淺談影響GPSRTK測量精度的決定因數

鮑成義

摘 要：本文介紹了RTK定位的誤差來源并以實驗的方式分析影響精度的因數。

關鍵詞：RTK；誤差分析

隨著GPS的普及，野外測量越來越便捷，速度越來越快。GPS結果能滿足的精度逐步成為廣大測量工作者關心的問題。GPS到底能夠達到什么精度，影響測量精度的因數有哪些？本文將通過實驗對這兩個問題進行探討。

一、理論分析

（一）轉換參數

以某GPS為例，轉換參數分為四參數、七參數等。

四參數是同一個橢球內不同坐標系之間進行轉換的參數，是在投影設置下選定的橢球內GPS坐標系和施工測量坐標系之間的轉換參數。四參數的四個基本項分別是：X平移、Y平移、旋轉角和比例。四參數要求參與計算的控制點至少要有2個或2個以上。

七參數是分別位于兩個橢球內的兩個坐標系之間的轉換參數，是GPS坐標系和施工坐標系之間的轉換參數。七參數的基本項包括：三個平移參數、三個旋轉參數和一個比例因子。七參數計算時至少需要3個公共的控制點。

四參數的控制范圍較小，一般為5-7公里以內，七參數控制范圍較大，一般可達到10公里左右。對于一個測區，應盡量采用七參數，以提高計算模型的精度。但由于控制點條件的限制，有的僅能采用四參數，而測區又要求有較高的測量精度，所以就要采用其他的方法提高測量精度。

（二）測量方法

（1）對中方法。這個在傳統測量中同樣存在，就不再詳述。

（2）數據鏈、測量時間或測量數據組數。在測區的原始資料已經確定，并且采用了七參數進行坐標轉換，提高測量精度的方式就是采用可靠的數據鏈，適當延長測量時間或者增加測量組數的方法提高測量精度了，以下將通過實驗研究其對精度的影響。

二、實驗資料分析

以下是采用某GPS采用RTK方式的測量。方案一數據鏈采用網絡，方案二數據鏈采用電臺。采用RTK的方式測量，每15秒自動測量一次，分別測量480個數據。將480個數據的平均值作為未知點的坐標，以下是實測坐標與平均值差值的折線圖。

以下是采用網絡方式的結果（單位毫米），經數理統計X方向中誤差為40毫米，Y方向中誤差為24毫米，高程方向中誤差為98毫米。

以下是采用電臺方式的結果（單位毫米），經數理統計X方向中誤差為8毫米，Y方向中誤差為6毫米，高程方向中誤差為17毫米。

從以上分析表明，使用電臺的精度要優于使用網絡的精度。

根據國標GB22021-2008規定，四等控制網相鄰點間基線水平分量的中誤差應不大于±20，垂直分量的中誤差應不大于±40。采用網絡的測量結果不能滿足要求，采用電臺的精度可以滿足四等控制網的要求。

一般情況下，為了提高測量精度均采用增加測量次數取平均值的方法。理論上如果測量值之間不存在相關性，則平均值中誤差與單個值中誤差存在如下關系。

S均=S單/√n

為了驗證單個測量結果間是否具有相關性，分別對電臺法數據每2、3、4、5……20個取平均值，然后對平均值進行統計分析，獲得他們的中誤差，見下表：

下面是誤差值與平均值個數的關系圖：

從圖中可以清楚的發現中誤差的變化并不因為平均值個數的增加而按√n倍的減小，而是隨著n的增大而逐漸減小，與n成近視負線性關系，要想進一步提高精度就需要更多的觀測數據，這個和靜態測量的原理有點相似。

三、對以后工作的啟示

要想提高GPSRTK測量的精度，首先轉換參數采用七參數的形式，測量中精確對中，并通過實驗采用合適的測量次數。通過測量有限幾個數據取平均值的方法并不能提高RTK測量的精度，要想提高RTK測量的精度則需要大量的數據。而日常測量僅僅需要采集一次就可以滿足精度要求，沒有必要進行重復觀測浪費時間和精力。

參考文獻：

[1]GB 22021-2008 國家大地測量基本技術規定.中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.

[2]誤差理論與測量平差基礎（第三版）武漢大學出版社.