起的誤差和觀測(cè)誤差。

目前減弱多路徑影響的主要措施有：

（1）安置接收機(jī)天線的環(huán)境，應(yīng)避開較強(qiáng)的反射面，如水面，平坦光滑的地面和平整的建筑物表面等

（2）選擇造型適宜且屏蔽良好的天線，如采用扼流圈天線等

（3）適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，削弱多路徑效應(yīng)的周期性影響（4）改善GPS接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)，以減弱多路徑效應(yīng)的影響

5、RTK多點(diǎn)校正測(cè)量實(shí)施

RTK測(cè)量校正模式主要有單點(diǎn)校正、多點(diǎn)校正以及參數(shù)校正。本文主要是以徠卡GS15型號(hào)GPS在進(jìn)行RTK測(cè)量，使用多點(diǎn)校正模式時(shí)，分析不同因素對(duì)其觀測(cè)精度的影響，從而采取相關(guān)措施來滿足不同精度的測(cè)量需求。

使用徠卡GS15進(jìn)行GPS- RTK測(cè)量時(shí)，首先要架設(shè)基站，使用測(cè)量控制手薄，進(jìn)行儀器基站連接，基站可以架設(shè)在已知點(diǎn)上也可以在任意點(diǎn)進(jìn)行架設(shè)。基站連接完成后，打開流動(dòng)站，再進(jìn)行流動(dòng)站的儀器連接，當(dāng)儀器連接完成，并獲得固定解后，開始對(duì)儀器進(jìn)行多點(diǎn)校正。此時(shí)，應(yīng)新建工程文件選擇正確的坐標(biāo)系，填好正確的當(dāng)?shù)毓ぷ鞯攸c(diǎn)的中央子午線，然后點(diǎn)擊確定工程建立完畢。 再做轉(zhuǎn)換參數(shù)，在移動(dòng)站固定解的狀態(tài)下采集多個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)，然后點(diǎn)”配置”里面的求轉(zhuǎn)換參數(shù)，把控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)輸入和剛剛采集的點(diǎn)的坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)輸入手簿里面，在精度都可以的情況下，點(diǎn)擊計(jì)算——保存，找一個(gè)控制點(diǎn)檢驗(yàn)一下沒有問題即可開始工作。

實(shí)驗(yàn)中，通過在不同天氣條件下進(jìn)行觀測(cè)、變換基站架設(shè)位置及環(huán)境、選用不同的控制點(diǎn)（變換控制點(diǎn)個(gè)數(shù)、控制點(diǎn)分布情況、控制點(diǎn)點(diǎn)位精度等級(jí)、控制點(diǎn)間距、控制點(diǎn)距基準(zhǔn)站間距等因素）進(jìn)行多點(diǎn)匹配，獲取了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并通過與已知點(diǎn)位進(jìn)行對(duì)比分得到了一些初步結(jié)論。

結(jié)論：GPS- RTK測(cè)量進(jìn)行多點(diǎn)校正時(shí)，要選擇天氣晴朗，無云層遮擋時(shí)衛(wèi)星信號(hào)較好；架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)，要架設(shè)在測(cè)區(qū)內(nèi)地勢(shì)較高，視野開闊，最好是點(diǎn)位已知的控制點(diǎn)上，并能均勻控制測(cè)區(qū)范圍；參予計(jì)算的控制點(diǎn)原則上至少要用兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)，且用于匹配校正的控制點(diǎn)應(yīng)選擇等級(jí)的較高，均勻分布在控制范圍，距離基準(zhǔn)點(diǎn)不要大于5km。綜上，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)已有控制點(diǎn)的情況結(jié)合測(cè)量任務(wù)精度要求，合理選擇基準(zhǔn)站及使用的校正點(diǎn)的位置，來完成測(cè)量任務(wù)。