GPS-RTK野外作业精度影响因素分析
随着GPS技术的不断进步，尤其是其实时动态测量系统(RTK)已然成为当前GPS测量技术发展中的一个新的突破口。然而在现有的测量技术规范中对RTK测量缺乏明确具体的技术规定，因此GPS-RTK在实际生产和野外作业中如何有效控制测量质量，保证作业精度，已成为了当前测量界所关注的焦点。本文结合实际工作经验，主要就当前影响GPS-RTK野外作业精度的因素进行了深入的分析和探讨。
RTK技术是GPS实时载波相位差分的简称，该技术将GPS技术与数据传输技术相系统结合，并实现对数据处理的实时解算，在1～2秒的时间内即可得到高精度的位置信息。RTK的工作原理是将一台接收机设置在基准站上，另一台或几台接收机则设置于流动站(载体)上，通过流动站与基准站在同一时间接收同一GPS卫星所发射的信号，并将所获得的观测值与已知位置的信息进行比较，从而得到GPS的差分改正值。再将改正值经过无线电数据电台及时传达到共视卫星的流动站将GPS的观测值进行有效精化与改正，以测量得到较为准确的实时位置。
GPS在测量定位中所产生的误差主要来源于：与GPS卫星误差相关的星历误差、相对论效应和卫星误差;与传播途径相关的对流层误差、电离层误差和多路径效应;与接收设备相关的接收机钟差、接收机不同通道间的延迟误差等;以及与软件模型、地球潮汐和地球自转等所带来的误差。以上误差的产生，在GPS-RTK测量时，大部分可通过软件处理、作业方式和接收机的改进进行有效削弱和消除，然而仍存在一部分误差是无法完全消除的，并对当前在野外测量作业的精度造成了一定的影响。将影响因素进行归纳，主要有以下几个方面。
2.1转换参数
由于GPS测量中采用的是WGS-84坐标系统，而我国当前主要采用的坐标系统为1954北京坐标系或者1980国家大地坐标系统，在高层基准上则采用的是1956青岛黄海高程系或者1985国家高程基准。因此在野外采用GPS-RTK进行测量时，首先需要对参数进行转换，而转换参数在精度上的准确性也成为了影响作业精度的一个关键因素。
(1)转换控制点选择上的影响。由于转换参数的求解时，所选择的参数同时具有WGS-84坐标系统和地方坐标的同名控制点，因此在同一测量区域，选择不同精度、不同位置分布的转换控制点，其转换的参数也会有所不同。
(2)WGS-84坐标获取方式的影响。对转换控制点WGS84坐标系统的获取，既可采用静态方式测量并严密平差统一求出，也可先采用单点定位的方式测出基准站的WGS-84坐标，然后再通过流动站测出转换控制点的坐标。因此不同方式获取WGS-84的坐标，对RTK的野外作业精度均会产生的不同的结果。
2.2作业在测量时的控制区域
在野外测量作业时，其测量作业范围受到转换控制点的约束，通常在作业时应当在转换控制点的控制圆区域内作业，否则也会大为影响到测量作业的精度。
2.3卫星信号
系统是通过卫星来实现定位的，因此卫星信号的接收是GPS定位的基础，通常要求GPS测量基准站和流动站的天线能够接收到相同的5颗及5颗以上的卫星信号，才能确保测量作业的正确解算。然而由于卫星的分布是随时间变化而相应改变的，在不同时段卫星的位置和数量都会有所不同，当卫星数量较多、位置图形较佳时，所接收的信号较好，测量精度也较高;反之如果没有接收到足够的卫星信号，将会严重影响到测量作业精度，甚至无法解算。
2.4基准站数据的传输
由于采用GPS-RTK野外测量时，要求基准站GPS接收机能够实时将观测数据与基准站已知数据，通过无线电传输装置发射给流动站的GPS接收机，因此无线电数据信号的传输对野外作业测量的精度也有着重要的影响。然而无线电数据信号在传输的过程中，往往容易被山峰、高楼等大型物体的阻挡，且容易因电磁波干扰而出现信号的异常，因此实现数据信号传输的可靠性、准确性对野外作业精度也有着较大的影响。
2.5流动站和电源
流动站通常有中杆和三脚架这两种方式的选择，采用中杆时相对方便，但由于天线不固定，因此作业精度的起伏较大;采用三脚架则稍微繁琐，但精度稳定。电源的影响主要是当电量不足时，不仅会影响到无线电数据与卫星信号的正常接收，而产生不可靠的坐标数据，甚至会导致野外测量作业无法正常开展。
2.6RTK系统
当前国内市场中RTK系统的品牌较多，然而系统的优劣情况不仅会影响到野外作业精度，而且对测量成果的可靠性也造成了极大影响。RTK系统对作业精度的影响主要包括了数据链、天线类型以及处理软件等。因此应选择具有良好质量的RTK系统，以保证野外测量作业的精度。
2.7观测者的经验与技术
测量作业实践证明，观测者的测量经验和专业技术水平对测量作业精度有着很大的影响。例如，在对中误差、测量天线高或者输入基准站坐标中的任何误差，都将会对测出的全部坐标值带来影响。同时，在测量作业中，观测者必须垂直握住测杆，使其能够位于测点的铅垂线上，如果采用控制测量时，还应当建议流动站采用三脚架基座对中整平。在测量作业之前，观测者必须做好对RTK设备三脚基座和流动站测杆上水准器的检查校正，以有效避免因任何系统误差而对测量值和作业精度带来影响。
GPS是当前应用最为广泛的导航定位系统，随着GPS技术水平的不断提高，尤其是实时动态测量技术RTK的不断进步，GPS技术必然将会更广泛的应用到城市建设和其它工程领域当中。本文在对GPS-RTK技术测量原理的基础上，深入分析了RTK在野外作业中对测量精度影响的主要因素，以此希望能对当前GPS-RTK野外测量作业的开展带来一定的参考与借鉴。
文/《地球》-邵维堂 - 2014
整理：陈柳林
审核：高冲
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