GPS基站与转换参数对RTK测量误差的影响

2017-06-01 邹振兴 勘测联合网

来源：《科学与财富》

作者：黑龙江省第一地质勘察院邹振兴

摘要
在一般的RTK 测量工作中，都是在测区范围内获取参数，也就是控制点要求在测区的距离范围里，然后在测区里测定相应点的数据。本文研究的是在一个很小的范围内获取参数，以基准站与流动站间的距离为变量，在不同距离范围内对已知的点进行观测，将所得数据与已知的数据进行比较，分析误差的大小，从而得出结果对测量误差的影响。

关键词：RTK测量;范围;参数;误差

　　引言：

　　RTK测量实时以其高精度、高效率、宽广的应用范围极受业界的青睐，得到了空前的关注。结合目前GPS 定位的民用技术水平，如何将上述优势淋漓尽致的体现出来，其中一个重要的技术环节就是正确、实时地求取地方坐标转换参数。

　　此次设计的内容就是通过实地操作，在一个很小的范围内获取参数，以基准站与流动站间的距离为变量，在不同距离范围内对已知的点进行观测，将所得数据与已知的数据进行比较，分析误差的大小，从而得出结果对　测量误差的影响。

　　1 、GPS卫星定位技术简介

　　全球定位系统GPS(Global Position System)，是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。

　　2 、RTK技术及应用

　　随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，RTK(Real Time Kinemat-ic)测量技术也日益成熟，RTK 测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK 测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广。

　　时动态(RTK) 测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分 GPS 测量技术，载波相位差分技术———RTK 技术既有广阔的前景，又有着很大的难度。由于它的测量精度高，时间短，所以在快速静态测量，动态测量，准动态测量中得到广泛的应用，能快速高精度建立工程控制网和实际工程作业。同时，可进一步拓宽到实时三维动态放样，一步法　成图等作业中。例如海上精密打桩工程，定点打孔炸礁，地籍测绘地图等。

　　但是，这一技术仍存在着局限性。例如，基准站信号的传输延迟，给实时定位带来的误差。高波特率数据传输的可靠性及电台干扰更是影响工作的主要问题。

　　3、参数与坐标转换

　　全球定位系统(GPS)使用的是 WGS-84 坐标系统，我国绝大多数使用的是北京54 坐标系统(当然还有众多的地方坐标系统)，所以就存在坐标转换问题。

　　3.1 RTK转换参数

　　参考站和流动站直接采集的都为WGS84 坐标，参考站一般以一个WGS-84 坐标作为起始值来发射，流动站同步接收WGS-84 坐标并通过电台来接收参考站的数据，条件满足后就可达到固定解，流动站就可实时得到高精度的相对于参考站的WGS84 三维坐标，这样就保证了参考站与流动站之间的测量精度。如果要符合到已有的已知点上，需要把原坐标系统和现有坐标系统之间的转换参数求出。

　　两个椭球间的坐标转换，一般而言比较严密的是用七参数法，即X 平移，Y 平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。要求得七参数就需要在一个地区需要3 个以上的已知点，如果区域范围不大，最远点间的　距离不大于30Km(经验值)，这可以用三参数，即X 平移，Y 平移，Z 平移，而将X 旋转，Y 旋转，Z 旋转，尺度变化K 视为0，所以三参数只是七参数的一种特例。在一个椭球的不同坐标系中转换需要用到四参数转换，举个例子，在深圳既有北京54坐标又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到四参数，计算四参数需要两个已知点。

　　4、技术方案设计

　　4.1 设计主要内容

　　对固定基准站而言，同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱，同距离有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，所以RTK 的有效作业半径是非常有限的(一般小于20公里)。

　　此次设计的内容就是通过实地操作，在一个较小的范围即校园内，以一至三个已知点获取不同的参数，再以基准站与流动站间的距离为变量，用实验区内的Corso 站为基站，在不同距离范围内，也就是实验区城区附近已知的点进行观测，将所得数据与已知的数据进行比较，分析误差的大小，从而得出结果对测量误差的影响。

　　4.2 设计略图

　　下图是本次设计的示意图，中间的虚线小圆部分，就是学校这个较小的范围，在是实验区里有已知的控制点。采用一至三个点分别确定转换参数，不同半径的圆形区域代表不同的距离范围，用小范围确定的参数，对个范围内的已知点进行测量，在进行比较，分析。

　　图4-1 示意图

　　5 、数据处理

　　表5-1 已知点数据

　　此次试验的点是实验区内的控制点，表5-1 就是这些点的已知的坐标。

　　首先以实验区的Corso 站为基站，将移动站与Corso 连好，选学校周边离基站较近的点，先用一个点求取参数，进行点校正，再用两个点和三个点分别求取参数，然后到其他已知点上，用这三个不同的参数对各个点进行测量。

　　将所得数据与已知的数据进行比较。