【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 號(hào)的能量，是較理想的設(shè)站地址。翻耕后的土地和其它粗糙不平的地面反射能力也較差，也可選站。（ 2）測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信號(hào)從天線抑徑板上放進(jìn)入天線，產(chǎn)生多路徑誤差。（ 3）測(cè)站應(yīng)離開高層建筑物。觀測(cè)時(shí)，汽車也不要停放的離測(cè)站過近。 2 對(duì)接收機(jī)天線的要求。（ 1）在天線中設(shè)置抑徑板，通過抑徑板來阻止被地面反射的衛(wèi)星信號(hào)，來避免讀路徑 誤差的產(chǎn)生。（ 2）改進(jìn)接收天線。接收天線對(duì)于極化特性不同的反射信號(hào)應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。 3 在靜態(tài)定位時(shí)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，多路徑誤差的影響可大大減弱。 4 結(jié)論 通過對(duì) GPS測(cè)量的誤差分析，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差（衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及大氣折射誤差）的減弱，主要靠通過改進(jìn)接收機(jī)的性能和增強(qiáng)衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展；而偶然誤差（信號(hào)的多路徑效應(yīng)、接收機(jī)的位置誤差、天線相位中心位置誤差）的減弱，可以通過測(cè)量人員的工作態(tài)度和工作熱情，以及經(jīng)驗(yàn)的豐富來減弱。 GPS RTK技術(shù)研究 1 RTK技術(shù) RTK（ Real Time Kinematic）技術(shù)是差分 GPS 定位技術(shù)，也稱載波相位差分技術(shù)。差分 GPS定位技術(shù)是一種高效的定位技術(shù)，它是利用 2臺(tái)以上 GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)用來測(cè)定未知點(diǎn)的坐標(biāo) ——稱移動(dòng)站，基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的精確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度；是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，它又分為修正法和差分法，修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站 接收到的載波相位，再求解坐標(biāo)，也稱準(zhǔn) RTK。差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差結(jié)算坐標(biāo)，也稱真正的RTK。 RTK工作原理及模式 RTK技術(shù)的關(guān)鍵是初始調(diào)整模糊度的快速解算、數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)質(zhì)完成 ——實(shí)現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)干擾性。 2 RTK正常工作的基本條件 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到 5顆以上 GPS衛(wèi)星信號(hào)。 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站要連續(xù)接收 GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。即移動(dòng)站遷站的過程中不能關(guān)機(jī) ，不能失鎖，否則 RTK需重新初始化。 3 RTK的精度 RTK技術(shù)采用求差法降低了載波相位的測(cè)量改正后的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)，一般系統(tǒng)標(biāo)稱精度為 1CM+2PPM。 工程實(shí)踐和研究均證明 RTK能達(dá)到厘米級(jí)精度。 RTK的平面精度：通過對(duì) Ashtech Z—12的研究表明：（ 1）數(shù)據(jù)鏈信號(hào)接受半徑超過 15KM，但RTK測(cè)量結(jié)果只在 4KM的范圍內(nèi)保持了較高精度（用全站儀檢查其中誤差在 2CM以內(nèi)）， 4KM以外的測(cè)量結(jié)果精度明顯降低。（ 2）接收到的衛(wèi)星 數(shù)目越少測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差越大，但只要能接收到 5顆以上衛(wèi)星，得出的固定解就能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。 RTK的測(cè)高精度：為檢驗(yàn) Ashtech Z—12的測(cè)高精度（標(biāo)稱精度為垂直 30MM+2PPM），通過對(duì) 462個(gè)點(diǎn)的觀測(cè)誤差分析，得出： （ 1） 程觀測(cè)平均值為 ，標(biāo)準(zhǔn)差 8MM。最大值 ，最小值 ，有 98%的數(shù)據(jù)中誤差小于 30MM。即 RTK的固定解能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。 （ 2） 當(dāng) VDOP2時(shí)，觀測(cè)結(jié)果最優(yōu)，當(dāng) VDOP4時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度，可見衛(wèi)星分布對(duì)高程精 度有影響，但影響結(jié)果不大。 （ 3） 當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目超過 6顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差變化不顯著，當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目為 5顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度。 （ 4） 可見，只要接收衛(wèi)星數(shù)目超過 6顆， VDOP4，能得出固定解，這時(shí) RTK就能達(dá)到測(cè)高標(biāo)稱精度。 4 RTK數(shù)據(jù)的傳輸特性及 RTK使用的范圍 要使 RTK連續(xù)快速地獲得固定解，就必須使 RTK移動(dòng)站連續(xù)、可靠、快速地接收到基準(zhǔn)站發(fā)來的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)，數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性主要受地形地勢(shì)的影響。目前， RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用超高頻（ UHF）、特高頻（ VHF）和高 頻（ HF）播發(fā)差分信號(hào)，這三種頻率的特點(diǎn)如表所示。 表 1 三種頻率信號(hào)的特點(diǎn) 頻段 比較 UHF VHF HF 傳播方式 直線傳播 直線傳播 電離層反射 傳播距離（ KM） 0—50 50—100 100 繞射性能 很小 很小 大 盲區(qū) 無 無 有 噪聲 很小 很小 大 投資比 1 1 50 采用 30W電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈的傳輸距離比較： 目前，在國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域的 RTK應(yīng)用中，無論單頻和雙頻 RTK系統(tǒng)，都采用 UHF電臺(tái)播發(fā)差分信號(hào)。UHF是超短波，若基準(zhǔn)站的發(fā)射天線和流動(dòng)站的接收天線均沒有足 夠的高度，超短波沿地球表面繞射傳播，這樣電磁波在傳播過程中不斷被地面吸收而迅速衰弱，嚴(yán)重的限制了 RTK的有效工作半徑；若基準(zhǔn)站的發(fā)射天線和流動(dòng)站的接收天線均有一定的高度且在直視距離內(nèi)，超短波將以直線波和地面反射波組成的相干傳播方式傳播，使 RTK的有效工作半徑大大增強(qiáng)，一般可達(dá) 15KM，最大可達(dá)40多 KM，但是，如果基準(zhǔn)站的發(fā)射天線和流動(dòng)站的接收天線由于障礙物阻隔不在直視距離內(nèi)時(shí)，情況較為復(fù)雜。在城鎮(zhèn)的密樓區(qū)，基準(zhǔn)站的發(fā)射天線和流動(dòng)站的天線在不能直接通視時(shí)主要靠反射波取得改正數(shù)據(jù)，這樣， RTK的有效作業(yè)半徑就 會(huì)很小，有時(shí)只有幾百米。在野外，障礙物是樹木等電磁波可以有效穿透的物體時(shí)，數(shù)據(jù)鏈可以有效的傳輸；如果障礙物是較低的山體，流動(dòng)站的接收天線可能接收到從障礙山體繞射過來的電磁波和從旁邊較高山體反射過來的電磁波，這樣 RTK能夠正常工作，實(shí)驗(yàn)表明有時(shí)障礙山體后面的電磁波場(chǎng)強(qiáng)由于多路信號(hào)迭加而增強(qiáng)；如果障礙物是很高的山體，電磁波的繞射和反射性能不發(fā)揮作用，則 RTK不能正常工作。因此，為了接收到基準(zhǔn)站播發(fā)的差分信號(hào)要求基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的天線必須滿足 ―電磁波通視 ‖——即電磁波能從基準(zhǔn)站通過直射、繞射和反射等 傳播方式有效地到達(dá)移動(dòng)站，這樣在平坦地區(qū)的幾公里范圍內(nèi)，一般都能順利進(jìn)行RTK測(cè)量。但在其他地區(qū)如果數(shù)據(jù)鏈不能正常傳輸（即使同時(shí)接收到 5顆以上有效衛(wèi)星），則也難以成功實(shí)施 RTK測(cè)量。在這種條件下，進(jìn)行 RTK測(cè)量時(shí)，可采取以下解決辦法： （ 1）把 RTK的基準(zhǔn)站布設(shè)在 RTK有效測(cè)區(qū)中央最高的控制點(diǎn)。 （ 2）使用高增益天線及高靈敏度接收機(jī)。 （ 3）提高基準(zhǔn)站和流動(dòng)站天線的架設(shè)高度。 （ 4）縮短各點(diǎn)到基準(zhǔn)站的距離，使其能滿足 ―電磁波通視 ‖，在地形、地物遮擋時(shí)， 另增設(shè)中繼站。 但是，這些措施在外業(yè)時(shí)將增加很多困難， 因此，采用 RTK技術(shù)要求 CM級(jí)定位精度時(shí)，一般都限定移動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離為幾公里。 5 RTK的誤差特性及控制方法 RTK定位的誤差，一般分兩類 （ 1） 同儀器和干擾有關(guān)的誤差：包括天線相位中心變化、多路徑誤差、信號(hào)干擾和氣象因素等。 （ 2）同距離有關(guān)的誤差：包括軌道誤差、電離層誤差和對(duì)流層誤差等。 對(duì)基準(zhǔn)站而言，同儀器和干擾有關(guān)的誤差可通過各種矯正方法予以消弱，同距離有關(guān)的誤差將隨移動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離的增加而加大，所以 RTK的有效作業(yè)半徑是非常有限的（一般為幾公里）。 同儀器和干擾有關(guān)的誤 差 （ 1） 天線相位中心變化：天線的機(jī)械中心和電子相位中心一般不重合。而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號(hào)的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點(diǎn)位坐標(biāo)的誤差一般達(dá)到 3—5CM。因此，若要提高 RTK定位精度，必須進(jìn)行天線檢驗(yàn)校正，檢驗(yàn)方法分為實(shí)驗(yàn)室的絕對(duì)檢驗(yàn)法和野外檢驗(yàn)法。 （ 2） 多路徑誤差：多路徑誤差是 RTK定位測(cè)量中最嚴(yán)重的誤差。多路徑誤差取決于天線周圍的環(huán)境。多路徑誤差一般為幾 CM，高反射環(huán)境下可超過 10CM。多路徑誤差可通過下列措施予以消弱： A、 選擇地形開闊、不具反射面的點(diǎn)位。 B、 采用扼流圈天線。 C、 采用具有消弱多路徑誤差的各種技術(shù)天線。 D、 基準(zhǔn)站附近輔設(shè)吸收電波的材料。 （ 3） 信號(hào)干擾：信號(hào)干擾可能有多種原因，如無線電發(fā)射源、雷達(dá)裝置、高壓線等，干擾的強(qiáng)度取決于頻率、發(fā)射臺(tái)功率和至干擾源的距離。為了消弱電磁波輻射副作用，必須在選點(diǎn)時(shí)遠(yuǎn)離這些干擾源，離無線電發(fā)射臺(tái)應(yīng)超過 200米，離高壓線應(yīng)超過 50米。在基準(zhǔn)站消弱天線電噪聲最有效的方法是連續(xù)監(jiān)測(cè)所有可見衛(wèi)星的周跳和信噪比。 （ 4） 氣象因素：快速運(yùn)動(dòng)的氣象鋒面，可能導(dǎo)致觀測(cè)坐標(biāo)的變化達(dá)到 1—2DM。因此，在天氣急劇變 化時(shí)不適宜進(jìn)行 RTK測(cè)量。 同距離有關(guān)的誤差 同距離有關(guān)的誤差的主要部分可通過多基準(zhǔn)站技術(shù)消除。但是，其殘余部分也隨著至基準(zhǔn)站距離的增加而加大。 （ 1） 軌道誤差：目前，軌道誤差只有幾米，其殘余的相對(duì)誤差影響約為 1PPM，就短基線（ 10KM）而言，對(duì)結(jié)果影響可以忽略不計(jì)。但是，對(duì) 20—30KM的基線則可達(dá)到幾厘米。 （ 2） 電離層誤差：電離層引起電磁波傳播延遲從而產(chǎn)生誤差，其延遲強(qiáng)度與電離層的電子密度密切相關(guān)，電離層的電子密度隨太陽黑子活動(dòng)狀況、地理位置、季節(jié)變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的 5倍 ，冬季為夏季的 5倍，太陽黑子最強(qiáng)時(shí)為最弱時(shí)的 4倍。利用下列方法使電離層的誤差得到有效的消除和消弱： A、 利用雙頻接收機(jī)將 L1和 L2的觀測(cè)值進(jìn)行線形組來消除電離層的影響。 B、 利用兩個(gè)以上觀測(cè)站同步觀測(cè)量求差（短基線）。 C、 利用電離層模型加以改正。 實(shí)際上 RTK技術(shù)一般都考慮了上述因素和方法。但在太陽黑子爆發(fā)期間，不但 RTK測(cè)量無法進(jìn)行，即使靜態(tài) GPS測(cè)量也會(huì)受到嚴(yán)重影響，太陽黑子平靜期，小于 5PPM。 （ 3） 對(duì)流層誤差：對(duì)流層誤差同點(diǎn)間距離和點(diǎn)間高差密切相關(guān)，一般可打 3PPM。為了保證 RTK CM級(jí)精度，要對(duì)測(cè)站有關(guān)誤差一起模擬。 目前，常用的單、雙頻 RTK 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)多為美國(guó) PCC公司 35W（基準(zhǔn)站）和 2W（移動(dòng)站）電臺(tái)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)兩上頂之間能通視，距離為 40KM時(shí)，也可以收到差分信號(hào)。但是，移動(dòng)站在城鎮(zhèn)區(qū)作業(yè)時(shí)，如兩點(diǎn)之間有房屋遮擋，即使相距 1KM也很難接收到差分信號(hào)。因此，國(guó)際上將 RTK技術(shù)通常只用于幾公里范圍內(nèi)、兩點(diǎn)之間能電磁波 ―通視 ‖的坐標(biāo)測(cè)量。 6 RTK技術(shù)的測(cè)量速度 RTK技術(shù)的測(cè)量速度主要由初始化所須時(shí)間決定，初始化所須時(shí)間又有 RTK技術(shù)差別（各種的快速解算技術(shù)）、接收衛(wèi)星 的數(shù)量和質(zhì)量、 RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量等因素決定，快速解算技術(shù)越先進(jìn)，在一定高度角下接收到的衛(wèi)星數(shù)量越多、質(zhì)量越好， RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量越高，初始化時(shí)間就所需時(shí)間越短。在良好的環(huán)境條件下， RTK初始化所需時(shí)間一般為幾十秒；不良環(huán)境條件下（尚滿足 RTK基本工作條件），技術(shù)先進(jìn)的 RTK也需要幾分鐘到幾十分鐘，其它機(jī)型 RTK需要幾時(shí)分鐘甚至不能測(cè)量。如美國(guó) Ashtech生產(chǎn)的 Z—X雙頻 RTK在良好的環(huán)境條件下初始化需時(shí)間為 2—10S，在不良環(huán)境條件下，仍能較順利地進(jìn)行 RTK測(cè)量，主要是這種機(jī)型擁有先進(jìn)的 Z—跟蹤專利技 術(shù)、快速 RTK（INSTANT—RTK）技術(shù)和多路徑消減專利技術(shù)，實(shí)驗(yàn)表明，即使測(cè)區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣，其觀測(cè)值點(diǎn)位中誤差仍在 177。 7 RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制 研究表明， RTK確定整周模糊度的可靠行最高為 95%， RTK比靜態(tài) GPS還多出一些誤差因素（如數(shù)據(jù)鏈傳輸錯(cuò)誤等）。因此，和 GPS靜態(tài)測(cè)量相比， RTK測(cè)量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有： （ 1） 以知點(diǎn)檢核比較法。即在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài) DPS或全站儀多測(cè)出一些控制點(diǎn)，然后用 RTK測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā) 現(xiàn)問題采用措施改正。 （ 2） 重測(cè)比較法。每次初始化成功后，先重測(cè) 1—2個(gè)已測(cè)過的或 控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行 RTK測(cè)量。 （ 3） 電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法。在測(cè)區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)以上基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動(dòng)站用變頻開關(guān)有選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站繁榮改正數(shù)據(jù)從而得到兩個(gè)以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。 以上方法中，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測(cè)比較法來檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法的實(shí)時(shí)性好，但它需要具備一定的儀器條件。 8 GPS RTK技技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 作業(yè)效率高。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的 RTK設(shè)站一次即可測(cè)完 4KM半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的 ―搬站 ‖次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即可到一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)聲了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足 RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為 4KM）， RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。如 Ashtech的 Z—X RTK的精度可優(yōu)于 。 降低了作業(yè)條件要求。 RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要求滿足 ―電磁波通視 ‖，因此，和傳統(tǒng)測(cè)量相比， RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來由于地形復(fù)雜、地面障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足 RTK的基本條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)，使測(cè)量工