RTK控制測量的精度驗證

黃甜

RTK控制測量的精度驗證

黃甜

（蘇州建設交通高等職業技術學校，江蘇 蘇州 215104）

GPS-RTK技術是測量技術發展的一個里程碑，它快速、高效的特點受到廣大測量工作者的青睞，同時節約了大量的測量成本。但其精度受到衛星分布、差分距離、觀測時間、觀測環境等多方面的影響，存在不確定性，因而一般只能用于城市建設中低級控制點的測量。通過實驗測試不同因素對GPS-RTK應用于控制測量的精度影響，分析該技術用于不同等級控制點測量的可行性。

GPS-RTK；控制測量；精度測試；全球定位系統

1 GPS測量控制點的背景及意義

GPS-RTK技術的出現為現代測量技術的改進提供了很大的幫助，是現代測量技術發展的一個里程碑。它因速度快、精度高等特點受到大量從事測繪工作人員的喜愛，在提高效率和縮短工期的同時大大降低了成本。但它也有一定的局限性，例如隨著作業范圍的增加，所得定位數據精度會逐漸變低，且基站需要經常更換，這給測量工作帶來了一些不便。為了解決常規RTK的技術缺陷，達到大區域范圍內厘米級、精度均勻、穩定可靠的實時動態定位，網絡GPS技術應運而生。運用網絡RTK技術隨時可求出地物點的空間三維信息，這樣既彌補了傳統測量將平面控制和高程控制相互分離作業模式的缺陷，又滿足了城市建設對快速、及時測量服務的需求。

但是GPS測量也有一些地方需要研究改進。在實際測量工作中，造成GPS信號降低的原因有很多。將對實際測量中遇到的相關影響因素進行精度測試，通過實驗獲取數據分析數據，最后給出不同測量環境下GPS-RTK測量控制點所能滿足的精度等級的結論。

2 研究方法

通過實驗測試不同因素對GPS-RTK測量控制點精度的影響，分析該技術用于不同等級控制點測量的可行性。所采用的技術為GPS-RTK單點定位技術，通過外業測量獲取測量數據和進行內業數據處理，研究分析所得數據，從而得出觀測環境、觀測時間以及接收機到基站的距離等對GPS-RTK測量控制點準確度的影響。具體的實驗方法如下。

研究惡劣環境對GPS-RTK測量控制點精度的影響。用同一臺儀器進行觀測，可以重復觀測幾次。在觀測環境較差的地方，例如樓腳下、竹林中、高壓線下等，測量點位的三維坐標，記錄相關數據。根據所得數據分析每種環境下的測量精度，確定惡劣環境對GPS-RTK測量控制點精度等級的影響。

研究平滑的次數對GPS-RTK測量控制點的精度影響。用同一臺儀器進行觀測，將觀測時間設置為1 s、10 s、30 s、60 s、90 s，測量點位的三維坐標，記錄相關數據，并對數據進行分析，研究平滑的次數對GPS-RTK測量控制點精度的影響。

研究GPS與基站的距離對于GPS測控制點精度的影響。用同一臺儀器進行觀測，改變接收機到基站的距離，測量點位的三維坐標，記錄相關數據、比較、分析，得出結論。本實驗將設計三種不同的距離，距離基站1 km、10 km和20 km，在這三種距離下進行點位的三維坐標測量，獲得觀測數據，并對數據進行分析，研究GPS與基站的距離對于GPS測控制點精度的影響。

3 實驗分析

3.1 研究惡劣環境影響

在這個實驗中共設計8個控制點，其中2個點為良好環境下的控制點，2個點為樓腳下的控制點，2個點為高壓線下的控制點，2個點為竹林中的控制點。

經過計算分析，在觀測環境良好的情況下，點位坐標的誤差在9 mm左右，說明在觀測環境良好的情況下，測量結果的精度更高。

不同環境下點位精度的統計如圖1所示。

圖1 不同環境下點位精度圖

由圖1可以看出，在竹林和高壓線下點位精度最低，達到5 cm左右。這說明測量環境的改變對測量結果的精度產生了很大的影響，尤其是在高壓線下和叢林中，所得數據誤差比較大。

3.2 觀測時間對GPS-RTK測量控制點精度的影響

在外業測量過程中，將平滑的次數設計為1，10，30，60，90，多次觀測，獲取觀測數據，分析觀測時間對測量精度的影響。通過計算得出每個觀測時間下平均點位誤差大小，并用折線圖來表示，如圖2所示。

圖2 觀測時間與點位誤差關系圖

從圖2可以看出，當平滑的次數從1～90依次增大的同時，對應平面坐標點位誤差的差值發生了明顯的變化，這說明平滑次數的多少，也就是觀測時間的長短對GPS-RTK測量控制點的精度是有影響的。

3.3 移動GPS與基站的距離對測量控制點精度的影響

經過計算分析，隨著距離增加，點位坐標的與坐標誤差都逐漸變大，這說明隨著與基站距離的增加，所得到的測量結果的精度在降低。將距基站距離與點位誤差的關系繪制出折線圖，如圖3所示。

值的注意的是，在距離增加的同時，GPS-RTK從開機到得到固定解的時間也在延長，當距離增加到20 km的時候，等待固定解的時間最多可以達到半小時，這也是距離增加產生的影響，進而降低了最后的測量精度。

圖3 距基站距離對精度影響關系圖

4 總結與展望

本文通過三個實驗測試不同情況下GPS-RTK測量控制點的精度。在測試惡劣條件下GPS-RTK測量控制點精度的影響實驗中，得出了在實驗過程中觀測值的平面位置的點位誤差在5 cm左右，具有一定的穩定性和可靠性，所以在實際測量過程中，在一般的惡劣環境下進行RTK測量時可以采用固定解的觀測值。

在測試觀測時間對GPS-RTK測量控制點精度的影響的實驗中，得出的結論是設定最佳平滑次數為1次，同時平滑次數在1～90之間的觀測精度在3 cm左右。第三個實驗移動GPS與基站的距離對GPS-RTK測量控制點精度的影響，得出在距離基站20 km以內所得到的測量結果雖然有誤差但基本比較穩定，在這個距離范圍內的實驗可以給出的測量精度在5.5 cm以內。

由于觀測環境與相關資料的有限，無法進行大規模的實驗進一步驗證結論的正確性。在今后的研究還需要更加深入地推進測試，為RTK控制測量精度提供更為可靠的結果。

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P228.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.047

2095－6835（2019）14－0106－02

黃甜（1986—），女，湖北武漢人，碩士，講師，研究方向為衛星大地測量。

〔編輯：王霞〕