关于GPS-RTK产生的误差的研究

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摘要：从RTK系统特点出发，分析RTK测量误差来源，探讨各类误差来源的影响特征与规律。在探讨与流动站及其观测作业有关的误差中，提出相应质量控制。

关键词：GPS；RTK；误差；分析；控制

一、GPS RTK定位的误差

1. RTK定位的误差

（1）同仪器GPS卫星有关的误差。包括天线相位中心变化、轨道误差、钟误差、观测误差等。

（2）同号传播有关的误差。包括电离层误差、对流层误差、多路径效应、信号干扰等。对基准站而言，同仪器和GPS卫星有关的误差可通过各种校正方法予以削弱。同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，所以RTK的有效作业半径是有限的（一般为12km内）。

2. 同仪器和GPS卫星有关的误差

（1）天线相位中心变化。天线的机械中心和电子相位中心一般不重合。而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到3~5cm。

因此，RTK动态作业时载体瞬时姿态改正精度将是一项重要的误差来源。进行动态观测作业时，由于受到各种因素的影响（如风、人员疲劳、生产进度要求、作业员工作态度与水平等），不能保证流动站单杆的完全竖直。实际作业中可通过观测值的求差来削弱相位中心偏移的影响，要求接收天线均应按天线附有的方位标志进行定向，必要时应进行天线检验校正。

（2）轨道误差卫星钟差。目前，随着技术的不断完善，轨道误差和卫星钟差，对结果的影响可忽略不计。

（3）观测误差主要是对中误差，整平及天线高量取的误差，要求对仪器要认真细心地架设，要有高度的责任心，对天线高的量取可采用两次量取，取中数，量取部位要准确，不能有差错。

3. 同信号传播有关的误差

（1）电离层误差。电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差。用下列方法使电离层误差得到有效的消除和削弱，用双频接收机将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响，利用两个以上观测站同步观测量求差（短基线）利用电离层模型加以改正。

（2）对流层误差。利用两个以上观测站同步观测量求差（短基线）；利用对流层模型加以改正

（3）多路径误差。多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。选择地形开阔、不具反射面的点位采用扼流圈天线或具有削弱多径误差的各种技术的天线。基地站附近铺设吸收电波的材料。

（4）信号干扰。为了削弱电磁渡辐射副作用，必须在选点时远离选些干扰源，离无线电发射台应超过200m。离高压线应超过50m。在基地站削弱无线电噪声最有效的方法是连续监测所有可见卫星的周跳和信噪比。

二、 GPS RTK定位的质量控制

1. 对坐标参数转换的要求。GPS卫星星历是以WGS 84大地坐标系为根据而建立的，我国目前使用的是1954年北京坐标系或l980年国家大地坐标系，求解坐标转换七参数的方法有两种：

一是将测区控制点的WGS84坐标和80西安坐标直接键人手簿来自动采取转换参数。

二是控制点若无WGS84坐标，可采取现场采集的方法，通过键入一定数量控制点的地方坐标，然后到这些控制点上用RTK采集WGS84坐标，通过点校正拟合出最佳转换参数（又称建模），其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。通过多年实践作业，建模控制点的精度及分布是影响定位精度最重要的一环。一般要求控制点在测区内要分布均匀，平面起算点3个以上，高程起算4个以上（高精度的水准至少6个以上）。

2.基准点他置的选择要求。基准点满足GPS观测条件外，还要满足“电磁波通视”电磁波能从基准站通过直射、绕射和反射等传播方有效地到达流动站，一般规定准站应选择地势开阔或高层建筑物的顶端，没有干扰源和多路径效应便于架设仪器的地方。

3.观测时间要求。安排观测时间时应排除点位几何图形强度因子（PDOP)值大的时间段（可以通过卫星预报的信息来查看），经分析出现粗差的时候往往是PDOP值较大的时间段，一般中午时分不宜进行RTK测量，或者测量效率很低，所以要早出工，晚收工。

4.必要的观测时间和进行重复观测来提高点位精度。像控点的观测时间应不少于3min。一般控制点点位需独立观测两次，两次间重新整周模糊度，作两次收敛。当观测值的点位坐标差值≤±5cm，取中数作为最终成果。

5.加强观测中的校核。已知点检核比较法，在开始任务前对测区已有的控制点进行检查是非常必要的，当三维坐标满足要求时再开始测量。重测比较法，每次初始化成功后，先重测1~2个测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。

电台变频实时检测法住测区内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，流动站用变频手段选择性地分别接收每个准站的改正数据从而到两个接算成果，判断其质量高低。

三、结束语

GPS RTK定位技术相比常规测量及静态GPS测量来说，其作业效率大大提高。目前选择高精度高抗干扰性的RTK仪器，通过全面的质量保证措施，能得到更加稳定可靠的高精度成果，同时作业过程中采取：

1.控制天线高度在1.5m以下，在待定点上以静态或准动态方式置平对中，并尽量保证流动站单杆竖直。

2.试验建立局域系统性的误差修正模型影响，并尽量提高高程异常值确定精度。

3. RTK作业前能合理选择拟合方法估算高程异常参数。

4.对于直径不超过12km的作业测区，尽量选择5个高程已知点，提高内插精度整体精度。

参考文献：

[1] GB/Tl 85l4-2001，全球定位系统（GPS）m，I量规范[S]．北京：中国标准出版社，2001．

[2] trimble使用手册[Z].