２０１０年第４期 ・北京测绘・ ６５ 提高ＲＴＫ平面控制测量精度与可靠性试验 研究 包民先 ，高王良 ，陆建雄 （１．南京工程高等职业学校，江苏南京２１１１３５；２．南京市大地测绘院，江苏南京２１１１３５； ３．南京江地勘测有限公司，江苏南京２１００１８） ［摘要］作者分析了影响ＧＰＳ ＲＴＫ平面控制测量精度和可靠性的因素，进行了五种试验方法，并提出了 提高ＲＴＫ测点精度和可靠性的措施。 ［关键词］ＲＴＫ；精度；可靠性。 ［中图分类号］Ｐ２２８．４ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］ １００７—３０００（２０１０）０４—３ 运动中解算整周模糊度，即在流动站运动状态通过观测 至少５个历元，按一定算法求出整周模糊度之差）已有多 种算法，是一种有前途的方法。 在ＯＴＦ解算未知的模糊值时，至少需要有５颗共同 卫星，卫星数越多，解算模糊值时的速度越快，越可靠。研 １ ＲＴＫ技术的原理与应用 实时动态（ＲＴＫ）差分定位原理是在基准站上设置 ＧＰＳ接收机，对所有可见ＧＰＳ卫星进行连续观测。根据基 准站的已知三维坐标求出各观测值的校正值（坐标改正 数、距离改正数或载波相位），并通过无线电通讯传输设 备将校正值实时发送给各流动站，流动站将接收的ＧＰＳ 究表明，卫星数增加太多对提高ＲＴＫ点位精度不显著，但 可提高观测成果的可靠性。 卫星信号与基准站传来的校正值进行差分计算，从而实 时高精度地解算流动站的ｉ维坐标。其工作原理如下图 所示： （２）基准站与流动站间的数据传输 由于ＲＴＫ技术是在两台ＧＰＳ接收机间加一套无线 电通讯系统来完成，在流动站完成初始化后，将基准站 传送来的载波观测信号和流动站接收到的载波观测信 号进行差分处理，实时求解出两点问的基线值，进而由 基准站的坐标求得流动站的ＷＧＳ一８４坐标，通过坐标转 图１ ＧＰＳ ＲＴＫ工作原理图 换，即可实时求得流动站的坐标并给 其点位精度。因 它的系统由ＧＰＳ接收设备，无线电通讯设备，电子手 簿，蓄电池，基站和流动站天线及连线配套设备组成。 目前，双频ＧＰＳ接收机使用ＲＴＫ技术，在１０ｋｍ范围 内，实时定位精度可达到厘米级，已广泛应用于地形测 此，基准站和流动站的观测质量好坏以及无线电信号传 播质量好坏对定位精度影响很大，主要包括卫星星数、 大气状况等。 （３）ＧＰＳ的测量误差 量、地籍测量及各种Ｔ程测量等碎部点的数据采集及工 程放样中。 对流层和电离层都会对ＧＰＳ信号传播造成影响，基 线越长，影响越大。当基线较短时，其影响能够模拟，残差 可通过观测值的差分处理得到削弱或消除。 环境对ＲＴＫ影响的主要因素有地形、基准站与流动 实时动态差分定位是ＧＰＳ技术发展的一个新突破， 它即克服了常规测量要求点间通视，费Ｔ费时而且点位 精度不均匀，同时又避免了ＧＰＳ静态及快速静态定位需 要进行后处理。如果采取适当的测量措施，使其满足一、 站之间的障碍物、覆盖物、多路径效应误差、电波干扰等。 观测方案和观测者的操作对ＲＴＫ结果的质量和可靠 性影响也很大，如：基准站位置的选择、校正点的选取、对 二级控制测量精度要求，将大大减轻测量作业的劳动强 度，提高作业效率。 中误差、天线姿态、观测次数等。 （４）坐标转换带来的误差 ２ ＲＴＫ定位精度及可靠性因素分析 ＲＴＫ技术的关键在于数据处理技术和数据传输技 术，主要有以下几个因素。 （１）初始整周模糊度ｆ初始化１ ＧＰＳ直接得到的是ＷＧＳ一８４坐标，而我们平时用的则 是北京５４坐标系或西安８０坐标系，所以要通过坐标转换 把把ＧＰＳ的观测成果变成我们需要的坐标。这个Ｔ作有 多种模型可以实现，一般采用平面与高程分开转换，平面 在ＲＴＫ测量的作业模式中，ＯＴＦ法（即ｏｎ ｔｈｅ ｎｖ，属 【收稿日期】２０１０—０４一Ｏ１ 【作者简介］包民先（１９７７一），男，汉族，山东海阳人，讲师，在读硕士，主要从事Ｔ程测量方向教学与科研工作。 ・北京测绘・ ２０１０年第４期 坐标转换采用先将ＧＰＳ测得成果投影成平面坐标，再用 知数据输入及ＲＴＫ测量各种过程的正确性，可以通过将 已知点纳入到测量链中的方式进行检查，这是一种十分有 效的方法，可在任何情况下时使用。即在布测控制网时用 静态ＧＰＳ或全站仪多测出一些控制点，批量作业前用 ＲＴＫ测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即 采取措施改正。 在某实习基地利用Ｌｅｉｃａ ＧＰＳ１２００系统进行测试。在 距已知点５～１５ ｋｍ选定４个点，与已知点同步采用静态 模式测量，静态测量结果分别采用ＬＧＯ ４．０，ＴＧＯ １．６０两 已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平 面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该 测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。坐标转 换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和 已知点的分布情况。 ３ ＲＴＫ精度可靠性试验方法 ３．１用静态测量结果进行试验 作为ＲＴＫ测量起算数据的高级控制网，一般用ＧＰＳ 静态获得，具有很高的可靠性。为检核坐标转换参数、已 套软件处理，处理结果与ＲＴＫ测量结果比较见表１。 表１ ＲＴＫ与静态测量结果统计表（单位：ｃｍ） 由试验的结果可见，无论在平面定位还是高程定位方 面，在严格按照操作规程进行操作的情况下ＲＴＫ测量 结果都能达到ｃｍ级精度，较差中误差分别为３．３ ｃｍ与 ３．３双基站或多基站试验检测： 在测区内同时建立两个以上基准站，每个基准站采 用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性 ３．８ ｃｍ，且精度可靠，能够满足ｃｍ级精度要求，并且随着 ＲＴＫ边长的缩短精度不断提高。 地分别接收每个基准站的改正数据，从而得到两个以上 解算结果，比较这些结果就可检验其质量状况。这种方法 ３．２用全站仪进行试验 使用Ｔｏｐｃｏｎ ３００２全站仪（标称精度为２ ，±（３ｍｍ＋２ｘ １０—６Ｄ）），在有控制点的区域，采用导线测量方法，按一级 的变通是在不同时段两次架站，但缺点是工作效率较低， 所以使用不多。 为保证ＲＴＫ测量精度的可靠，在同一地区，可以建立 多个固定的基准站点，并统一求解转换参数和基准站点的 ＷＧＳ一８４坐标。在ＲＴＫ测量过程中，对同一待测点，用不同 基准站点分别测量坐标，在限差范围内求均值。有条件的 导线要求，检测了４７个：将一级导线成果作为真值，计算 ＲＴＫ点的平面坐标，其平面点位中误差为 Ｍａ＝ 、／ 一＋、／ －＋２９． ｍｍ 全站仪精度较高，其检验的结果可视为可靠值，以上 单位或地区，即具有多套相同型号ＧＰＳ—ＲＴＫ仪器的单位 或地区，可分别同时在多个基准站点架基准站，同一台流动 站只需改变每个基准站发射电台的频道，就可分别测出对 应不同基准站的同一点的坐标，不但起检验的作用，而且能 提高ＲＴＫ精度。试验结果如表２。 数值即可认为是ＲＴＫ平面点位精度 为了进一步检验ＲＴＫ的精度，在没有控制点的区域， 用全站仪测距的方法，按Ｉ级测距精度要求检测ＲＴＫ两 点间边长３２条，其边长较差的中误差为 ３．４不同时段测量试验： 对于缺少其他检验条件的待测点，还可以用同一基准 Ｍｏ＝±、ｖ／ ：一／－］３０２０４一±５．６ ｍｍ ０．００５６：同样，以上数值即为ＲＴＫ的两点间边长的中误差，平 均边长Ｄ＝３１４ｍ，则边长的相对中误差为 １／５６０７１ ３ｌ４ 站在不同时段（如隔ＪＬ￣）Ｎ量，若结果不同，则必有一个是 错误的，需再次测量；若结果在限差范围内，则说明测量值 正确。可取中数。试验结果如表３。 ３．５测前测后的控制点检验： 为保证ＲＴＫ测量的可靠性，建议在每个基准站点附 近设立几个检验控制点，每次ＲＴＫ作业前，在架好基准站， 流动站初始化后，就测试检验控制点，以判断卫星信号的正 由此可以看出，ＲＴＫ在满足《卫星定位城市测量技术 规范》ｃＪＪ厂ｒ ７３—２０ｌ０作业要求下，可代替相应等级的常 规导线测量。 ２０１０年第４期 ・北京测绘。 ６７ 常情况和仪器的操作是否正确；在每次ＲＴＫ测量后，也需 测试检验控制点，再次检测卫星信号的正常情况，来判断 前面所测点位的可靠性。有条件的话，在作业中，检测一下 定５颗以上的卫星，且ＰＤＯＰ值应小于６。 （４）ＲＴＫ测点必须在求取ＷＧＳ一８４坐标到地方坐标 系转换参数的高级控制点的范围内，同时尽量均匀分布， 最高、最低点也尽可能选点。点校正应选择４个（含４个） 附近控制点，可随时判断卫星信号的正常情况。特别注意，在 同一地区若有相同型号的ＧＰＳ接收机，如果转换参数不同， 以上精度较高、分布均匀的控制点进行，对校正值较差的 控制点应舍弃。 容易发生在公共频道ｆ或相同频道）接收了其他单位参考站 发出的数据链而导致测量数据错误。因此，有必要对本单 位的ＧＰＳ接收机设置特殊的识别码，以防止接收错误的数 据链，同时加强对控制点或相关地物点的检测判断。 ５结束语 综上所述，应用ＲＴＫ技术进行平面控制测量是可行 的，主要得益于ＲＴＫ自身定位理论的优良性，并在作业时 注意基准站位置的选择、控制流动站到基准站之间的距 ４试验分析 从上述五个应用试验方法可以看 ， 离、为求转换参数（点校正）而选择具有控制和代表测区 范围及高度的数量足够的公共点。这样，ＲＴＫ完全可以满 （１）应用ＧＰＳ ＲＴＫ实时定位技术进行城市低等级平 面控制测量，平面点位精度一般优于￣５ｃｍ，其高效率、灵 足低等级控制测量，且各点间不存在误差积累。ＲＴＫ测量 与ＧＰＳ静态测量相比，较易 错，必须进行质量控制，尤 其在控制测量中更要进行内部和外部的可靠检验。 活、误差不积累、厘米级的高精度越来越受到测绘人员的 青睐。在满足ＣＪＪ／Ｔ７３－－２０１０相应技术要求下，可代替相 应等级的常规导线测量。 （２）与静态、快速静态ＧＰＳ测量相比较，ＲＴＫ无足够 参考文献 ［１］徐绍铨等．ＧＰＳ测量原理及应用．ＩＭ］．武汉大学 版社． ２００３ 的几何检核条件，笔者认为不宜用来作首级控制。在使用 ＲＴＫ布设加密控制点时要加强检核，若代替一、二级点时 可以采取在不同的基准站上分别施测或设立双基站 的方式施测，取中数使用，这样不但避免了粗差，而且使 点位精度得到提高。 （３）ＲＴＫ定位的数据处理主要是基准站和流动站间 的单基线处理，而基准站和流动站的观测数据质量及无 【２Ｊ李本玉，高伟，胡晓．ＧＰＳ实时动态定位技术的发展与 应用研究ＩＪＪ矿山测量２００９，（４）：７６—７７ ［３］马宁，黄小平．ＲＴＫ技术在城市测量中的应用［Ｊ］ＳＬ京 测绘２００６，（３） ｆ４１吉长东，等．实时动态差分ＧＰＳ在城市加密控制测量 线电信号的传播质量对定位精度的影响极大。因此，把基 准站设立在要进行ＲＴＫ测量区域的较高点上，提高基准 中的应用及其精度检验 ０绘通报，２００６，（６）：２９—３０． 【５］郭建东，冒爱泉，殷忠ＲＴＫ测量的方法与精度试 验［Ｊ】测绘科学２００６，（３） 站和流动站天线的架设高度。基准站与流动站应同步锁 Ｔｈｅ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ＲＴＫ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｒｖｅｙ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ＢＡＯ Ｍｉｎ—ｘｉａｎ，ＧＡＯ Ｙｕ—ｌｉａｎｇ，ＬＵ Ｊｉａｎ—ｘｉｏｎｇ （１．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１ １ １ ３５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｄａｄｉ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。 Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，２１ １ １３５；３．Ｎａｍｉｎｇ Ｊｉａｎｇｄｉ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００１８ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ＧＰＳ—ＲＴＫ ｈｏｆｉｚｏｎｔ￣Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｒｖｅｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ， Ｃｏｎｄｕｃｔ ｆｉｖｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＲＴＫ ｐｏｉｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＲＴＫ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
