摘要：GPS－RTK实时动态测量技术是一种创新领域的测量技术，该种技术的应用，改变了传统测量模式的应用，使测量的精度和准确度都得到提升。随着测绘技术的不断发展，测绘的灵活性和高效性会给测绘工作带来崭新的突破，应用前景越来越广阔。文章从GPS-RTK的应用形式出发，总结其应用原理，并联系实际工作程度，对测量的精度和可靠性进行全面分析，对提升操作准确程度有一定的指导意义。
关键词：GPS-RTK；精度；可靠性；精准性
1引言
所谓的RTK技术又叫做载波相位动态实时差分技术，在应用中能够提供三位坐标点，精准度非常强。GPS－RTK很强的灵活性，其速度也非常快，效率非常高，运行成本较低等技术优势，实现了GPS技术的升级优化，提升了测量工作的准确性与科学性。从实际应用情况来看，RTK技术能够有效弥补常规测量技术中存在的不足，将一二级导线测定、四等舒准测定等测定工作进行调整，增强测量工作的准确度。正是由于RTK的技术优势，使得其广泛的被应用于各项测绘工作中，满足了不同测量工作的客观要求，为经济生产以及社会生活提供了必要的数据信息支持，因此RTK测量技术也被很多人关注。
2GPS-RTK技术在控制测量和其它测量中的应用形式分析
传统测量技术所使用的三角测量以及导线测量等基本技术操作，工序非常复杂，且精准度也不强。但是在实际的应用中，采用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果，也能够使精度定位更加准确，增强常规控制测量工作的质量与速率，借助于RTK自身的技术优势，可以将测量精度控制在厘米精度戒备，GPS-RTK其精准度非常高，其技术形式可以确定控制测量、地基和房地产测量中的控制测量，界址点位的测量，也用于地形、面积、建筑材料的测量，该种技术还用于道路、输电线路、油管线路、油气管线进行测量，都可以在一定程度上提升测量效率。
2.GPSRTK的工作原理
RTK技术作为一种新的测量模式，其以载波相位观测作为技术框架，实现了对GPS测量工作的实时差分，在对RTK进行应用的过程中，为了保证测量效果，将基准站、GPS接收装置以及观测卫星进行有效连接，借助于无线电设备将基准站、接受装置等进行连接，使得观测数据能够在高效的平台上进行信息交互，进行观测数据的汇总。 在此基础上，需要以对位原理为依据，进行解算整周的模糊度处理，将测定结果以三位坐标以的形式进行视觉化展现。借助于对定位结果科学计算，避免了冗余数据对于观测活动的不利影响，推动测量工作的顺利进行。从构成角度来看，RTK通常情况下由GPS接受装置、数据传输体系以及运行软件等几大部分组成，借助于数据传输体系，实现了GPS接受装置与运行软件之间的良性互动，进而充分发挥了运行软件在算法上的优势，在保证测量精度以及可靠性的同时，通过移动站以及软件系统对地理坐标等数据进行进一步的计算与分析，对数值做修正处理。在利用坐标转换参数将收集到的平面坐标转化为三维立体坐标，完成地理信息的采集。
3GPSRTK控制测量精度分析
本次GPS-RTK测量的点校正和检核是以图1所示的导线网中的已知控制点为基准点。网中的G1、G2、G3、G4属于已知控制点。g5、g6、g7、g8、g9这5个点的坐标和高程可以精确测定。
在进行假设的过程中，首先将基准站架设在空旷场地上(未知点)。接收机接收卫星的截止高度角设置为15°。基准站天线高度在3个方向上量取3次，取其平均值作为天线高度，读数取至毫米。仪器进行精确对中、整平，整平精度要求气泡偏差不超过半格，对中偏差不超过1毫米此基准站在本测区内利用了周围3个已知GPS点(G1、G2、G3)进行了点校正，用G4点进行检测，在进行点校正和检测过程中用RTK进行2个时段的观测，观测时间均为3分钟;点校正后，在G4进行检测。
得出的结果是X最大误差为2，Y最大误差为1.3，可以满足精度要求，按照RTK流动站对测量点的控制，每个控制点都进行2个阶段的测量，观察长度控制在3分钟，卫星高度截止角仍为15°，有效观测卫星个数不少于5颗，观测的精度一般都设置为“观测控制点”精度。RTK外业观测一般都要进行也野外数据采集，利用全站仪进行导线测量，对RTK测量的点进行了重新观测，以检核RTK测量的精度和可靠性。从RTK测量数据中进行系统的分析，其中最大的数据为1.9，点位偏差最大值为2.6，计算结果的平均较差为0.87，两次的PTK的测量为等精度观测中，进行误差计算。通过观察数据以后发现，RTK测量成果已经满足二级导线中的误差最小为5厘米的精度要求。从RTK的测量原理可以看到，不同流动站距离越远，点位精度越低。结合RTK的测量结果与基准线的线的关系，其精度基本一致，所反映了基准站的坐标差对流动的系统性影响很大，双基准技术有利于消除误差的出现。但是在测量RTK的点位的时候，相对某基准点，不能保证RTK各个观测点之间的关系，对RTK的数据进行精度评分和检验，才能进行二级导线测流量[1]。
图1导线网示意图
城市二级导线的测量点位应布置成网状结构，或者布置成单线结构，单节点和点导线结构闭合长度为2.4千米，平均边长的也为200米左右，导线的相邻边长为1:3，导线网中结点的长度小于规定长度的0.7倍也就是1.7千米。观测采用全站仪进行水平观察，半回归的差一般都要小于8，边长观察都采用斜距的形式进行测量，单程2次测量，观察的过程要不断的改变不同参与，并自动加减常熟，并进行气象改正，测量的误差不能大于10毫米。单程回测的误差也不能大于15毫米，同时也要注重垂直观测指标。
计算中才要那个平差软件进行测量，平差测量以后，应该注意确定最小值，注重点位误差不能超过5厘米。图根导线的布置要符合导线以及节点导线的标准，特殊情况下可以全部闭合导线，但是连接角应该观测两次，导线的长度一般都是1.2千米左右，平均边长为120米，使用全站测量的时候可以放宽1.3被，总长度可以达到1.6千米，平均边长为160米，二级图的导线可以到90米，单位也应该选择在稳定而且差长时间可以保存的地方，图根点位可也可以采用临时木桩固定。在进行观察的时候，水平角观测一次，注意两个观测地点各观测一次，坐标的闭合差也应该进行标准定为，本次测流量时间为6月1日到6月2日，时间为两天，高压线和大功率的无线电发射台比较近，但是接收的信息无法和卫星进行回旋接收，当RTK不固定的时候，可以结合图根点观察，同一台接收机2个时段较差为:X=1.9，Y=2.6，最大点位中误差为2.6cm，小于5cm。从以上成果资料看，2个时段相比，其点位中误差均满足小于10cm的要求。说明利用RTK技术建立二级控制测量，质量是可靠的，精度完全能够满足二级控制测量的精度要求，其方法是可行的[2]。
3影响GPS－RTK测量的精度和可靠性因素
3.1 RTK误差分析
RTK测量结果存在着一定的误差，这种误差与GPS静态定位的误差形式有着一定相似性，从实际情况来看，我们可以将RTK误差划分为两种，一种与观测站自身观测误差有着较为密切的联系，这种误差涉及的范围较广，涉及到观测天线相位中心的变化、路径误差以及信号强弱变化等诸多方面。另一种与空间距离存在着一定的关联，由于空间距离引发的RTK误差对于测量工作的准确性影响较大，导致测量信号的缺失，对测量结果的准确性以及可靠性带来了极为不利的影响。如果在观测设备周围存在这反射环境，对电磁波的传输带来了不利影响，也就是心道不能直接从卫星上接收到。从反射电磁波的两种信号中，将其作为叠加观测的测量形式，将会产生定位误差。在通常情况下，多路径误差为1～5厘米之间，呈现高反射环境下可达10厘米，且多路径误差的大小常以5～20分钟的后周期，将对RTK有严重的影响。
3.2整周模糊数的确定
在一般情况下，地面亮点的距离比较短，接收系统可以模拟电离层，残余的部分会消除或者减弱。电离层电子含量在发生变化，对卫星的信号会产地生不同影响，基线越长，影响越大，当电离层剧烈活动时，将导致周跳或失锁，即使是短基线也需要大大延长观测时间才能固定整周模糊值，严总的时候起固定的模糊数值也很难得出。确定整周模糊值的时间和可靠性取决于单频或双频、所观测卫星的个数、移动站至基准站的距离及RTK软件质量。从总体上看，距离关系不大，将会影响，解算中采用的卫星数量越多，其初始的时间也很短。
3.3数据传输的分析
GPS-RTK在实际应用的过程中，为了保证数据传输工作的有序开展，要确保移动站与基准站之间的有效交互，来最终确定观测数据，才能确定好定点的位置。移动站在工作的过程中，需要实时对基准站信号分差进行监控，以此来实现空间位置的确定。现阶段，基准站信号接收的可靠性，逐渐成为GPS-RTK的测量是否成功的重要因素。当RTK的平均测量范围为15km时，从理论上来看， RTK的空间测量范围的峰值可以达到40km，在复杂的地形环境下，基准站与流动站之间存在障碍物会在很大程度上影响测量工作的准确性，尤其是高密度的城市高层建筑区，在造成基准站与流动站信息交互困难的同时，卫星与流动站之间的信息数据流动也会受到一定的影响，最终导致测量范围的减少。为了实现流动站与基准站之间信息数据的合理化交互，实现基准信号的准确接受，接收站在构建的过程中，应当从电磁波通视的角度出发，实现电磁波在基准站与流动站之间的合理化交互，降低了GPS-RTK定位测量信息获取的困难程度。从实际情况来看，在平原地区GPS-RTK测量作业半径可以达到5～8km，在地形条件更好的情况，作业半径将会进一步缩小，测量工作的准确性将得到进一步提升[3]。
4提高GPS－RTK测量的精度和可靠性的措施
RTK测量技术在进行区域空间测量的过程中，需要满足一二导线以及四等水准等主要常规测量方面，但是基于RTK测量技术与常规控制策略的差异性，因此在对RTK测量技术应用的过程中，需要对常规控制策略的调整，尤其在测量区域边长较短以及相邻点较为明显的情况下[4]。加之RTK测量技术的误差分布特点以及独立性，需要采取多种方式对RTK的精度以及测定结果的准确性进行提升
4.1合理分布控制点并对其进行有效分析
GPS－RTK与常规控制测量结合的过程中，可以从GPS－RTK测量网络的控制点分布位置以及密度入手，全面提升GPS－RTK的准确度。在对控制点进行分布设置的过程中，实现了对GPS－RTK准基数据的精确提供，实现了基准站以及流动站之间信息数据的高效流动，从实际情况来看，控制点分布的空间距离应小于GPS－RTK作业半径的三分之二，因此可以在相关区域增设控制点，来弥补控制点覆盖范围的缺陷，有效增强测量的准确性。
4.2基准站位置的选择要与卫星信号相关
在对多路径误差进行控制的过程中，可以从卫星信号传输方向、信号反射系数等层面入手，采取必要的应对策略，实现基准站位置的科学确定以及卫星信号的合理选择。
1)基准站的空间位置应与远离大面积的水域环境，灌木丛、草坪以及其他地面绿色植被对于微波信号有着较好的吸收能力，能够避免外部环境对于基准站对于信息的接收与传输的不利影响，因此是较为理想的基准站设置地点。
2) 在对产生路径进行偏差控制的过程中，应有效处理反射信号与天线之间的关系，可以将基准站设置在坡地以及盆地之中。
3)基准站应避免高层建筑以及交通系统对于信息传输的遮挡。
4.3限制作业半径并符合观测结果
在提升GPS－RTK测量精确的的过程中，需要明确流动站作业半径与GPS－RTK精度之间的关系，例如在平原区，GPS－RTK作业区的测量半径应保持在8～10km范围之内，而在丘陵区，GPS－RTK的作业半径应保持在5～6km的范围内，而城镇地区的作业范围则应保持在2～3km 范围内，地形复杂区域，应进一步控制作业范围，以免影响测量结果的准确度。虽然现阶段GPS－RTK测量结果的准确性较高，可以达到95%～99%的精度标准，但是为了进一步增强测量精度，需要对GPS－RTK进行必要的复核处理，对已知点进行全面检测，将新测坐标与已知坐标进行对比，在二者吻合的情况下，进行GPS－RTK测量工作。
5结束语
在进行RTK的测量中，一定要满足控制测流量对一级二级导线以及四等水平的要求。由于RTK技术不同，其常规的控制器和测量程度也不可能完全相同，其常规的控制器标准也是这样，边长很短的情况下相邻点比较明显。RTK技术测量均匀，相互比较独立，不会出现误差积累，其精度和可靠度也比较高，不存在相互独立的误差，也不存在积累的误差，其可靠性比较高。在进行RTK的测量的时候，可以提供测量成果，大大减少生产成本，减轻测量的劳动强度，提高测量的速度和企业的效益。测量误差与流动基准站的距离成正比，转换的分布点非常均匀，符合常规观测条件。基准站尽可能的设置在符合观测点的已知点上，这对高程测量非常重要。转换参数的求解也非常重要，其经济效益也符合相关要求，尽可能的放置大已知点，参与的参考点也要经过检查，才能保证期准确性。观察的长短时间对精度的影响不大，观测的点位稳定收敛后才能增加观测时间，对成果的精度的要求也不会有很大的提高。虽然RTK精度与基准站的距离不是同步增长，并不代表距离不影响精度，根据经验，用RTK施测一级点，建设距离最好在3千米以内，最长不要超过5千米[5]。
国家相关管理部门在一定程度上也需要制定GPS-RTK的测量技术标准，同样也需要规范测量作业，使其在各个行业中都得到广泛的应用。在GPS-RTK应该尽量的避免在适当的区域使用，在使用的时候尽量选择卫星信号比较好的阶段。在测量GPS-RTK测量的时候，应该尽量观察成果并对其进行整体的平差，才能使结果的可靠性更强[6]。
参考文献
[1]陆维维. GPS动态载波相位测量技术研究及应用[D].河海大学,2015.
[2]马云飞. GPS快速静态及RTK技术在物探中的应用研究[D].吉林大学,2015.
[3]冯威. GPS中央差分定位系统理论与应用研究[D].西南交通大学,2013.
[4]赵萌. GPS-RTK测量精度的分析与质量控制[J]. 铁道勘察,2012,02:10-12.
[5]王洪. 动态GPS精度分析理论与应用研究[D].江西理工大学,2010.
[6]刘子路. GPS RTK技术在控制测量中的应用及精度分析[J]. 交通科技与经济,2013,04:80-82.
作者简介
戴振东（1972年10月），男，海南临高人，辽宁工程技术大学工程测绘专业，测绘工程师、地籍工程师，单位：海南国源土地矿产勘测规划设计院，研究方向：GPS-RTK在工程测量（地形测量）中的应用。
陈振雅（1983年10月），男，海南乐东人，海南师范大学计算机与技术专业，土地信息助理工程师，单位：海南川海土地科学研究院，研究方向：GPS-RTK在工程测量（地形测量）中的应用。
谢盛业（1973年2月），男，海南文昌人，哈尔滨工程高等专科学校，工程测绘专业，测绘工程师，单位：文昌市房产管理中心，研究方向：CORS技术测量精度等相关问题探讨。
论文作者:戴振东,陈振雅,谢盛业
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/11/27
标签：测量论文; 精度论文; 误差论文; 基准论文; 导线论文; 技术论文; 流动站论文; 《基层建设》2017年第25期论文;