基于GPS动态测量工作中误差的探讨

基于GPS动态测量工作中误差的探讨【摘要】rtk技术与gps静态定位技术相比，一方面，rtk 实时动态测量具有高效与灵活的特点。另一方面，rtk所具有的实时动态定位系统结构以及数据采集处理等技术工艺比较复杂。与流动站实时定位所存在的相关的误差，对rtk的作业精度与可靠性都会带来直接的影响。因而，有必要对这些误差影响进行必要的研究，进而更好地把rtk技术所具有的优势进行有效发挥，为gps测量生产实践提供必要的参考。

【关键词】动态测量定位减少误差数据拟合

1 油田gps—rtk井位测量的误差分析

误差分析存在两类：一类是和信号传播相关的误差，具体包括电离层折射、多路径效应以及信号干扰等等，另外一类是gps卫星与仪器相关的误差，具体包括卫星星历误差、卫星钟差以及观测误差等等。从固定基准站的层面来看，同gps卫星与仪器相关的误差能够通过校正方法来实现削弱的效果，同信号传播相关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，所以rtk的有效作业半径是有限的（一般为10km内）。

2 rtk流动站相关的误差影响特性分析

在gps测量时，观测值是以接收机天线的相位中心位置作为基础的，天线的相位中心和它的几何中心从理论的层面上应维持一致。但在对天线的相位中心进行观测时，应随着信号输入强度与方向的不同而存在一定的变化，此类差别被称作天线相位中心的位置

偏差。此类偏差所导致的影响甚至能达到厘米。正因为如此，接收机天线相位中心的偏差，对rtk定位精度有着较大的影响。实际操作中，用观测值的求差的方式来削弱相位中心偏移所带来的负面影响，必要时对天线检验进行校正。rtk动态作业时载体瞬时姿态改正精度作为重要的误差来源，在进行动态观测操作时，在多类因素的作用下，无法确保流动站的单杆能够达到完全竖直的状态。在待定点p上无法实时确定天线动态瞬时姿态，如图1所示。设地面坡度或天线对中杆单杆高度为h时，倾斜姿态角θ使p点铅垂方向a 偏移b，即引起平面δp和高程δh误差，θ很小时，可推出两项误差改正模型。

3 拟合方法转换

通过gps相对定位的方式所得到的三维基线向量，以gps网平差为基础可以得到高精度的大地高差。若网中有一点或者多点有着精确的gs-84坐标系的大地高程，则在gps网平差后，能够求得各gps点的大地高gs-84大地h84高是由地面点沿通过该点的椭球面法线到参考椭球面的距离，是一个几何量，不具有物理上的意义它通过与水准测量资料重力测量资料等相结合，来确定测点的正常高，具有重要的意义但在实际应用中，地面点高程采用正常高系统。

二次曲面拟合法是在拟合区域内的水准重合点之间，按削高补低的原则平滑出一个二次多项式曲面来代表拟合区域的似大地水

准面，供内插使用拟合范围越大，高程异常的变化则会更加复杂，削高补低的误差也越大平面拟合法使用范围比较窄，要求拟合区域

地势平坦区域范围较小，似大地水准面接近一个平面，它通过少量的已知固定点拟合出简单的平面模型来近似表示似大地水准面多

面函数拟合是一种纯数学曲面逼近方法，它的出发点是在每个数据点上同各个已知数据点分别建立函数关系，这种关系表现为一规则的数学曲面，将这些有规律的数学曲面按一定的比例迭加起来，就能够实现较好的拟合效果。采用的已知水准点越多，相对来说拟合精度就越高。

结合实测量gps高程测量应用的组成gps水准混合网进行平差，并将其精度与四等水准测量精度指标进行比较，经实际工作验证，拟合出的正常高程能够满足一般工程四等水准测量精度要求，在一定程度上降低了生产成本。

4 油田gpsrtk井位测量的质量控制

4.1 对坐标参数转换的要求

gps卫星星历是以wgs一84大地坐标系为根据而建立的，

gps-rtk使用的坐标系统是wgs-84坐标系统。目前求解坐标转换参数的方法有两种：一是将测区控制点的wgs84坐标和54北京坐标直接键人手簿来自动求取转换参数。二是控制点若无wgs84坐标，可采取现场采集的方法，通过键入一定数量控制点的地方坐标，然后到这些控制点上用rtk采集wgs84坐标，通过点校正拟合出最佳转换参数（又称求参），其转换参数的准确性通过多次实践，我们认为，求参控制点的精度及分布是影响定位精度很重要的一环，一般要求控制点在测区内要分布均匀，平面起算点5个以上。

4.2 参考站选择要求

针对rtk定位原理中的两种信号传播的重要性，油田井位测量参考站位置的选择尤为重要，参考站除应当满足gps观测条件外，还应满足“电磁波通视”———即电磁波能从参考站通过直射、绕射和反射等传播方式有效地到达流动站，通常规定参考站应选择在地势开阔或高层建筑物的楼顶上，周围没有无线电干扰和多路径效应，以利于接收卫星信号和数据链信号。

4.3 油田井位测量时段要求

进行井位测量时应满足gps观测要求，安排观测时间时应排除点位几何图形强度因子（pdop）值大的时间段（可以通过卫星预报的信息来查看），经分析出现粗差的时候往往是pdop值较大的时间段，一般中午时分不易进行rtk测量，或者测量效率很低，所以要尽量早出工，晚收工，利用良好时段进行rtk井位测量，不仅效率快，而且精度高。

4.4 仪器机内精度设置

要求设置机内精度时保留一定的精度储备，这样可以使收敛较慢的点位观测精度会提高。一般做控制时机内精度指标预设为点位中误差±2.0cm，高程中误差±2.0cm。3.6.rtk观测架站要求为减少仪器对中误差和加快初始化收敛，要求油田井位测量时，rtk观测时间应不少于3min。

4.5 解决盲点问题

如果导致盲点的主要原因是数据链信号接收问题，首先可提高

参考站和流动站天线的架设高度，流动站天线可采用长垂准杆架设以保证成果精度。若不行再考虑搬站；如果盲点地区致盲的主要原因是接收卫星状况不良，则应该在盲点周围加测根控制点，以便用全站仪补测。

参考文献

[1]杨帆，张予杰，gps-rtk技术在油田井位测量中的应用[j].《全球定位系统》.2005.02.

[2]王利，郑玮.rtkgps测量中坐标转换参数求解若干方法讨论[j].西安工程学院学报；2002.01.