【正文】 不同方式得出的已知公共點(diǎn)的 WGS84 坐標(biāo)對(duì)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)和 RTK測(cè)量精度的影響不經(jīng)相同。 RTK測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站的 WGS84 坐標(biāo)必須與求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí) WGS84 坐標(biāo)的獲取相一致，否則就會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng) 誤差，獲得的成果整體出錯(cuò)。因此要對(duì) RTK 測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的 WGS84坐標(biāo)進(jìn)行誤差檢驗(yàn)，同時(shí)導(dǎo)出 WGS84 坐標(biāo)含有誤差時(shí)影響到 RTK 定位時(shí)的誤差微分西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 公式。 ④ 小區(qū)域最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定。一般利用已知的三個(gè)公共點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)求解。實(shí)踐表明，所得到的三維坐標(biāo)精度難以達(dá)到理想效果，應(yīng)該結(jié)合所有已知公共點(diǎn)資料求取一套適合本區(qū)域的最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)。即利用所有點(diǎn)參與參數(shù)轉(zhuǎn)換求解，逐步剔除轉(zhuǎn)換后殘差較大的點(diǎn)，直到殘差符合精度要求時(shí)所確定的轉(zhuǎn)換點(diǎn)所求的轉(zhuǎn)換參數(shù)認(rèn)為 是本區(qū)域的最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 (2)衛(wèi)星信號(hào)影響誤差的處理 由于衛(wèi)星是繞著地球公轉(zhuǎn)的空間動(dòng)態(tài)載體， RTK 在測(cè)量時(shí)所獲得的衛(wèi)星信號(hào)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)瞬間描述。一般當(dāng)觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量和衛(wèi)星網(wǎng)型較好時(shí)， RTK 的初始化用時(shí)短，成果精度高；反之，則初始化用時(shí)長(zhǎng)，成果精度差，還有可能達(dá)不到固定解。此外，衛(wèi)星信號(hào)被接受時(shí)要穿過(guò)電離層、對(duì)流層會(huì)造成延時(shí)，還可能信號(hào)受到干擾、中斷等影響導(dǎo)致信號(hào)失鎖和結(jié)果整體偏移、數(shù)據(jù)不正常等“納偽”現(xiàn)象。針對(duì)這種情況在實(shí)際測(cè)量中盡可能多點(diǎn)實(shí)驗(yàn)確保初始化正確無(wú)誤，也可采用一定的誤差修正模型予以改正。 (3)RTK 基準(zhǔn)站與流動(dòng)站數(shù)據(jù)通訊問(wèn)題的處理 RTK 測(cè)量過(guò)程中無(wú)線電的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)是通過(guò)無(wú)線電發(fā)送的，易受電磁波干擾和障礙物阻擋，使得 RTK 測(cè)量結(jié)果的可靠性受到影響，實(shí)際操作過(guò)程中應(yīng)盡量避免。 (4)流動(dòng)站測(cè)量方式誤差的處理 流動(dòng)站的的測(cè)量方式有兩種：一是對(duì)中桿測(cè)量，天線難固定，精度變化大；二是三腳架測(cè)量，過(guò)程繁瑣、精度相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)具體的測(cè)量需要可進(jìn)行選擇，本文因是對(duì)RTK 定位精度的研究，故嚴(yán)格采用三腳架架設(shè)。 (5) RTK 系統(tǒng)誤差的處理 RTK 系統(tǒng)的誤差主要有三種：一是天線相位中心間的物理偏差，二是天線相 位中心的變化。當(dāng) RTK 測(cè)量時(shí)基準(zhǔn)站與移動(dòng)站采用一個(gè)型號(hào)天線時(shí)，這兩種誤差通過(guò)雙差模型解算時(shí)可以消除。若基準(zhǔn)站和移動(dòng)站采用不同型號(hào)天線時(shí)，會(huì)致使 RTK 測(cè)量結(jié)果的精度降低，有時(shí)可以影響到整周模糊度的解算。三是 RTK 整周模糊度解算的可靠性，伴隨著更多的整周模糊度解算方法的出現(xiàn)，其各自的優(yōu)缺點(diǎn)也在實(shí)際運(yùn)用中體現(xiàn)。而不同的 RTK 所采取的的解算方法又是各不相同，這就造成對(duì)觀測(cè)值的采集環(huán)境的要求不同。得出的測(cè)量成果也自然有差異。例如，衛(wèi)星數(shù)、 PDOP 值等。 (6)觀測(cè)者技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)誤差的處理 采用技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富觀測(cè)者操作 ，而對(duì)流動(dòng)站架設(shè)可用腳架基座安裝。 小結(jié) 本章在介紹 RTK 測(cè)量原理基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了 RTK 測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)、 RTK 測(cè)量的誤差來(lái)源，并分析了 RTK 測(cè)量誤差的處理方法。 3 GPSRTK 的定位精度檢測(cè)與分析 13 3 GPSRTK 的定位精度檢測(cè)與分析 概述 RTK 測(cè)量系統(tǒng)提供的標(biāo)稱精度是儀器出廠時(shí)檢定的測(cè)量精度，但在實(shí)際的工程應(yīng)用中 RTK 定位精度究竟能達(dá)到怎樣的精度，需要有一個(gè)檢測(cè)的方法，這直接關(guān)系到測(cè)量工作的范圍和便捷的程度。 當(dāng)前， RTK 測(cè)量已被廣泛應(yīng)用，低等級(jí)控制測(cè)量、放樣測(cè)量、地形碎部測(cè)量、精度要求不高的工程測(cè)量等，關(guān)于 RTK 定位 精度的技術(shù)規(guī)程還沒(méi)有明確的規(guī)定，所以于對(duì)RTK 的定位成果的鑒定沒(méi)有一個(gè)成型的標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù) RTK 測(cè)量原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)RTK 測(cè)量所能達(dá)到的實(shí)際點(diǎn)位精度進(jìn)行研究，綜合了影響 RTK 定位精度的各項(xiàng)誤差，導(dǎo)出短基線向量（基線邊長(zhǎng)小于 1km） RTK 定位結(jié)果的精度檢定公式。介紹多種檢驗(yàn)方法，通過(guò)坐標(biāo)檢測(cè)法分析了 RTK 的平面、高程測(cè)量精度。 在得到 RTK 定位精度的可靠性檢定的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì) RTK 平面及高程的精度分析，綜合考慮影響 RTK 測(cè)量時(shí)的各種誤差的影響程度，通過(guò)對(duì)平面坐標(biāo)、高程的檢驗(yàn)，得出坐標(biāo)檢測(cè)在 RTK 測(cè)量精度的檢 測(cè)的有效性。 RTK 定位結(jié)果的精度檢定公式 令觀測(cè)點(diǎn)的三維真值為（ X， Y， H），對(duì)應(yīng)的 GPS 靜態(tài)觀測(cè)值為（ XJ， YJ， HJ），RTK 測(cè)量值為（ XR， YR， HR），則靜態(tài)觀測(cè)和 RTK 觀測(cè)的真誤差可表示為： △ XJ= XJ X，△ XR= XR X， △ YJ= YJY，△ YR= YRY， （ ） △ HJ= HJ H，△ HR= HR H。 令真誤差之差 dX=△ XJ△ XR， dY=△ YJ△ YR， dH=△ HJ△ HR，則： dX= XJ XR， dY = YJ YR， dH = HJHR， 由誤差傳播原理可得： 2 2 2dm m mJRX X X?? （ ） 以下將著重對(duì) RTK 定位點(diǎn) X 分量的精度檢定進(jìn)行推導(dǎo)， Y 和 H 方向的可同理得到。 （ 1）對(duì)真誤差之差 dX 定權(quán) 按權(quán)倒數(shù)傳播定律，由式得 得： d1 1 1JRX X XP P P?? （ ） 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 （ 2）求解 dX 均值中誤差為 dmX dX 單位權(quán)中誤差為： ? ?dd nX X X XP? ?? （ ） 求解 dX 均值中誤差： d d dm=X X XP? （ ） （ 3）求解靜態(tài)觀測(cè) XJ坐標(biāo)均值中誤差 mJX 利用靜態(tài)觀測(cè)重復(fù)基線向量閉合差Δ，求出靜態(tài)觀測(cè) XJ的單位權(quán)中誤差： 2nJJX X X XP? ???? ?? （ ） 式中，Δ X 為第 n 條重復(fù)基線 X 坐標(biāo)測(cè)量閉合差值。 求解靜態(tài)觀測(cè) XJ坐標(biāo)均值中誤差： m=J J JX X XP? （ ） （ 4）求解 RTK 觀測(cè)值 XR坐標(biāo)均值中誤差 mRX 由式 式得 22dm = m mRJX X X? （ ） （ 5）求解 RTK 測(cè)量 XR的單位權(quán)中誤差： mR R RX X XP? ?? （ ） （ 6）計(jì)算 RTK 測(cè)量點(diǎn) X 坐標(biāo)中誤差： m=R R RX X XP?? （ ） 同理可得： RTK 觀測(cè)值 Y 坐標(biāo)中誤差： m=R R RY Y YP?? （ ） RTK 測(cè)量點(diǎn) H 中誤差： m=R R RH H HP?? （ ） 短基線下 RTK 定位的精度可靠性檢定時(shí)，與已知的高精度 GPS 靜態(tài)坐標(biāo)作為對(duì)比，使用 RTK 測(cè)量方式，對(duì)各靜態(tài)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)采集，再利用靜態(tài)基線向量的分量閉合差先推算出靜態(tài)網(wǎng)中點(diǎn)位的精度然后根據(jù)上述推導(dǎo)便可得出 RTK 測(cè)量時(shí)的精度。 3 GPSRTK 的定位精度檢測(cè)與分析 15 RTK 平面精度的檢測(cè) 檢測(cè)方法 對(duì) RTK 定位成果的檢測(cè)，目前還沒(méi)有完善、統(tǒng)一的檢驗(yàn)方法。成果檢驗(yàn)通常還是通過(guò)一些概略的局部精度檢驗(yàn)的辦法來(lái)檢定。本文僅討論 3 種常用的檢測(cè)方法：坐標(biāo)檢核法、測(cè)邊檢核法、測(cè)角檢核法。 坐標(biāo)檢驗(yàn)法通常是利用 RTK 定位的數(shù)據(jù)與更高等級(jí)的已 知坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行比較，如與靜態(tài) GPS 測(cè)量點(diǎn)比較、與已知的 I、 II 級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。對(duì)二者進(jìn)行較差，利用較差估算精度。 利用 RTK 對(duì)已知邊長(zhǎng)測(cè)量，并對(duì)測(cè)量成果與已知邊較差來(lái)估算 RTK 測(cè)量精度。而這種檢測(cè)方法受方向性限制有一定的局限性。 （ 1） 當(dāng)檢核邊測(cè)量值與已知邊作差大于平面精度要求值，便認(rèn)為采用 GPSRTK 平面測(cè)量存在錯(cuò)誤。 （ 2）當(dāng)檢核邊與已知邊作差小于平面精度要求值，大致認(rèn)為 GPSRTK 平面測(cè)量達(dá)標(biāo)，但由于方向性的參與有必要進(jìn)行唯一性確定，一般通過(guò)組網(wǎng)確立。 通過(guò)把 RTK 測(cè)量點(diǎn)網(wǎng)看成是測(cè)邊網(wǎng)，利用檢測(cè)測(cè)邊網(wǎng)精度的方法來(lái)檢測(cè) RTK 定位點(diǎn)組成網(wǎng)的固定角的值，來(lái)達(dá)到判斷 RTK 測(cè)量點(diǎn)平面精度的目的。同樣，用這種辦法也有一定的不確定性： （ 1）在檢核角值與反算角值較差超限時(shí)，檢核角值測(cè)量無(wú)誤時(shí)，即可判定被檢 RTK定位點(diǎn)平面精度有誤。 （ 2）當(dāng)檢核角值與反算角值較差符合限差時(shí)，大致認(rèn)為檢核角的 RTK 定位點(diǎn)平面精度符合要求，但由于方向性的參與有必要進(jìn)行唯一性確定，一般通過(guò)組網(wǎng)確立，這樣才能保證檢核結(jié)果可靠。 檢測(cè)方法的比較分析：坐標(biāo)比較法是一種比較直觀反映 RTK 測(cè)量精度的方法，簡(jiǎn)單易行， 在實(shí)際工程應(yīng)用中較多使用；長(zhǎng)度檢核法檢測(cè)點(diǎn)位坐標(biāo)位移，一般可測(cè)定組成三角形、四邊形等多邊形的邊長(zhǎng)進(jìn)行檢核分析，可得到較可靠的檢測(cè)結(jié)果。若均勻的在測(cè)區(qū)布設(shè)檢測(cè)圖形既能反映整個(gè)測(cè)量過(guò)程的精度，又能排除局部位移產(chǎn)生的檢核誤差；采用測(cè)角檢核法檢測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)位移，為判斷其唯一性，通常在一個(gè)測(cè)站上測(cè)三個(gè)方向進(jìn)行檢核分析，也可采用測(cè)邊和測(cè)角檢核法相結(jié)合，通過(guò)邊角組合分析，可以確保其可靠性。GPSRTK 測(cè)量技術(shù)施測(cè)的成果，由于誤差來(lái)源較多，會(huì)存在一些誤差，使用時(shí)應(yīng)對(duì)成西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 果進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法很多，可以視時(shí)間、儀器設(shè)備、環(huán)境因素 等情況選擇合適的辦法，但不論采用什么方法都應(yīng)加強(qiáng)檢核的精度，以防造成檢測(cè)結(jié)果的誤差。 坐標(biāo)檢檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)及分析 由于 RTK 的坐標(biāo)檢驗(yàn)在實(shí)際操作中具有很強(qiáng)的操作性，而且結(jié)果也能快速準(zhǔn)確的反映，所以論文對(duì) RTK 的坐標(biāo)檢驗(yàn)做了以下實(shí)驗(yàn)，把基準(zhǔn)站架設(shè)在已有的靜態(tài) E 級(jí) GPS網(wǎng)點(diǎn)上，利用 RTK 觀測(cè)值和已知的靜態(tài)值進(jìn)行較差分析。 將 RTK 成果和已知的 E 級(jí) GPS 網(wǎng)點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行較差分析二者的較差大小關(guān)系圖如圖。 圖 靜態(tài) GPS 坐標(biāo)與 RTK 測(cè)量坐標(biāo)較差圖 從上圖中比較數(shù)據(jù)可以看出， RTK 測(cè)量結(jié)果與已知 GPS 靜態(tài)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)較差殘差絕大多數(shù)在毫米級(jí)，其中較差值最大為 14cm，最小為 0mm，在 GP5 GP48 處差值較大，經(jīng)實(shí)地取證觀測(cè)發(fā)現(xiàn)其附近有建筑物遮擋，在施測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)浮動(dòng)解。綜合統(tǒng)計(jì)認(rèn)定本次 RTK 測(cè)量可達(dá)到 2cm 以內(nèi)的定位精度，而且各點(diǎn)位之間不存在誤差累積，就其精度而言可以勝任一般工程建設(shè)的需要。 RTK 高程精度檢驗(yàn) RTK 的平面定位目前在絕大多數(shù)的工程應(yīng)用中得到了全面的體現(xiàn)，而在一些工程中高程的應(yīng)用往往是占測(cè)量的主要工作，例如在筑路工程中需要對(duì)路床、路基進(jìn)行多次重復(fù)的操平，假想 RTK 能在這方面也能 廣泛應(yīng)用那么所帶來(lái)的效率是不容小窺的，但在實(shí)際應(yīng)用中，人們對(duì) RTK 的高程精度能否滿足要求提出質(zhì)疑，本論文以實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì) RTK 高程進(jìn)行精度分析，并提出提高精度的方法。 0. 150 00. 10000. 050 00 . 0 0 0 00 . 0 5 0 00 . 1 0 0 00 . 1 5 0 00 . 2 0 0 0殘差測(cè)量點(diǎn)名靜態(tài) GPS 與 RTK 測(cè)量坐標(biāo)較差圖X 較差Y 較差H 較差3 GPSRTK 的定位精度檢測(cè)與分析 17 高程檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)及分析 為驗(yàn)證分析 GPSRTK 觀測(cè)成果的精度，對(duì)某 E 級(jí)靜態(tài) GPS 控制網(wǎng)的各點(diǎn)間高差利用 GPSRTK 測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，已知 E 級(jí) GPS 控制網(wǎng)中的高程測(cè)量采用的是四等水準(zhǔn)實(shí)測(cè)得到的，依據(jù)《城市測(cè)量規(guī)范》和《工程測(cè)量規(guī)范》，其高差單位權(quán)中誤差為177。 15mm；利用 RTK 對(duì) GPS 網(wǎng)中各種形式的水準(zhǔn)路線測(cè)量，進(jìn)行較差比較與分析關(guān)系圖如 圖 。 圖 RTK 測(cè)量高差與水準(zhǔn)高差較差殘差圖 通過(guò)上圖可以得到的結(jié)果是 RTK 高程一般在 3cm 以內(nèi)，有些觀測(cè)條件好的水準(zhǔn)線路的高差能達(dá)到毫米級(jí)測(cè)量精度，而與 GP53 構(gòu)成的水準(zhǔn)路線的高差較差都比較大，現(xiàn)場(chǎng)取證后發(fā)現(xiàn)， GP53 點(diǎn)附近有建筑物遮擋完全可以替代等外水準(zhǔn)測(cè)量。一般可以滿足城市地形、地籍測(cè)量以及大部分非精密工程測(cè)量的精度要求。在建筑物和障礙物較多的密集建成區(qū)，影響 RTK 測(cè)量精度的因素增多， RTK 高程精度難以保證。 小結(jié) 本章通過(guò)對(duì) RTK 精度檢測(cè)公式的推導(dǎo)，得出了在實(shí)際測(cè)量中如何計(jì)算 RTK 的定位精度的公式，系統(tǒng)地介紹了 RTK 測(cè)量的各種檢測(cè)方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行了優(yōu)劣闡述，最后通過(guò)對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)檢驗(yàn)和高差檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)短基線下利用坐標(biāo)檢驗(yàn)和高差檢驗(yàn)可以對(duì) RTK 的定位精度有一個(gè)很好的衡量，并且與實(shí)際情況相符度高。 R T K 高差與水準(zhǔn)高差較差殘差圖水準(zhǔn)路線殘差值GP02GP04 GP02GP06GP02GP09 GP02GP10GP02GP45 GP02GP46GP02GP48 GP02GP53GP02GP56 GP02GP57GP02GP65 GP04GP06GP04GP09 GP04GP10GP04GP45 GP04GP46GP04GP48 GP04GP53