GPS_RTK_技术原理及精度影响因素

明 显 。Ｒ Ｔ Ｋ 技 术 的 测 量 误 差 均 匀 、独 立 ， 不 存 在 误 差 积 累 ，精 度 可 靠 程 度 较 高 。Ｒ Ｔ Ｋ技 术能够实时地提供测量成果，不需要分级 布网，可以大大减少生产成本，减轻作业员 的劳动强度， 提高测量效率。让我们一起为 测绘事业努力，相信不久的将来，ＧＰＳ会得 到更进一步的的发展。
（３）在有国家控制点高斯坐标无ＧＰＳ控 制资料的情况下，可以利用流动站在控制 点现场逐点进行ＷＧＳ８４定位测量，观测时 间不少于５ｍｉｎ，当不少于三点测量完成后， 即可利用控制手簿解算出坐标转换参数， 并利用坐标转换参数将ＷＧＳ－８４坐标自动 转换为北京５ ４ 坐标。
（４）在内业计算七参数转换时，无专业 软件可将ＷＧＳ－８４系坐标和５４系的公共坐 标代入布尔莎或其它转换模型，得到误差 方 程 矩 阵 。利 用 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ 中 的 Ｍ Ｉ Ｎ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｅ （ａｒｒａｙ）和ＭＭＵＬＴ（ａｒｒａｙ）函数分别返回矩阵 的逆矩阵和两矩阵的乘积，进而求得七参 数。或用Ｍａｔｌａｂ 软件也较容易求取七参数。 ２ ． ２ 测量作业的控制区域的影响
（ ２ ） 电 台 天 线 要 尽 量 高 。如 果 距 离 较 远 ， 要使用增高天线。电源电量要充足， 否则会 影响作业距离。
（ ３ ）设站时要限制最大卫星使用数。一 般为８颗，如果太多，则影响作业距离；太 少，则影响ＲＴＫ初始化和ＰＤＯＰ值。
（４）如果不使用七参数，则在设置基准 站时要使ＷＧＳ－８４坐标系处于关闭状态；如 果 使 用 七 参 数 ， 则 △ Ｘ 、△ ｙ 、△ Ｚ 绝 对 值 都 小 于１００ｍ较好，否则重新评估检查起算点。
（２）观测者：由于观测者的感觉器官的 鉴别能力有一定的局限，所以在仪器的操 作过程中也会产生误差。同时， 观测者的技 术水平和工作态度也是对观测数据质量有 直接影响的重要因素。
（３）外界条件：测量时的外界条件，如温 度， 湿 度 、风 力 、大 气 折 光 等 因 素 和 变 化 都 会 对 观 测 的 数 据 直 接 产 生 影 响 。特 别 是 高 精度的测量，更重视外界条件产生的观测 误差。
科技资讯 ２０１１ ＮＯ．１１
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
据，甚 至 可 能 无 法 开 展 Ｒ Ｔ Ｋ测 量 。当 对 某 个 量 进 行 重 复 观 测 时 就 会 发 现 。这 些 测 量 值 之间往往存在一些差异。 ２ ． ５ 其他因素的影响
（１）测量仪器：由于每一种仪器只具有 一定限度的准确度，由此观测的数据必然 带 有 误 差 。同 时 ， 仪 器 本 身 也 有 一 定 的 误 差，如ＧＰＳ接受机所采集的数据存在着仪器 的误差。
（１）卫星信号接收系统。 （２）数据传输系统（数据链）；数据传输系 统由基准站的发射电台与流动站的接收电 台组成，它是实现实时动态测量的关键设 备。 （ ３ ）软件解算系统。软件系统具有能够 实时解算出流动站的三维坐标的功能。 ＲＴＫ技术的关键在于数据处理技术和
数 据 传 输 技 术 。应 用 Ｒ Ｔ Ｋ测 量 技 术 时 ，具有 广泛用途，并且自动化程度高，定位精度高 不 受 天 气 的 影 晌， 可 以 全 天 候 地 工 作 。Ｒ Ｔ Ｋ 定位通常由１台基准站接收机和１台或多台 流动站接收机以及用于数据传输的电台组 成，在ＲＴＫ作业模式下将一些必要的数据 输 入 控 制 手 簿 ， 如 基 准 站 的 坐 标 、高 程 、坐 标系转换参数、水准面拟合参数等； 流动站 接 收 机 在 若 干 个 待 测 点 上 设 置 。基 准 站 与 流动站保持同时跟踪至少４颗以上的卫星， 基准站不断地对可见卫星进行观测，将接 收到的卫星信号通过电台发送给流动站接 收机，流动站接收机将采集到的ＧＰＳ观测数 据和基准站发送来的信号传输到控制手 簿，组成差分观测值，进行实时差分及平差 处理， 实时得出流动站的坐标和高程。基准 站一般架设在已知点（平面坐标或高程已 知）上，点位一般位于测区中间，视野开阔， 周 围 无 高 大 的 树 木 、楼 房 等 建 筑 物 影 响 ， 远 离 强 电 磁 波 发 射 源 和 大 面 积 的 水 面 。基 准 站 和 流 动 站 同 时 接 收 卫 星 信 号 。基 准 站 通 过 连 接 的 电 台 将 测 站 坐 标 、伪 距 观 测 值 、载 波 相 位 观 测 值 、卫 星 跟 踪 状 态 和 接 收 机 工 作状态发送给流动站，流动站接收该信息 后与卫星信息进行实时差分平差处理，实 时得到流动站的三维坐标及其观测精度信 息。基 本 原 理 如 图１。
（５）为避免多次手工输入基准站坐标产 生的错误，基准站坐标要在室内尽量上传 到内存卡，野外设站时直接从内存卡中调 出坐标即可，远离高压线。
２．４．２ ＲＴＫ流动站方式影响 流动站一般有对中杆和三脚架两种方 式 。使 用 对 中 杆 方 便 ， 但 天 线 不 固 定 ， 精度 起伏大；使用三脚架稍繁琐，但精度稳定。 （１）解的记录限制要为ＲＴＫ固定解。 （２）数据链接受间隔要与基准站设置的 发射间隔一致。 （３）高程改正要在天线高里去改正。 （４）差分天线要尽可能的高。 （５）流动站与参考站之间的距离要限 制；ＲＭＳ和ＰＤＯＰ值设置要满足规范要求。 目前，ＧＰＳ系统卫星总数已达２９颗，如用于 城市图根控制测量，ＲＭＳ值小于５ｃｍ较合 适，在信号差地区作业时，ＰＤＯＰ值仍有可 能较大，一般限制在小于１２ｃｍ较好。 ２．４．３ 电源的影响 如果电量不足，不但影响卫星信号和 无线电数据的接收，产生不可靠的坐标数
１ 实时动态ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ简称 ＲＴＫ）测量技术 １．１ 定位原理
实时动态（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ简称 ＲＴＫ）测量技术也称载波相位差分技术是 以载波相位观测量为根据的实时差分ＧＰＳ 测量技术，其精度要低于静态ＧＰＳ的精度， 很多情况下它可以静态ＧＰＳ点为基准，建立 基准站。它是Ｇ Ｐ Ｓ测量技术发展中的一个新 突 破 。广 泛 应 用 于 控 制 测 量 、市 政 工 程 放 样、地 形 碎 部 测 量 等 等 。Ｒ Ｔ Ｋ 定 位 技 术 是 基 于载波相位观测值的实时动态定位技术， 基准站和流动站必须保持４颗以上相同卫 星相位的跟踪，它能够实时地提供测站点 在指定坐标系中的三维定位结果，瞬时得 到定位结果， 并达到厘米级精度。实时动态 （ＲＴＫ）定位测量系统的构成实时动态定位 词： 实时动态（ＲＴＫ） 定位 技术 控制网 精度影响因素
中 图 分 类 号 ：Ｐ２５８
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ １ ） ０ ４ （ ｂ ） － ０ ０ ５ ０ － ０ ２
ＧＰＳ是“Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”的 简称， 由 空 间 卫 星 部 分 、地 面 监 控 部 分 、用 户 设 备 部 分 组 成 。以 其 定 位 精 度 高 、效 率 快 、不 要 求 点 位 相 互 通 视 、自 动 化 程 度 高 、 误 差 积 累 小 、测 绘 成 果 统 一 、操 作 简 单 、全 天候等优点， 在测绘各个领域被广泛运。目 前 已 经 广 泛 应 用 于 大 地 测 量 、工 程 测 量 、资 源 勘 查 、地 壳 运 动 、地 籍 测 量 等 领 域 ， 还应 用 于 军 事 、交 通 、农业，等等。
３ 结语 Ｇ Ｐ Ｓ技术给测绘界带来了一场革命。利
用载波相位差分技术（ＲＴＫ），在实时处理 两个观测站的载波相位基础上，可以达到 厘 米 级 的 精 度 。与 传 统 的 手 工 测 量 手 段 相 比，ＧＰＳ技术有着巨大的优势：测量精度高、 操 作 简 便 、仪 器 体 积 小 、便 于 携 带 、全 天 候 操 作 、观 测 点 之 间 无 须 通 视 等 。测 量 结 果 统 一 在 Ｗ Ｇ Ｓ 一 ８ ４ 坐 标 下 ， 信 息 自 动 接 收 、存 储， 减少烦琐的中间处理环节。全球定位系 统（ＧＰＳ）以 其 精 度 高 、速 度 快 、经 济 方 便 等 优点， 在布设各种形式的控制网、变形监测 及精密工程测量等诸多方面都得到迅速广 泛 的 应 用 。目 前 应 用 最 广 泛 的 就 是 Ｒ Ｔ Ｋ 技 术， Ｒ Ｔ Ｋ技 术 能 够 满 足 控 制 测 量 的 要 求 。由 于ＲＴＫ技术不同于常规的控制测量，不可 能完全用常规控制测量的技术标准来衡 量，尤其是在边长较短的相邻点，表现比较
２ 精度影响因素 ２ ． １ 转换参数的影响
计算转换参数所选择的点要均匀分布 于测区四周，并且要多选择几组进行计算 分析，避免出现粗差和错误合理选择控制 网中已知的ＷＧＳ－８４和北京５４坐标（或地方 独立坐标）以及高程的公共点，求解转换参 数，为 Ｒ Ｔ Ｋ测 量 作 好 准 备 。选 择 转 换 参 数 时
图１
要注意以下几个问题。 （１）要选测区四周及中心的控制点，均
匀 分 布 。为 提 高 转 化 精 度 ， 最 好 选 ３ 个 以 上 的公共点，利用最小二乘法求解转换参数。
（２）在ＧＰＳ（ＲＴＫ）作业前，一般情况下已 布好本区ＧＰＳ基础控制，根据内业计算得到 各个控制点的ＷＧＳ－８４坐标和当地坐标，在 内业计算得到坐标转换参数，直接将参数 输人ＲＴＫ控制手簿，这种方法算得的参数 较准确。
科技资讯 ２０１１ ＮＯ．１１ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｇ Ｐ Ｓ （ Ｒ Ｔ Ｋ ） 技术原理及精度影响因素
工 程 技 术
蔡春杰 （北京市怀柔测绘所 北京 １ ０ １ ４ ０ ０ ）
摘 要 ：简述ＧＰＳ的应用以及原理，ＲＴＫ技术的原理、方法、组成结构、精度影响的因素、提高精度的注意事项等等。
测量作业范围受转换控制点的约束， 一般应在转换控制点的控制圆区域内作 业，否则测量精度就大受影响。 ２ ． ３ 卫星信号的影响
ＧＰＳ是通过卫星来定位的，卫星信号的 接收是Ｇ Ｐ Ｓ定位的基础。由于卫星分布随时 间变化而变化，不同时段卫星数量和位置 都 不 同 。在 卫 星 数 量 较 多 和 位 置 图 形 较 佳 时，天线接收信号较好，初始化时间就短， 精度较高；反之，即使天空中有足够的卫 星，但由于基准站和流动站没能同时接收 到足够的卫星信号，使初始化时间很长，测 量 精 度 很 差 ， 甚 至 不 能 解 算 出 固 定 解 。同 时，由于基准站或流动站选择位置不当，会 使部分卫星信号被高楼等建筑物阻挡，出 现卫星数量不足；或卫星信号被周围物体 反 射 再 接 收 而 产 生“ 多 路 径 效 应 ”， 使 测 量 出现错误。 ２ ． ４ ＲＴＫ 主要仪器设备的影响