【正文】 不同方式得出的已知公共點的 WGS84 坐標(biāo)對求解轉(zhuǎn)換參數(shù)和 RTK測量精度的影響不經(jīng)相同。 RTK測量時，基準站的 WGS84 坐標(biāo)必須與求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時 WGS84 坐標(biāo)的獲取相一致，否則就會產(chǎn)生系統(tǒng) 誤差，獲得的成果整體出錯。因此要對 RTK 測量時轉(zhuǎn)換點的 WGS84坐標(biāo)進行誤差檢驗，同時導(dǎo)出 WGS84 坐標(biāo)含有誤差時影響到 RTK 定位時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公共點進行轉(zhuǎn)換參數(shù)求解。實踐表明，所得到的三維坐標(biāo)精度難以達到理想效果，應(yīng)該結(jié)合所有已知公共點資料求取一套適合本區(qū)域的最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)。即利用所有點參與參數(shù)轉(zhuǎn)換求解，逐步剔除轉(zhuǎn)換后殘差較大的點，直到殘差符合精度要求時所確定的轉(zhuǎn)換點所求的轉(zhuǎn)換參數(shù)認為 是本區(qū)域的最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 (2)衛(wèi)星信號影響誤差的處理 由于衛(wèi)星是繞著地球公轉(zhuǎn)的空間動態(tài)載體， RTK 在測量時所獲得的衛(wèi)星信號是實時動態(tài)瞬間描述。一般當(dāng)觀測到的衛(wèi)星數(shù)量和衛(wèi)星網(wǎng)型較好時， RTK 的初始化用時短，成果精度高；反之，則初始化用時長，成果精度差，還有可能達不到固定解。此外，衛(wèi)星信號被接受時要穿過電離層、對流層會造成延時，還可能信號受到干擾、中斷等影響導(dǎo)致信號失鎖和結(jié)果整體偏移、數(shù)據(jù)不正常等“納偽”現(xiàn)象。針對這種情況在實際測量中盡可能多點實驗確保初始化正確無誤，也可采用一定的誤差修正模型予以改正。 (3)RTK 基準站與流動站數(shù)據(jù)通訊問題的處理 RTK 測量過程中無線電的數(shù)據(jù)鏈信號是通過無線電發(fā)送的，易受電磁波干擾和障礙物阻擋，使得 RTK 測量結(jié)果的可靠性受到影響，實際操作過程中應(yīng)盡量避免。 (4)流動站測量方式誤差的處理 流動站的的測量方式有兩種：一是對中桿測量，天線難固定，精度變化大；二是三腳架測量，過程繁瑣、精度相對穩(wěn)定。根據(jù)具體的測量需要可進行選擇，本文因是對RTK 定位精度的研究，故嚴格采用三腳架架設(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 測量時基準站與移動站采用一個型號天線時，這兩種誤差通過雙差模型解算時可以消除。若基準站和移動站采用不同型號天線時，會致使 RTK 測量結(jié)果的精度降低，有時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)缺點也在實際運用中體現(xiàn)。而不同的 RTK 所采取的的解算方法又是各不相同，這就造成對觀測值的采集環(huán)境的要求不同。得出的測量成果也自然有差異。例如，衛(wèi)星數(shù)、 PDOP 值等。 (6)觀測者技術(shù)與經(jīng)驗誤差的處理 采用技術(shù)經(jīng)驗相對豐富觀測者操作 ，而對流動站架設(shè)可用腳架基座安裝。 小結(jié) 本章在介紹 RTK 測量原理基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了 RTK 測量的優(yōu)缺點、 RTK 測量的誤差來源，并分析了 RTK 測量誤差的處理方法。 3 GPSRTK 的定位精度檢測與分析 13 3 GPSRTK 的定位精度檢測與分析 概述 RTK 測量系統(tǒng)提供的標(biāo)稱精度是儀器出廠時檢定的測量精度，但在實際的工程應(yīng)用中 RTK 定位精度究竟能達到怎樣的精度，需要有一個檢測的方法，這直接關(guān)系到測量工作的范圍和便捷的程度。 當(dāng)前， RTK 測量已被廣泛應(yīng)用，低等級控制測量、放樣測量、地形碎部測量、精度要求不高的工程測量等，關(guān)于 RTK 定位 精度的技術(shù)規(guī)程還沒有明確的規(guī)定，所以于對RTK 的定位成果的鑒定沒有一個成型的標(biāo)準。本文根據(jù) RTK 測量原理及實驗數(shù)據(jù)，對RTK 測量所能達到的實際點位精度進行研究，綜合了影響 RTK 定位精度的各項誤差，導(dǎo)出短基線向量（基線邊長小于 1km） RTK 定位結(jié)果的精度檢定公式。介紹多種檢驗方法，通過坐標(biāo)檢測法分析了 RTK 的平面、高程測量精度。 在得到 RTK 定位精度的可靠性檢定的基礎(chǔ)上，通過對 RTK 平面及高程的精度分析，綜合考慮影響 RTK 測量時的各種誤差的影響程度，通過對平面坐標(biāo)、高程的檢驗，得出坐標(biāo)檢測在 RTK 測量精度的檢 測的有效性。 RTK 定位結(jié)果的精度檢定公式 令觀測點的三維真值為（ X， Y， H），對應(yīng)的 GPS 靜態(tài)觀測值為（ XJ， YJ， HJ），RTK 測量值為（ XR， YR， HR），則靜態(tài)觀測和 RTK 觀測的真誤差可表示為： △ 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 RTK 定位點 X 分量的精度檢定進行推導(dǎo)， Y 和 H 方向的可同理得到。 （ 1）對真誤差之差 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 XJ坐標(biāo)均值中誤差 mJX 利用靜態(tài)觀測重復(fù)基線向量閉合差Δ，求出靜態(tài)觀測 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)測量閉合差值。 求解靜態(tài)觀測 XJ坐標(biāo)均值中誤差： m=J J JX X XP? （ ） （ 4）求解 RTK 觀測值 XR坐標(biāo)均值中誤差 mRX 由式 式得 22dm = m mRJX X X? （ ） （ 5）求解 RTK 測量 XR的單位權(quán)中誤差： mR R RX X XP? ?? （ ） （ 6）計算 RTK 測量點 X 坐標(biāo)中誤差： m=R R RX X XP?? （ ） 同理可得： RTK 觀測值 Y 坐標(biāo)中誤差： m=R R RY Y YP?? （ ） RTK 測量點 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，與已知的高精度 GPS 靜態(tài)坐標(biāo)作為對比，使用 RTK 測量方式，對各靜態(tài)坐標(biāo)點進行坐標(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)中點位的精度然后根據(jù)上述推導(dǎo)便可得出 RTK 測量時的精度。 3 GPSRTK 的定位精度檢測與分析 15 RTK 平面精度的檢測 檢測方法 對 RTK 定位成果的檢測，目前還沒有完善、統(tǒng)一的檢驗方法。成果檢驗通常還是通過一些概略的局部精度檢驗的辦法來檢定。本文僅討論 3 種常用的檢測方法：坐標(biāo)檢核法、測邊檢核法、測角檢核法。 坐標(biāo)檢驗法通常是利用 RTK 定位的數(shù)據(jù)與更高等級的已 知坐標(biāo)點進行比較，如與靜態(tài) GPS 測量點比較、與已知的 I、 II 級導(dǎo)線點的數(shù)據(jù)進行比較。對二者進行較差，利用較差估算精度。 利用 RTK 對已知邊長測量，并對測量成果與已知邊較差來估算 RTK 測量精度。而這種檢測方法受方向性限制有一定的局限性。 （ 1） 當(dāng)檢核邊測量值與已知邊作差大于平面精度要求值，便認為采用 GPSRTK 平面測量存在錯誤。 （ 2）當(dāng)檢核邊與已知邊作差小于平面精度要求值，大致認為 GPSRTK 平面測量達標(biāo)，但由于方向性的參與有必要進行唯一性確定，一般通過組網(wǎng)確立。 通過把 RTK 測量點網(wǎng)看成是測邊網(wǎng)，利用檢測測邊網(wǎng)精度的方法來檢測 RTK 定位點組成網(wǎng)的固定角的值，來達到判斷 RTK 測量點平面精度的目的。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，檢核角值測量無誤時，即可判定被檢 RTK定位點平面精度有誤。 （ 2）當(dāng)檢核角值與反算角值較差符合限差時，大致認為檢核角的 RTK 定位點平面精度符合要求，但由于方向性的參與有必要進行唯一性確定，一般通過組網(wǎng)確立，這樣才能保證檢核結(jié)果可靠。 檢測方法的比較分析：坐標(biāo)比較法是一種比較直觀反映 RTK 測量精度的方法，簡單易行， 在實際工程應(yīng)用中較多使用；長度檢核法檢測點位坐標(biāo)位移，一般可測定組成三角形、四邊形等多邊形的邊長進行檢核分析，可得到較可靠的檢測結(jié)果。若均勻的在測區(qū)布設(shè)檢測圖形既能反映整個測量過程的精度，又能排除局部位移產(chǎn)生的檢核誤差；采用測角檢核法檢測點坐標(biāo)位移，為判斷其唯一性，通常在一個測站上測三個方向進行檢核分析，也可采用測邊和測角檢核法相結(jié)合，通過邊角組合分析，可以確保其可靠性。GPSRTK 測量技術(shù)施測的成果，由于誤差來源較多，會存在一些誤差，使用時應(yīng)對成西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 果進行檢測。檢測的方法很多，可以視時間、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)加強檢核的精度，以防造成檢測結(jié)果的誤差。 坐標(biāo)檢檢驗實驗及分析 由于 RTK 的坐標(biāo)檢驗在實際操作中具有很強的操作性，而且結(jié)果也能快速準確的反映，所以論文對 RTK 的坐標(biāo)檢驗做了以下實驗，把基準站架設(shè)在已有的靜態(tài) E 級 GPS網(wǎng)點上，利用 RTK 觀測值和已知的靜態(tài)值進行較差分析。 將 RTK 成果和已知的 E 級 GPS 網(wǎng)點結(jié)果進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 測量坐標(biāo)較差圖 從上圖中比較數(shù)據(jù)可以看出， RTK 測量結(jié)果與已知 GPS 靜態(tài)測量點坐標(biāo)較差殘差絕大多數(shù)在毫米級，其中較差值最大為 14cm，最小為 0mm，在 GP5 GP48 處差值較大，經(jīng)實地取證觀測發(fā)現(xiàn)其附近有建筑物遮擋，在施測過程中出現(xiàn)浮動解。綜合統(tǒng)計認定本次 RTK 測量可達到 2cm 以內(nèi)的定位精度，而且各點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 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)用往往是占測量的主要工作，例如在筑路工程中需要對路床、路基進行多次重復(fù)的操平，假想 RTK 能在這方面也能 廣泛應(yīng)用那么所帶來的效率是不容小窺的，但在實際應(yīng)用中，人們對 RTK 的高程精度能否滿足要求提出質(zhì)疑，本論文以實際測量數(shù)據(jù)對 RTK 高程進行精度分析，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殘差測量點名靜態(tài) GPS 與 RTK 測量坐標(biāo)較差圖X 較差Y 較差H 較差3 GPSRTK 的定位精度檢測與分析 17 高程檢驗實驗及分析 為驗證分析 GPSRTK 觀測成果的精度，對某 E 級靜態(tài) GPS 控制網(wǎng)的各點間高差利用 GPSRTK 測量進行檢測，已知 E 級 GPS 控制網(wǎng)中的高程測量采用的是四等水準實測得到的，依據(jù)《城市測量規(guī)范》和《工程測量規(guī)范》，其高差單位權(quán)中誤差為177。 15mm；利用 RTK 對 GPS 網(wǎng)中各種形式的水準路線測量，進行較差比較與分析關(guān)系圖如 圖 。 圖 RTK 測量高差與水準高差較差殘差圖 通過上圖可以得到的結(jié)果是 RTK 高程一般在 3cm 以內(nèi)，有些觀測條件好的水準線路的高差能達到毫米級測量精度，而與 GP53 構(gòu)成的水準路線的高差較差都比較大，現(xiàn)場取證后發(fā)現(xiàn)， GP53 點附近有建筑物遮擋完全可以替代等外水準測量。一般可以滿足城市地形、地籍測量以及大部分非精密工程測量的精度要求。在建筑物和障礙物較多的密集建成區(qū)，影響 RTK 測量精度的因素增多， RTK 高程精度難以保證。 小結(jié) 本章通過對 RTK 精度檢測公式的推導(dǎo)，得出了在實際測量中如何計算 RTK 的定位精度的公式，系統(tǒng)地介紹了 RTK 測量的各種檢測方法，并對每種方法進行了優(yōu)劣闡述，最后通過對已知點進行坐標(biāo)檢驗和高差檢驗，發(fā)現(xiàn)短基線下利用坐標(biāo)檢驗和高差檢驗可以對 RTK 的定位精度有一個很好的衡量，并且與實際情況相符度高。 R T K 高差與水準高差較差殘差圖水準路線殘差值GP02GP04 GP02GP06GP02GP09 GP02GP10GP02GP45 GP02GP46GP02GP48 GP02GP53GP02GP56 GP02GP57GP02GP65 GP04GP06GP04GP09 GP04GP10GP04GP45 GP04GP46GP04GP48 GP04GP53