GPS睷TK定位精度的實驗檢測與精度分析

王翔 魏長壽

摘 要：本文通過實驗的方式對RTK測量結果的精度進行檢驗與分析，擬得到RTK技術的定位精度能夠達到小范圍工程測量的精度要求，對在小范圍工程測量中RTK技術的推廣，提高作業效率，有著重要的意義。

關鍵詞：RTK；工程測量；定位精度

1 緒論

RTK（Real Time Kinematic）實時動態定位技術，是一項以載波相位觀測為基礎的差分GPS測量技術。GPSRTK技術的優點在于能夠進行實時定位，而且得到精度較高定位的定位成果，可以進行高質量內外業一體化數據處理，設備間無需通視，用途廣泛等特點。[1]

但由于RTK技術在實際使用的過程中會受到信號遮擋、信號干擾、多路徑效應、電離層誤差、測點周圍建筑物和樹木等對信號的影響等因素，都會對RTK測量技術結果的穩定性造成影響。目前業內大多認為RTK只能達到厘米級的精度，而大多數工程測量的精度要求為2厘米以內，所以RTK技術并沒有在小范圍的工程測量中得到廣泛的應用。本文通過實驗的方式對RTK測量結果的精度進行檢驗與分析，擬得到RTK技術的定位精度能夠達到小范圍工程測量的精度要求，對在小范圍工程測量中RTK技術的推廣，提高作業效率，有著重要的意義。

2 RTK定位技術精度檢驗方法

對于RTK定位技術精度的檢驗，最直接的方式就是對RTK點位坐標（x，y，z）的測量值進行檢驗，但由于RTK的測量值是孤立的無法進行對比檢核，所以本文利用具有的E級GPS靜態定位精度的已知點，與在該點進行RTK定位所得到的的實時解算數據作比較[2]，對比兩者數據的差值來衡量RTK定位技術的精度。在對比RTK數據與E級已知點較差來衡量定位精度的同時，必須對RTK定位數據結果的穩定性進行檢驗，所以必須對同一點進行多次RTK測量，各組測量結果比較差值，以此判斷RTK定位數據結果的穩定性。

3 RTK定位技術精度實驗檢測與分析

為了盡量貼近本文所要研究的RTK在小范圍工程測量的定位精度分析，并做數據對比實驗，首先在試驗場地進行E級GPS靜態定位控制網的布設，基線長度都在1km以內，得到各實驗點的已知坐標，布設控制網型如下圖所示。該實驗場地內有道路、建筑、樹木等地物，試驗場地環境基本與小區域城市工程測量的實施環境一致。本文利用圖上KH21、KH22、KH23三個點為已知點，使用4參數轉換的方式計算RTK轉換參數，并使用RTK的方法對KH31KH38共8個點進行點位數據的獲取，并與KH31KH38共8個點的已知數據進行比較實驗。

E級GPS靜態定位控制網圖

3.1 具有E級精度的已知點與在該點RTK測量數據比較實驗

在已知KH31KH38共8個點的坐標情況下，對這8個點進行RTK數據獲取，實驗中為體現RTK數據的穩定性，分別對每個點進行的40次觀測，比較每次RTK數據與已知點數據的差值，并計算中誤差分析RTK數據的準確的性和穩定性。實驗數據分別從X、Y、H三個方向的觀測值進行統計分析，X方向數據統計分析如表1所示。

從上表可以看出，各個實驗點的X方向的40次RTK觀測值與已知值的中誤差都在2cm范圍內，誤差在10mm以內的測量結果出現頻率（頻率=出現個數/總數40）除KH33點外，都在0.575以上；誤差在20mm以上的測量結果的出現頻是非常小的。

從上表可以看出，各個實驗點的Y方向的40次RTK觀測值與已知值的中誤差除KH32點外都在2cm范圍內，在實地勘察發現KH32點附近有樓群有樹木，會在一定程度上影響觀測結果；誤差在20mm以內的測量結果出現頻率除KH32點外，都在0.50以上；誤差在20mm以上的測量結果的出現頻是非常小的。

從上表可以看出，各個實驗點的H方向的40次RTK觀測值與已知值的中誤差都在2cm范圍以上，通過實驗證明RTK在高程測量方面的精度是難以保證的。

3.2 同一點多組RTK定位數據的平均值與各組RTK定位數據比較實驗

對KH31KH38共8個點分別對每個點進行的40次觀測，進而求得每個點的X、Y、H三個方向的觀測值的平均值，比較每次RTK數據與平均值數據的差值，并計算中誤差分析RTK數據的準確的性和穩定性。實驗數據分別從X、Y、H三個方向的觀測值進行統計分析，X方向數據統計分析如表4所示。

從上表可以看出，各個實驗點的X方向的40次RTK觀測值與平均值的中誤差都在2cm范圍內，且都小于觀測值與已知值的中誤差；RTK的平均觀測值與已知值的較差都在2cm以內，可見在X方向RTK數據的準確的性和穩定性是非常高的。

從上表可以看出，各個實驗點的Y方向的40次RTK觀測值除KH32點外都與平均值的中誤差都在2cm范圍內，且都小于觀測值與已知值的中誤差；RTK的平均觀測值與已知值的較差除KH32點外都在2cm以內，可見在Y方向RTK數據的準確的性和穩定性是非常高的。

從上表可以看出，各個實驗點的H方向的40次RTK觀測值與平均值的中誤差都在2cm范圍以外，但都小于觀測值與已知值的中誤差，中誤差都保持在厘米級范圍內。通過實驗證明RTK在高程測量方面的精度是難以保證的，但多組RTK觀測值與平均值的中誤差可以控制在厘米級范圍。

4 結論與展望

本文分別通過對同一點使用RTK技術測量數據和該點具有的E級精度的已知數據做比較實驗以及對同一點多組RTK定位數據的平均值與該點各組RTK定位數據比較實驗對RTK數據的準確性和穩定性做出實驗數據分析，得到以下結論：

1）在常規小區域工程測量實施環境的觀測條件下，使用RTK觀測技術對同一點多次獲得平面坐標數據，各組數據與平均值較差較小，RTK測量結果非常穩定，誤差基本可控制在2cm以內，符合工程測量的精度要求。

2）在常規小區域工程測量實施環境的觀測條件下，使用RTK觀測技術得到的平面坐標數據基本與該點已知坐標一致，誤差基本可控制在2cm以內，測量精度較高，符合工程測量的精度要求。

3）在常規小區域工程測量實施環境的觀測條件下，使用RTK觀測技術得到的高程坐標數據的穩定性和準確性較差，難以達到工程測量的精度要求。

本文在基本符合小區域工程測量實施環境的觀測條件下進行實驗數據的獲取，通過實驗得出的結論可以看出，GPSRTK技術獲取平面坐標數據的精度是非常高的，能夠達到工程測量的要求，可以在工程測量領域內進行推廣。

參考文獻：

[1]余小龍，胡學奎.GPSRTK技術的優缺點及發展前景[J].測繪通報，2007（10）：3941.

[2]羅滿建，廖超明，馮一軍.GPSRTK測量精度檢定方法探討[J].工程地球物理學報，2004（12）：3133.

項目：內蒙古科技大學創新基金項目（項目編號：2016QDLS07）