7GPSRTK误差来源及质量控制方法探讨

GPSRTK误差来源及质量控制方法探讨陈君国（四川省核工业地质调查院）摘要：目前GPsRTK测量技术应用已经非常普遍，本文通过对c咫RTK的误差来源分析，并提出提高其成果质量的控制方法．引言GPSRTK（RealTimeKinematic)技术又称载波技术相位动态实时分歧术，他能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标（x，y，z），并能够达到厘米级的精度。RTK技术的出现可以说是测量技术史上的一场革命，其实时动态定位技术效率高，在野外作业时能够实时提供测量点的三维坐标，具备灵活、快速、省时、省力及精度高等优点，可以在作业现场提供经过检验的测量成果，能够在满足精度的前提下，摆脱后处理的负担和外业返工的困扰能极大地提高工作效率，深受总舵测量单位的欢迎。目前，该技术已广泛应用于地形测量、航空摄影测量、地籍测量、房产测量、勘界与拔地测量、工程测量等各个领域。图根点事直接用于地形图测量，是确定平面位置和高程的依据，采用GPSRTK布设图根控制点的方式已经逐渐取代了图根导线布设图根点的方式。本文主要通过分析GPSRTK误差源并讨论在图根控制测量中的质量控制方法，以达到提高测绘成果质量的目的。2GPSRTK技术原理GPSRTK实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，它利用2台或2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号，其中基准站接收机架设在已知点或未知坐标的参考点上，连续接收所有可视GPS卫星信号，基准站将测站点坐标、伪距观测值、卫星跟踪状态和基准站接收机工作状态等信息通过无线数据链[数据链使用的是超高频（VHF）和甚高频（UHF）的无线电通讯设备，具有可靠、稳定和抗干扰能力的优点。]发送给流动站，流动站接收信息后与卫星信息进行实时差分平差处理，实时的到流动站三维坐标及其观测精度信息。3GPSRTK测量误差来源于分析实践表明，GPSRTK测量的误差来源可分为六大部分。3.1与卫星有关的误差与卫星有关的误差有两种：①卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差，由于卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果计算求得的，所以又称为卫星轨道误差；②GPS卫星时钟与GPS标准时间所产生的卫星钟差。3.2与卫星信号传播有关的误差与卫星信号传播有关的误差有三种：①由于卫星信号穿过电离层时信号路径发生弯曲和传播速度发生变化而引起的电离层折射误差；②由于GPS信号通过对流层时，也使信号传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差，称之为对流层折射误差；③测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接受天线，将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离，产生所谓的“多路径误差”。3.3与接收机有关的误差与接收机有关的误差也有三种：①GPS接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异，成为接收机钟差；②接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差，称为接收机位置误差；③观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的，而天线的相位中心与其几何中心，在上应保持一致，但是观测天线的相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，这种差别称为天线相位中心的位置偏差。3.4与测站有关的误差与测站有关的误差主要包括基准站已知坐标误差，数据转换模型的科学性和基准站载波相位误差。3.5与GPSRTK流动站有关的误差在实际测量流动站的操作规范性直接影响测量结果的精度，如操作过程中天线没有对中测量点；测量时外界环境干扰也会影响测量精3.6与数据处理有关的误差与数据处理有关的误差包括数据处理时采用的坐标参数转化误差，数据计算的数学模型误差，模糊度解算误差，拟合内插误差和动态基线解算误差等。从上述误差来源来看，按其性质可分为系统误差和偶然误差，其中系统误差虽然对定位精度影响很大，但是可以通过一定的手段和措施进行消除，如电离层折射可以利用电离层模型加以改正，卫星钟差在系统中采用二阶多项式进行削弱．由此可见，在现在的技术条件下，只要采用优秀的仪器设备和系统模型均可以削弱并消除其对定位精度的影响．偶然误差无规律可循，一些人为的误差我们也可以通过一些手段和措施提高定位精度。结合本人在日常生产过程中，对部分常见误差提出一些解决办法。4GPSRTK测量质量控制方法4.1基站布设的质量控制方法在日常的测量过程中，测区内若建筑物密集，特别是高层建筑，长距离发射对基站的信号影响较大，因此建议采取多布设基准站，缩短作业半径的方法进行控制，将流动站的半径控制在skm以内，这种方法虽然增加了工作量，但解决了流动站接收信号弱或信号飘忽不定而影响定位精度的问题．在选择基准站布设位置时为了减少各种电磁波对C玲卫星信号的干扰以及避免多路径效应的发生，基准站应选在远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物处，如高压线、移动信号发射塔、湖泊等．4.2流动站施测的质量控制方法RTK动态作业时，流动站获取的测量点的三维坐标精度与流动站的天线姿态有直接的关系．RTK流动站由对中杆、GPS卫星接收天线和手簿组成，在作业时为提高作业效率一般采用单杆手扶的方式作业，由于受到风，工作人员疲劳等影响使对中杆来回晃动，在待测点上无法实时确定天线动态瞬时姿态，从而直接影响测量成果精度．鉴于以上情况，在施测时，特别是在进行控制加密测量时，采用强制对中的方式进行测量，如采用手扶三角架，这样会有效的消除上述误差。4.3坐标转化误差的控制方法RTK相对定位是在WGS84坐标系中计算的，而我们通常采用的是国家坐标系或地方坐标系，这就要求RTK测量的最终成果也是国家坐标系或地方坐标系．因此，为进行坐标系统转换需求出不同坐标系统之间的转换参数。坐标转换时RTK测量中普遍的问题，通常采用四参数法和七参数法．从四参数和七参数的理论模型及实际使用情况来看，四参数的测量精度随GPS卫星姿态的调整而有相应的变化，有时满足不了测量精度的需要，稳定性相对较差；而七参数是在较长时间连续单点定位的基础上求解获得，因此在使用过程中测量精度相对稳定而且精度也很高，完全满足日常测量的需求。纂纂在实际测量中我们可以在每次初始化成功后，先测2一3个分布均匀的高等级己知控制点坐标进行比较，确认无误后方可开始施测。5结束语C此RTK定位技术相比常规测量来讲，其作业效率大大提高，目前在各种测量施工中己经非常普遍，如果选择高精度高抗干扰性的RTK仪器，通过全面的质量控制措施，其精度完全可以达到四等以下的各种控制测量要求．随着GPSBTK技术的更加成熟，其应用前景会更加广阔。