RTK在测量中的精度控制分析

浅析RTK在测量中的精度控制分析摘要：在rtk的工程测量过程中，因为种种因素的影响，必然会导致一些测量的成果出现误差。

本文结合作者多年工作经验，通过一些rtk在实际中的测量操作手段，尽可能的减少误差，以此仅作参考。

关键词：rtk；测量；精度
1 引言
目前广泛采用的实时动态相对定位的主要方式是实时载波相位差分定位（rtk)。

rtk克服了常规测量要求点问通视、费工费时而且精度不均匀、外业不能实时了解测量精度的缺点；同时又避免了gps静态定位及快速静态相对定位需要进行后处理，避免了内业后处理中发现精度不合乎要求，需进行返工的困扰。

rtk实时三维精度可以达到厘米级，并且置信度可以达到99.9％，大大减轻测量作业的劳动强度并提高作业效率。

因此，在工程测量中应用极其广泛。

但是现阶段还没有rtk作业的相应技术规范，致使作业时大多以仪器使用说明为主要依据，有时由于各种因素的影响，比如人为操作因素、天气因素、仪器因素等，导致水平精度和高程精度出现误差。

如何减少相关误差的出现成为了一个亟待解决的问题。

2影响rtk成果的主要因素
2.1 rtk外业操作流程
为了更好的分析影响rtk成果的原因，必须先熟悉仪器及其外
业操作流程。

(1)摸清仪器特性。

通过在各种条件下反复试验，摸清仪器各种特性，如能否达到标称精度，在各种条件下的测量误差和作业半径，仪器的稳定性和各种条件下的初始化能力及所耗时间等，以便应用时得心应手。

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(2)基准站操作。

架好gps接收机和天线→正确连接好各个电缆线→打开gps接收机及手簿→打开、配置工作项目→启动基准站测量。

(3)流动站操作。

打开gps手簿中已设置好各项参数的任务，当流动站与基准站连接成功后，测量已知点的坐标和高程来检查基准站和流动站设置是否正确，当满足要求精度后就可以开始测量，否则就要重新检查相关设备及设置。

2.2影响因素分析
(1)基准位置的选择。

受卫星状况限制，随着时间的推移和用户要求的日益提高，gps卫星的空间组成和卫星信号强度已不能满足当前的需要，在某一确定的时间段不能很好地被卫星所覆盖。

例如在中、低纬度地区每天总有2次盲区，每次20～30min，盲区时卫星几何图形结构强度低，rtk测量很难得到固定解；白天中午受电离层干扰大，共用卫星数少，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。

根据实际经验，每天中午l2：00~l3：00时，rtk测量很难得到固定解；受数据链电台传输距离影响，数据链电
台信号在传输过程中易受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。

另外，当rtk作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，所以rtk的实际作业有效半径比其标称半径要小，工程实践和专门研究都证明了这一点。

(2)基础控制资料的因素。

无论是各种测量还是放样，作业时均需要已知高等级控制点用于求出该测区的转换参数。

这些已知控制点之间的内符合精度(即是否匹配)直接影响转换参数的精度。

转换参数的计算方法选择，是进行二维转换还是三维转换，也会影响rtk 的作业精度。

作业时，选用的已知控制点精度最好要高于rtk作业的精度，并且各控制点精度等级是相同的、能够覆盖作业区域的、均匀分布的。

(3)人员操作因素。

该因素主要涉及参考站的设置、数据的选取，是架设在已知控制点上，采用原有wgs~84坐标，还是架设在满足要求的新点上，利用接收机采集的wgs~84坐标；对于放样作业来说，还涉及放样方式的选择等。

(4)测量方法的选择因素。

有些情况下无法利用rtk直接取得目标点的坐标，如高压电杆下测定电杆的位置。

另外，流动站rtk的接收机天线有一定的几何尺寸，如果不考虑偏心问题，将难以满足测量精度的要求；在地形测量中，最常见的点状地物、矩形地物以及圆形地物等，如果不考虑偏心问题，很难测量到地物的中心位置。

3 rtk测量过程中的精度控制
3.1准备工作
要明确作业区域以及作业要求，收集覆盖该作业区域范围的高等级控制点，控制点的个数应不少于4个(以便得到转换参数残差)；对于放样工程，还需将放样数据进行准备；所需的各种设备及其附件，重点检查gps接收机与天线、接收机与电台、电台与发射天线、电池与gps接收机、外接直流电源与电台之间的连接线是否正常，电池的电量是否充足。

3.2基站位置的选取
数据传输系统由基准站发射台和流动站接收机组成，它是实时动态测量的关键设备。

一个稳健可靠的数据链是动态初始化的前提，保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的结算时间，提高作业效率。

基准站尽量设置在点位较高的控制点上，以利于接收卫星信号和数据链信号。

控制点间的距离应小于rtk有效作业半径的2／3。

为方便对rtk测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点，应在测区内环境不良地区增设一些控制点。

控制点的选点还要避免无线电干扰和多路径效应。

主要注意以下几点：
①基准站设立在高等级的已知点上，或设在未知点上；
②应选择地势较高、空无遮挡、远离发射塔等电磁波辐射源，防止电磁干扰；
③周围无大面积水域、大型停车场、大型建筑物(尤其是玻璃幕
墙)。

3.3测量方法的选取
(1)编制可行的作业计划，尽量避开卫星信号盲区和中午电离层干扰大的时段，提高作业效率。

(2)在城市里作业可根据建筑物密度情况缩短作业半径，以提高瑚测量的精度和速度。

(3)采用合适的措施，提高观测成果的精度。

在施测控制点时，流动站采用三脚架或带支架的对中杆测点，以尽量减少对观测值的影响。

(4)在rtk正式施测前应进行一次有效的检核。

每次初始化成功后，先测2～3个高等级的已知控制点坐标进行比较检核，若发现问题及时采取措施改正，确认无误后，对已测过的rtk点或不同参考站间施测的点重测2~3个，检查不同测站间点的精度。

(5)在植被茂密等对空通视受限的测区，通过采用常规方法和rtk技术相结合的生产流程可以极大地提高生产效率。

如rtk可与全站仪联合作业，充分发挥rtk与全站仪各自的优势。

3.4隐蔽点测量
对于一些工作人员不能直接到达的位置，可采用rtk系统的隐蔽点测量方式进行。

一般被广泛采用的是距离交会法，其中主要有2点法和3点法。

2点法就是将待测点置于一条线段的中点，测定线段两端点的位置，计算中点坐标。

具体操作为：用钢尺将待测点
置于线段中点，用rtk分别测定线段两端点坐标()(如图1)。

待测点坐标为：
图1二点法
当地形条件不允许使用2点法时，可使用3点法(如图2)。

3点法即测定点与待测点等距离的3个辅助点(a、b、c)的坐标，在图上用三点交出一个圆，a、b、c3点的外接圆的圆心即为待测点的位置，使用三角形外接圆外心计算公式可计算出其坐标：
图2 三点法
3.5偏心改正方法的应用
在地形测量中，经常遇到一些点状地物、线性地物、矩形地物以及圆形地物等，为了提高测量精度，需要作一些偏心改正。

(1)点状或圆状地物。

如电杆、水塔等，在测量这些地物时由于地物本身的半径和rtk接收机的天线半径则无法直接放在中心位置，对此采用偏心改正提高精度。

图3 点状或圆状地物测量方法
在图3中，a、b的坐标a(xa，ya)、b(xb,yb)可以直接利用rtk 测量，rtk接收机的天线半径r是已知的，点状或圆状地物的半径可以通过周长c计算出来。

计算点p的坐标：
坐标(xr,yr)就是经过偏心改正后的点状或圆形地物中心位置
坐标。

(2)矩形地物。

在地形测量中，矩形地物是遇到的地物形状最多的情况，用rtk测量矩形地物时，可以采用如图4所示的测量方式。

图4 矩形地物测量方法
则点p(xr,yr)的坐标可以计算如下：
3.6网络rtk技术的应用
vrs虚拟基准站技术和fkp区域改正参数法技术。

这两种技术就是将全网架设的所有基准站的数据发送到一个数据处理中心，经过解算，然后统一发送改正数据，这样可以让基准站间的距离增大，而且避免了一台基准站不能工作、该基准站所在区域就不能测量的问题。

4结语
rtk定位技术相比常规测量及静态gps测量，其作业效率大大提高，对传统的测量手段和作业方法产生了革命性的变革。

目前选择高精度高抗干扰性的rtk仪器，通过全面的质量保证措施，能得到
更加稳定可靠的高精度成果。

相信随着rtk技术的更加成熟，其应用前景会更加广阔。

注：文章内的图表、公式请到pdf格式下查看。