【正文】 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。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。 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 。 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。 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。 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。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。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。而這種檢測方法受方向性限制有一定的局限性。對二者進行較差，利用較差估算精度。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。 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。 （ 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。 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。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。 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。 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。例如，衛(wèi)星數(shù)、 PDOP 值等。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。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。 (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。 (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。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。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。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)。一般利用已知的三個公共點進行轉(zhuǎn)換參數(shù)求解。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。而通過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。 ③已知公共點的 WGS84 坐標(biāo)獲取方式。兩步法也是對橢球參數(shù)和地方地圖投影資料有要求，故在此不做考慮。 RTK 轉(zhuǎn)換參數(shù)求解有七參數(shù)法、四參數(shù)法、一步法和兩步法等。同一測區(qū)，選擇分布位置的不同和不同精度等級的已知公共點，求取的轉(zhuǎn)換參數(shù)是有差異的，因為本文研究的內(nèi)容是在小區(qū)域內(nèi)研究 RTK 測量精度的研究，所以有必要鑒定轉(zhuǎn)換參數(shù)所能 控制的區(qū)域范圍。 (9)觀測者的技術(shù)和經(jīng)驗 RTK 實踐證明，觀測者的專業(yè)水平和經(jīng)驗對成果的精度和可靠性影響很大。 (8)RTK 系統(tǒng)的影響 RTK 系統(tǒng)的優(yōu)越性一方面體現(xiàn)在測量時 的精度，另一方面則體現(xiàn)在測量成果的可靠性。 (6)電源的影響 RTK 在測量的過程中若不能獲得到持續(xù)穩(wěn)定的工作電壓，不僅影響衛(wèi)星信號和無線電數(shù)據(jù)的接收，有時會產(chǎn)生不可靠的測量數(shù)據(jù)，甚至可能無法開展 RTK 測量。 (5)流動站方式影響 流動站一般有對中桿和三腳架兩種方式。RTK 測量求基準站和流動站的天線能同時接收到相同的 5 或 5 顆以上的衛(wèi)星信號，才能保證正確解算。 (2)RTK 測量轉(zhuǎn)換點的控制區(qū)域 測量作業(yè)范圍受轉(zhuǎn)換 控制點的約束，一般應(yīng)在轉(zhuǎn)換控制點的控制圓區(qū)域內(nèi)作業(yè)，但也有范圍并不是轉(zhuǎn)換點所包含的范圍越大 RTK 的測量區(qū)域也隨之增大，那么測量精度也是不能保證的。 就 影響 RTK 測量的精度的主要因素可描述為以下幾點： (1)轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響 [23] 由于 RTK 測量采用 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)屬地心坐標(biāo)系，而我國現(xiàn)階段大多數(shù)采用的1954 北京坐標(biāo)系、 1980 國家大地坐標(biāo)系、地方坐標(biāo)系統(tǒng)等都屬參心坐標(biāo)系，高程基準則為 1956 年青島黃海高程系、 1985 國家高程基準，這就要求采用 RTK 測量時首先求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，以便將 WGS84 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)。通常上述誤差絕大部分在 RTK 測量時，已通過模型改正或作業(yè)方式消除或者消弱，但一小部分分誤差不能通過模型改正或者作業(yè)方式消弱。 西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 GPSRTK 測量誤差及處理方法 RTK 測量的誤差來源 RTK 測量誤差主要來源有：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差、與衛(wèi)星信號的傳播過程有關(guān)的誤差及 RTK 接收設(shè)備有關(guān)的誤差等。只有配置大容量電瓶才可以保證 RTK 正常工作，但當(dāng)電量不能保證時， RTK 難以展開測量，有時即便勉強測量但通過其發(fā)射得到的差分信號測量出的成果的可靠性很難保證。 ③每個已知公共點需具有精確的 WGS84 大地坐標(biāo)和地方坐標(biāo)。而在我國已完善的高程異常區(qū)域，特別是山區(qū)還存在很大的誤差，一些地區(qū)甚至還處于空白狀態(tài)，以至于 RTK 測量時高程異常值不能精確求解，且求解的精度不勻稱，故在求解高程異常值時應(yīng)考慮以下幾點： ①已知公共點的個數(shù)應(yīng)足夠多。 (7)RTK 高程異常的問題 [22] RTK 測量在有些工程中，對高程的要求較高。所以得到的成果精度也不經(jīng)相同，可靠性也難以量化。 (6)RTK 測量成果精度及可靠性 RTK 測量成果精度和可靠性遠不及全站儀。 (5)RTK 求解整 周模糊度速度及可靠性問題 [21] 準確求解整周模糊度是 RTK 能否實時準確定位的關(guān)鍵。 (3)RTK 觀測環(huán)境 通常 RTK 在午時段測量，且在大面積平坦地區(qū)、高壓線附近、高大建筑物附近、發(fā)射塔附近、茂密植被區(qū)域等影響衛(wèi)星信號接收區(qū)域，很難完成測量工作。 RTK 測量的局限性 RTK 也有局限性，掌握其局限性可有效的保證 RTK 測量的成功，歸納出 RTK 的局限性有如下方面： (1)RTK 測量受多路 徑效應(yīng) [20]限制 多路徑效應(yīng)伴隨著 RTK 的每一次定位，且多路徑誤差通常在 15cm，誤差的大小呈周期性變化。 （ 5） RTK 智能化程度高。 （ 3） RTK 可實現(xiàn)高質(zhì)量內(nèi)外業(yè)一體化。 RTK 測量的優(yōu)點 RTK 測量和常規(guī)測量比起來有以下幾方面的優(yōu)點： （ 1） RTK 定位精度較高。因此只有完全掌握其優(yōu)缺點，才能 使我們在用其測量的過程中達到物盡其用，并能更好的駕馭。利用工程測量軟件中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可實時獲得流動站的地方坐標(biāo)。在以后時間內(nèi)，只要保持對不少于 4 顆衛(wèi)星不失鎖，便可實時動態(tài)地解算出基準站和流動站間的高精度基線向量。 （ 3）隨機軟件：主要由支持實時動態(tài)差分的 GPS 解算軟件和工程測量應(yīng)用軟件組成，將其固化在流動站手簿上。流動站和基準站對可視衛(wèi)星進行同步觀測，獲取各種觀測量。基準站應(yīng)架設(shè)在凈空良好和比較高的地方， 對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并不斷西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 地把各種觀測量、所視衛(wèi)星狀態(tài)和基準站的 WGS－ 84 坐標(biāo)實時通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動站。 RTK 系統(tǒng)組成 GPSRTK 的組成主要由基準站、流動站、隨機軟件三部分組成。該法的優(yōu)點是在載體的運動過程中，衛(wèi)星一旦失鎖，運動載體不再需要停下來重新進行初始化。動態(tài)確定整周模糊度法（ OTF）的基本思想是：根據(jù) GPS 接收機在運動過程中短時間接收到的衛(wèi)星載波相位觀測值，結(jié)合基準站的同步觀測值，利用快速解算整周模糊度法，確定初始整周模糊度。 近年來，隨著動態(tài)確定整周模糊度法 OTF（ On The Fly Ambiguity Resolution）的出現(xiàn)，使得在數(shù)秒內(nèi)求得雙差整周未知數(shù)成為現(xiàn)實。過去為了解得正確的雙差整周未知數(shù)，不得不在兩測站上對公共衛(wèi)星做長時間的觀測，其目的不是為了獲得更多的觀測量，而是為了使衛(wèi)星分布發(fā)生較大變化，以減小誤差方程的線性相關(guān)性，從而提高 解算雙差整周模糊度的可信度。 RTK 的工作原理是：將一臺 GPS 接收機安置在基準站上，另一臺或幾臺接收機安置在載體（稱為流動站）上，基準站和 流動站 GPS 接收機，同時接收同一組 GPS 衛(wèi)星所發(fā)射出的信號，基準站所獲得的 GPS 觀測值與已知的位置信息進行較差，得出 GPS 差分改正值，然后將改正值通過電臺建立的無線電數(shù)據(jù)鏈及時傳輸給共視衛(wèi)星的流動站，用以精化流動站 GPS 觀測值，從而獲得到經(jīng)差分改正后流動站較為準確的實時空間位置。 2 GPSRTK 測量原理及誤差分析 7 2 GPSRTK 測量原理及誤差分析 GPSRTK 測量原理及其系統(tǒng)組成 RTK 測量原理 GPSRTK（ RealTimeKinematic）技術(shù)是 GPS 實時載波相位差分測量的簡稱。總之，很多國內(nèi)外學(xué)者對 RTK 測量結(jié)果進行精度與可靠性的研究，這些研究成果都值得參考學(xué)習(xí)，為今后研究分析 RTK 的精度有著重要意義。 Jay Satalich 等利用美國天寶公司生產(chǎn)的 RTK 展開性能測試，得出在正常狀況下 RTK 距基準站 觀測距離能達到 10km，且平面精度可達到厘米級 [18]， and 也是通過對 RTK 的應(yīng)用開展實驗分析，得出了具有實際指導(dǎo)意義的結(jié)論 [19]。這些研究對 RTK 測量的影響有著重要的意義。綜上所述這些學(xué)者 在為 RTK 數(shù)據(jù)結(jié)果精度的檢核和可靠性研究方面都提出了諸多可以借鑒的方法和理論，為進一步研究 RTK 觀測數(shù)據(jù)精度分析提供了指導(dǎo)作用。而穿線比較的方法和復(fù)測西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 比較的方法有所差別，是在測區(qū) RTK 測量工作結(jié)束后，新