基于动态GPS(RTK)测量的精度分析

基于动态GPS（RTK）测量的精度分析
作者：刘国庆
来源：《山东工业技术》2015年第24期
摘要：动态GPS（RTK）测量技术在测绘领域扮演着重要的角色，它改变了测量模式，为测绘工作奠定了坚实的技术基础，随着此项技术应用的日益广泛，其测量精度得到了广泛的关注。

在此背景下，本文探讨了基于动态GPS（RTK）测量的精度，首先分析了GPS （RTK）的概况，根据影响GPS（RTK）测量精度的因素，提出了几点建议，旨在指导日后的GPS（RTK）测量工作。

关键词：GPS；RTK；测量；精度
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.037
0 引言
GPS（RTK）作为测量技术的一种，具有一系列的优点，如：高效、便捷、灵活等。

随着GPS（RTK）技术的发展，在工程测量中的应用日渐广泛，在地形测量、地籍测量、房产测量与工程测量等诸多方面均扮演着重要的角色，它保证了测量的效率，提高了测量的质量。

但GPS（RTK）测量精度受误差、整周模糊数及传输等因素的影响，为了进一步提高其测量精度，本文给出了几点对策。

1 GPS（RTK）的概况
随着科学技术水平的提高，GPS定位技术在测量中的重要性日渐显著，通过实践与研究，在GPS定位技术的基础上，出现了GPS（RTK）技术，此项技术应用于测量工程具有积极的意义，缩短了工期、控制了成本、提高了效益，充分彰显了GPS（RTK）技术的优势。

动态GPS（RTK）技术又称载波相位动态实时差分技术，它能够提供测量点的三维坐标，其精度达到了cm，在实际测量过程中，以基准站为中心，呈放射状，通过对GPS卫星的连续观测，将观测数据发送至流动站，此后用户站借助无线电接收设备实现了对观测数据的接收，同时，结合相对定位原理，对整周模糊度、流动站的三维坐标及精度进行实时解算。

GPS （RTK）测量系统是由GPS接收设备、数据传输设备及软件系统构成的，其中的传输设备系统是由基准站、流动站的电台组成的，它是最为关键的系统。

2 GPS（RTK）测量精度的影响因素及提高对策
2.1 误差
RTK测量的误差主要分为两类，一类为同测站有关的误差，另一类为同距离有关的误差。

第一类误差的影响因素主要有天线相位中心变化、信号干扰、多路径误差及气象因素，其中影响最为严重的因素为多路径误差，它直接降低了测量的精度。

多路径误差源于GPS接收机天线所处的环境，如果天线处于高大建筑物、大面积水面等环境，此时的电磁波反射作用较强，天线接收的信号不仅有卫星发射信号，还包括反射体反射的电磁波，在两种信号叠加的情况下，测量误差随之出现。

对于多路径误差而言，其范围为1-5cm，其周期性变化在5-
20min，因此，它对RTK测量的影响较为严重。

第二类误差主要分为轨道误差、对流层误差及电离层误差等。

由于轨道误差的影响较小，可以忽略不计。

对流层误差主要受点间距离与高差的影响，其范围在3×10-6D左右；受电离层误差是受太阳黑子活动的影响而出现的，其范围为5×10-6D-50×10-6D。

为了削弱电离层与对流层误差，可借助不同的校正方法及有效措施，同时也可以限制作业半径得以实现。

2.2 整周模糊数
通常情况下，地面两点间距离较短时，系统可以模拟对流层、电离层的影响，此时的影响可以通过差分处理进行消除，但电离层的电子含量有所不同，而电子含量的剧烈变化，会对基准站与流动站的卫星信号造成不同程度的影响。

如果电离层中的电子含量活动剧烈，要延长观测时间，以便于固定整周模糊值。

同时实践可知，整周模糊数值的确定受接收机类型、观测卫星数量、基准站与流动站的距离及RTK软件质量，一般来说，双频接收机的初始化时间短于单频的，卫生数量越多，RTK的精度越高，基准站与流动站二者的距离越短，初始时间越短。

2.3 传输
在RTK测量过程中，基准站发送的信号传送至流动站，在其接收后，方可确定观测点的位置，因此，RTK测量精度受基准站播放信号的影响，同时，此因素也影响着RTK的测程。

通常情况，RTK的均标称测程为15km，但要结合实际的情况，如果地形过于复杂，基准站与流动站二者间的障碍物较多，此时二者间的通讯受诸多障碍物的影响，进而播放的信号也将受到影响，因此，工作半径要适当减小。

通过实验可知，在平坦地区，TRK的作业半径范围为5-8km，而在复杂地区，其范围
RTK测量误差呈均匀分布，并且具有一定的独立性，此时测量的精度较高，为了进一步提高其测量精度，在明确上述影响因素的同时，要采取以下对策：其一，保证控制点分布的合理性，控制点是RTK测量的主要数据来源，为了保证基准站和流动站二者间数据的准确交
换，要调整控制点间的距离，并根据测区的环境，对控制点的数量进行适当的调整，以此满足精准测量的需求。

其二，科学选择基准站的位置，基准站要与高大建筑物、大面积水域等保持一定的距离，可以选择草地、灌木丛等位置，此时的植被能够对微波信号能量进行吸收，同时其反射能力较差，再者，要避免山坡、山谷与盆地等位置，在此情况下，多路径误差将得到有效的规避。

其三，适当限制作业半径，为了保证RTK测量精度，要根据不同的作业区域选择适合的工作半径。

其四，复核观测的结果，对于RTK测量而言，其具有便捷、快速与实时等特点，但在作业中仍不可避免的会出现粗差，为了提高测量精度，可通过复核的方式或者两侧观测法，以此保证测量质量。

3 总结
综上所述，动态GPS（RTK）测量的精度受诸多因素的影响，主要有误差、传输及整周模糊数等，为了提高测量精度，要选择有效的措施。

相信，随着动态GPS（RTK）测量精度的提高，我国测绘工作的效果将更加显著。

参考文献：
[1]王晓，高伟，张帅.GPS-RTK测量精度的影响因素研究与实验分析[J].全球定位系统，2010（04）：26-30.
[2]王洪.动态GPS精度分析理论与应用研究[D].江西理工大学，2009.
[3]宋黎民，苑庆中，宋雷.基于SDCORS的网络RTK在工程测量中的精度分析[J].测绘与空间地理信息，2015（01）：114-116+119.
[4]陈俊林.GPS-RTK在常规控制测量中的精度及可靠性分析[J].测绘与空间地理信息，2011（05）：95-98.
作者简介：刘国庆（1965-），男，江苏江都人，工学学士，工程师，研究方向：矿井测量、GPS应用。