線路測(cè)量RTK基準(zhǔn)站誤差的影響因素及處理

孫志峰

摘要：在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展和城市建設(shè)當(dāng)中，線路測(cè)量是一項(xiàng)十分重要的工作。在線路測(cè)量當(dāng)中，RTK技術(shù)是一項(xiàng)較為常用的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮了十分良好的效果。不過(guò)，在某些線路測(cè)量中，RTK基準(zhǔn)站存在誤差現(xiàn)象，會(huì)對(duì)最終的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。基于此，本文首先分析了RTK誤差源，然后分析了RTK基準(zhǔn)站的誤差影響，最后對(duì)RTK線路測(cè)量的策略進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：線路測(cè)量；RTK基準(zhǔn)站；誤差；影響因素；處理

前言：在當(dāng)前的線路測(cè)量工作中，高精度GPS實(shí)時(shí)差分定位RTK技術(shù)具有十分廣泛的應(yīng)用。相比于靜態(tài)的GPS定位技術(shù)，RTK技術(shù)具有更為良好的靈活性、高效性，同時(shí)具有更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集處理工藝及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，在與基準(zhǔn)站參考基準(zhǔn)實(shí)時(shí)相對(duì)定位當(dāng)中，可能會(huì)發(fā)生一定的誤差，從而對(duì)RTK作業(yè)精度、作業(yè)可靠性等造成不良影響。基于此，應(yīng)當(dāng)明確RTK基準(zhǔn)站誤差的影響因素，并采取有效的措施進(jìn)行處理，以確保RTK線路測(cè)量的準(zhǔn)確性。

一、RTK的誤差源分析

RTK技術(shù)作為一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)，其依據(jù)基礎(chǔ)使載波相位觀測(cè)量。利用GPS接收機(jī)，對(duì)基準(zhǔn)站差分信息、衛(wèi)星發(fā)送信息進(jìn)行接收，對(duì)地面點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)RTK定位點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，基于已知的點(diǎn)，對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)立，并對(duì)GPS接收機(jī)進(jìn)行架設(shè)[1]。對(duì)于觀測(cè)采集到的載波相位觀測(cè)量，進(jìn)行基準(zhǔn)站電臺(tái)載波的調(diào)制，然后利用基準(zhǔn)站電臺(tái)，向流動(dòng)站發(fā)送測(cè)站坐標(biāo)信息及調(diào)制波。從RTK作業(yè)模式當(dāng)中能夠看出，RTK在實(shí)際應(yīng)用中具有很長(zhǎng)的作業(yè)距離，因而容易造成RTK基準(zhǔn)站誤差。

二、RTK基準(zhǔn)站誤差影響

（一）地球曲率因素

對(duì)于線路測(cè)量RTK基準(zhǔn)站的誤差問(wèn)題來(lái)說(shuō)，一個(gè)不可忽視的因素就是地球曲率的因素。例如，如果是在平均高程較大的測(cè)區(qū)，或是6°帶、3°帶、分界子午線附近設(shè)定基準(zhǔn)站，將會(huì)產(chǎn)生較大的投影形變。例如，如果流動(dòng)站、基準(zhǔn)站之間相隔15公里的距離，則△d=d3/3R2≈±3厘米；△d/d=d2/3R2≈1/500000。因此能夠得知，地球曲率對(duì)于RTK基準(zhǔn)站具有1：50萬(wàn)的影響相對(duì)誤差。因此，如果是超過(guò)了15公里的距離，則需要對(duì)地球曲率的影響因素進(jìn)行考慮。

（二）基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)誤差

擬合殘差的大小，對(duì)基準(zhǔn)站點(diǎn)位精度有著直接的影響，也是容易造成RTK誤差的重要因素[2]。結(jié)合公路控制網(wǎng)測(cè)試精度標(biāo)準(zhǔn)，以及全站儀、GPS相對(duì)靜態(tài)定位等高精度、先進(jìn)可靠的測(cè)量技術(shù)，在城市一二級(jí)控制網(wǎng)、四等網(wǎng)等方面，基本上能夠達(dá)到±1厘米到±5厘米之間的精度。在進(jìn)行作業(yè)之前，如果進(jìn)行相容檢驗(yàn)、剔除等操作，則能夠控制在±3厘米的擬合殘差。

（三）基準(zhǔn)站載波相位誤差

在RTK定位當(dāng)中，對(duì)載波相位差分法進(jìn)行應(yīng)用，利用基準(zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈向流動(dòng)觀測(cè)站直接發(fā)送載波相位。流動(dòng)站對(duì)歷元初始化進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，并對(duì)相位模糊度進(jìn)行求解。通過(guò)求差對(duì)流動(dòng)站精確位置坐標(biāo)進(jìn)行求解，同時(shí)利用求差法還能計(jì)算出載波相位的坐標(biāo)[3]。對(duì)于衛(wèi)星鐘差的影響，可利用單差方程求解進(jìn)行消除。對(duì)于接收機(jī)的鐘差求解，則可以利用雙差方程求解進(jìn)行消除。對(duì)于整周相位模糊度問(wèn)題，可以通過(guò)三差方程的求解進(jìn)行解決。因此在載波相位差分法RTK定位當(dāng)中，不能僅僅對(duì)單差和雙差方程求解進(jìn)行求解，更為重要的是對(duì)初始整周模糊度問(wèn)題加以解決。

（四）基準(zhǔn)站載波修改值誤差

在RTK定位當(dāng)中，對(duì)于載波相位修正法進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)衛(wèi)星星歷，對(duì)已知基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)、以及衛(wèi)星具體位置，進(jìn)而對(duì)基準(zhǔn)站、衛(wèi)星之間的精確真實(shí)距離進(jìn)行計(jì)算，最終得出偽距載波相位改正數(shù)。基準(zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈向流動(dòng)觀測(cè)站發(fā)送載波相位改正數(shù)，從而對(duì)其載波相位進(jìn)行修正，對(duì)流動(dòng)站的精確位置坐標(biāo)進(jìn)行求解。采用逼近法，能夠?qū)d波相位改正數(shù)進(jìn)行解算。在當(dāng)前RTK技術(shù)中，通常對(duì)FARA方法進(jìn)行應(yīng)用。對(duì)雙頻接收機(jī)RTK定位進(jìn)行應(yīng)用，在測(cè)量中，避免衛(wèi)星失鎖，通常由90%的概率得到整數(shù)的初始整周未知數(shù)。

三、RTK線路準(zhǔn)確測(cè)量的策略

在RTK線路測(cè)量當(dāng)中，由于通常具有很長(zhǎng)的組野距離，因此，導(dǎo)致了線路測(cè)量RTK基站容易發(fā)生誤差情況。對(duì)此，在線路測(cè)量當(dāng)中，可以對(duì)復(fù)合雙絞線型RTK線路測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)方案進(jìn)行引用，從而確保精確度滿足高程、平面的要求。應(yīng)當(dāng)在已知點(diǎn)、控制點(diǎn)對(duì)基站進(jìn)行假設(shè)，從而對(duì)最為理想的觀測(cè)窗口進(jìn)行確保。同時(shí)，如果流動(dòng)站、基站之間超過(guò)了15公里的距離，應(yīng)當(dāng)對(duì)基準(zhǔn)站距離的歸化、歸算問(wèn)題進(jìn)行思考[4]。采用初始整周未知數(shù)固定搜索算法，具有良好的穩(wěn)定性和精度，在RTK定位當(dāng)中，要避免衛(wèi)星失鎖。采用已知坐標(biāo)，對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行相容性檢驗(yàn)剔除，使基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)具有更好的可靠性、精度。在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)七參數(shù)加以運(yùn)用。在測(cè)量之前，應(yīng)當(dāng)在雙絞控制網(wǎng)點(diǎn)檢核流動(dòng)站。如果原GPS控制點(diǎn)無(wú)法滿足要求，利用RTK技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)加密。同時(shí)，對(duì)移動(dòng)基準(zhǔn)站GPS載波相位差分技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，縮小移動(dòng)站、基準(zhǔn)站之間的距離。

結(jié)論：在線路測(cè)量工程當(dāng)中RTK技術(shù)具有十分明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠完成帶狀地形圖測(cè)量、橫斷面測(cè)量、縱斷面測(cè)量等工作任務(wù)。而在RTK線路測(cè)量工作中，由于一些因素的影響，容易造成線路測(cè)量RTK基準(zhǔn)站的誤差，進(jìn)而對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，首先要明確誤差源，并對(duì)誤差影響因素進(jìn)行分析，最后采取有效的方法和策略進(jìn)行處理，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]李月華，靳海亮，苗保亮，鄭艷慧，賈露. RTK技術(shù)在道路工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2012，06：67-70.

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[3]李曉露，林書本，任建英. GPS RTK技術(shù)在大型露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，09：35-37.

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