RTK技术进行控制测量的方法探讨与误差分析论文_李奇

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【内容提要】随着全球定位系统实时动态测量（RTK）的发展，以及相关技术规范的出台，运用严密的作业方法及精度检查分析后，RTK技术可以代替传统光电导线，进行一级以下精度的控制测量。

【关 键 词】全球定位系统实时动态测量；误差来源；精度控制

1引 言

近年来，随着农村集体土地使用权确权登记发证项目的大面积开展，大量的地籍图测绘工作面临着时间紧、任务重的局面。随着全球定位系统实时动态测量（RTK）的发展，以及相关技术规范的出台，运用严密的作业方法及精度检查分析后，RTK技术可以代替传统光电导线，进行一级以下精度的控制测量。其快捷、方便的优势在前期控制测量中摆脱传统技术方法的束缚，行之有效的提高了工作效率。

2RTK测量技术原理

GPS实时动态定位(Real Time Kinematic,简称RTK)技术是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在短时间里得到高精度位置信息的技术。它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。

在基准站上安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度。

3RTK控制测量的等级范围及观测方法

2.1等级范围

目前，RTK测量一般采用单基站RTK（single reference station for RTK surveying）和网络RTK（network RTK）。

网络RTK，是利用基准站的载波相位观测数据，与流动站的观测数据实时差分处理，并计算整周模糊度。通过差分消除大部分误差，精度可达厘米级。且网络RTK无需架设基站，工作效率可提高30%左右，在通讯网络良好的情况下，建议采用网络RTK进行控制测量。

RTK平面控制点按精度划分等级为：一级控制点、二级控制点、三级控制点、图根点。RTK高程控制点目前仅可达到等外水准的级别。其主要技术指标符合表1、表2的规定。

表1 RTK平面控制点测量主要技术指标

等级 相邻点间平均边长/m 点位中误差 /cm 边长相对中误差 与基站的距离/km 观测次数 起算点等级 一级 500 ≤±5 ≤±1/20000 ≤±5 ≥4 四等以上 二级 300 ≤±5 ≤±1/10000 ≤±5 ≥3 一级以上 三级 200 ≤±5 ≤±1/6000 ≤±5 ≥2 二级以上 图根 ＞80为宜 ≤±5 ≤±1/4000 ≤±5 ≥2 三级以上

注：《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》，CH/T 2009-2010，没有对图根点的技术指标进行表1的规定，依据对其检核条件以及相关测量精度的要求，结合实际的工作经验，笔者认为按以上执行较为科学、合理。

表2 RTK高程控制点测量主要技术指标

大地高中误差/cm 与基准站的距离/km 观测次数 起算点等级 ≤±3 ≤±5 ≥3 四等及以上水准

2.2影响观测质量因素

2.2.1参数求取

在观测之前要进行参数的求取，也就是2000国家大地坐标系与参心坐标系转换参数的求解。2000国家大地坐标系成果可实地采用仪器获取，但如果测区高等级控制资料含有2000国家大地坐标系成果，为保证参数的整体性和精度，建议直接采用。

在参数起算点的选取上，应当均匀分布，为保证其高程拟合的精度，在地形起伏较大区域加大选取密度。

参数计算一般采用“七参数”进行计算，目前市面上的不同品牌的GPS仪器，其采用的“七参数”数学模型略有不同，建议求取“七参数”时，运用各自品牌仪器自带的软件进行求取。

2.2.2 模式选用

网络RTK应其覆盖范围广、作业距离长、有效消除系统误差和初始化时间短的优点，故此在其覆盖的区域建议采用网络RTK测量模式进行观测。

目前，国内不同品牌的GPS接收机，均有自带电台（含内置电台和外置电台两种）发射信号，其发射信号的强弱受距离的影响较大。为将这种影响降至最小，可将仪器发射信号的能力与通信信号绑定，利用仪器商与移动公司建立的网络联系，通过手机卡连接，大大增加了GPS接收机发射信号的能力。故此，建议采用此方法。为保证控制测量精度，移动站与基站的距离应当符合表1的要求。

2.2.3 注意事项

（1）观测次数及数据录用。是指流动站初始化的次数，也就是说，流动站在观测一次结束后，与卫星断开连接，重新锁定后，进行的观测为另一次观测。在多组观测数据，差值超过有关规定的限差时，应进行多余观测，直至差值稳定。

（2）“固定”假象。在观测过程中，仪器显示正常，且在“固定解”模式下。此时主要观察GPS不停解算时，其中误差、比例因子变化是否稳定。如解算数据跳跃性很大或数据长时间无变化，这种现象称之为“固定”假象，切莫继续观察，应当重新初始化仪器，再进行观测。

（3）测量环境。在街道狭小、建筑物密集的地区，接收机若不是长时间固定解状态，切莫继续观察。大型无线电发射设备、电力设备附近，影响接收机信号的接收，也不宜观测。

（4）控制范围。流动站测量精度取决于离基准站的距离，随着距离的增大，精度会随之降低，故此控制时要在基站发射信号的有效距离内。

4误差来源与数据检核

4.1误差来源

影响RTK控制测量误差因素诸多，主要来源于对流层的影响、多路径效应、接收机的误差、天线相位误差、人为误差。利用多时段观测和不同基准站的观测进行比较平差，可以有效的将误差降至最小。

RTK接收机自身有一个标称精度，在RTK控制测量宜选用测量标称精度指标优于下列以下标准的双频接收机：

（1）平面：10+2×10-6×d

（2）高程：20+2×10-6×d

d为流动站至基准站的距离，以km为单位。

RTK测量瞬间采集数据分布规律如图1，假设A、B两点为RTK观测数据的真实值，其采集的数据在仪器标称精度范围内呈环形分布。只有在各点每次观测历元数足够多时，其求取的平均值才无限接近真值。若在历元数较少，且分布在A、B的两端点时，会导致AB间的距离误差增大。

图1

4.2数据检核

对RTK控制测量成果进行检查，一般采用相应等级的全站仪测量边长和角度等方法。就RTK导线布设特点来看，大多两两通视，很难三点构成角度，故此角度检查很难实现。这也一定程度上对其控制质量造成隐患，布设时应当充分考虑此项影响。现以一组边长检核数据为例，检定RTK在控制测量中的精度。

表3 全站仪测边检查数据（图根点）

设站点 检查点 实际边长(m) 检查边长(m) 差值(cm) 边长相对中误差 NZ42 NZ37 68.440 68.447 -0.7 1:9777 NZ43 77.862 77.858 0.4 1:19466 NZ45 67.706 67.699 0.7 1:9672 NZ41 88.743 88.740 0.3 1:29581 NZ20 NZ25 54.064 54.071 -0.7 1:7723 NZ21 105.529 105.530 -0.1 1:105529 NZ17 71.586 71.574 1.2 1:5965 NZ36 73.769 73.748 2.1 1:3513 NZ50 NZ45 71.323 71.329 -0.6 1:11887 NZ51 90.297 90.291 0.6 1:15049 NZ53 75.149 75.141 0.8 1:9394 NZ49 102.541 102.548 -0.7 1:14649 NZ16 NZ44 92.002 91.989 1.3 1:7077 NZ15 77.840 77.842 -0.2 1:38920 NZ08 NZ09 71.143 71.131 1.2 1:5929 NZ07 94.001 94.000 0.1 1:94001 NZ01 66.247 66.243 0.4 1:16562 NZ52 82.747 82.744 0.3 1:27582 NZ06 NZ05 125.941 125.930 1.1 1:11449 NZ07 91.025 91.031 -0.6 1:15171

从以上数据可以看出，在检查的20组数据中，距离最大误差2.1cm，最小误差0.1cm；其边长相对中误差最大1:3513，最小1:105529。从中看出NZ36-NZ20间距离检查误差较大，此边长为73m左右，这样短距离的导线边，测距误差稍微偏大就会导致边长相对中误差超限。故此，在布设RTK控制点时不影响通视的条件下，尽量增大两点间的距离。

5结论

RTK技术的发展，特别是网络RTK技术不断的完善与进步，RTK控制测量以其快捷、方便的优势逐渐取代传统光电导线进行控制测量。但目前此项技术尚在进一步探索中，部分技术因素导致RTK控制精度不够稳定，工作中规范的作业模式和对特殊事项的主要，可大大提高相应的精度。本文为笔者根据自己实际的工作经验总结而得，不当之处，望业界同行不吝赐教。

参考文献：

[1]宁津生等，现代大地测量理论与技术.武汉：武汉测绘科技大学出版社，2006.

[2]徐绍铨，GPS测量原理及应用.武汉：武汉大学出版社，2003.1.

[3]魏二虎，黄劲松.GPS测量操作与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社,2007.

[4]骆光飞等.全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范, CH/T 2009-2010.国家测绘地理信息局发布,测绘出版社.

作者简介：

李奇，男，1982年2月生，工程师,注册测绘师，2005年毕业于平顶山工学院测量工程专业，现工作于焦作市金韬科技有限公司。主要从事大地测量、计算机制图、地籍测量、地下管线探测等。

论文作者:李奇

论文发表刊物:《基层建设》2016年25期

论文发表时间:2018/6/14

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