GPS-RTK在农村宅基地调查中的运用及质量控制

马忠卫，戴友刚，翟辉

(江苏省地质调查研究院，江苏南京210018)

GPS-RTK在农村宅基地调查中的运用及质量控制

马忠卫，戴友刚，翟辉

(江苏省地质调查研究院，江苏南京210018)

以镇江市丹徒区农村宅基地调查项目为例，分析了影响GPS-RTK测点平面精度和可靠性的因素，并提出了RTK测点质量控制的措施。指出GPS-RTK测量必须提高可靠性，只要多检验，多比较，特别是和已有控制点的比较检验，就能提高可靠性。

GPS;RTK;精度;质量控制;江苏镇江

0 引言

GPS-RTK采用了载波相位动态实时差分技术，在测绘领域里是一次技术革命，它改变了传统的测量模式。随着RTK实时动态技术整周模糊度能够在很短的时间内被确定，从而保证了RTK技术在野外实时得到厘米级的定位精度，简化了常规控制测量，从而大大提高了工作效率。镇江市丹徒区农村宅基地调查项目调查区位于农村地区，外界环境非常适合RTK技术的运用。操作中在C、D、E级GPS控制网的基础上采用RTK技术布设图根控制点，并对成果的精度和可靠性进行检验。笔者就影响RTK测点平面精度和质量控制的因素进行分析。

1 GPS-RTK的作业模式及运用

RTK测量模式，将基准站架设在已知控制点上，静止观测数分钟，以便进行初始化工作。之后流动站按预定的采样时间间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位的精度可达厘米级(周忠谟等，2002)。

各类研究报告显示，RTK测量平面精度与常规测量的I级导线相当，可以满足各类测量的图根控制精度要求。GPS-RTK测量以其精度高、实时性强的特点在各行业的测量工作中与常规方法结合得到了迅速推广。RTK测量具备可以实时提供坐标，无需进行室内计算，可以即测即用，各点之间不用通视，误差不积累等特点。

本次镇江市丹徒区农村宅基地调查项目中，由于作业区处在农村地区，视野较为开阔，GPS-RTK的测量环境好，因此大部分图根控制点可采用RTK方法测定。

2 GPS-RTK施测的误差来源(平面)

镇江市丹徒区农村宅基地调查项目中采用了二级布网。分二级布网的目的:一是建立首级网，提供精度较高的基准站坐标;二是希望首级网中包含若干个己知地方坐标系的公共点，以提高求解转换参数的精确性。

影响GPS-RTK施测精度的主要误差来源如下。

(1)基准站点位误差m基。采用GPS-RTK技术施测控制点时，一般均为二级布网，首级网平均边长小于5 km，要与3个以上C、D级控制点联测，采用静态观测模式，时段长度大于60min，要求经约束平差后最弱点点位中误差小于±1 cm。基准站应选在地势较高(或楼顶)的位置，以增加数据链作用距离。基准站设置条件为:周围视野开阔，无高大建筑物或高山阻挡;100 m内无大的电磁波幅射源或高压输电线;GPS天线平面10°仰角以上无大片障碍物阻挡卫星信号。

依据首级网的控制精度，设m基=±1 cm。

(2)实时动态(RTK)的观测误差m测。RTK测量系统中，至少需要2台双频接收机，分别安置在基准站与流动站上，接收机由主机、电源、天线、手簿、数据线、电缆、实时动态采集解算软件等组成，目前主流GPS-RTK产品的标称精度均能达到:平面1+1×10－6×d cm。故在5 km施测范围内，设m测=±1.5 cm。

(3)基准站与流动站的对中误差m中。基准点尽量采用强制对中设备，流动站的天线宜采用三角架或带支架的对中杆，施测前应对三角架上的整平气泡和对中器进行认真检校，这样不仅减少了对中误差，也提高了流动站天线的稳定性，收敛速度加快，建议数据跳动变化在毫米位时进行最终数据采集。设二站的对中整平综合误差m中=±1 cm。

(4)求解转换参数的误差m转。众所周知，GPS采用的是WGS-84坐标系，而城市或工程测量一般采用1954北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系，它们所对应的空间直角坐标是不同的，不同坐标系的坐标相互转换可由7参数或4参数实现(李旋等，2010;杨礼平等，2011)，但由于施测公共转换点求解转换参数时，残留了求解转换参数的误差m转，设m转=±0.5 cm。

(5)卫星图形强度因子PDOP的影响误差m卫。静态或快速静态模式的GPS测量中，要求同步有效卫星观测数不少于4或不少于5，卫星分布的几何图形强度因子PDOP值应小于6(GB/T 18314—2009)。在GPS-RTK的观测过程中也应十分关注卫星的几何图形及同步有效卫星个数大于6，但在实际GPS-RTK作业过程中，某些流动站处在一面遮挡或附近有水面、建筑物的多路径干扰或有高压线的影响，这一误差源势必给GPS-RTK的观测成果带来不同程度的影响，一般可设m卫=±1 cm。这些误差源也可能给GPS-RTK带来粗差。因此，在GPS-RTK作业前应查阅星历表，合理选择作业时间，也可在同一流动站点安排不同时段进行双观测，以提高RTK成果的可靠性。

(6)GPS-RTK预期的平面点位精度。以上分析了GPS-RTK作业时的五大误差来源，根据误差传播定律即可求得流动站点的预期平面点位中误差m平。

(7)GPS-RTK测量和已知控制点的对比。表1是镇江市丹徒区农村宅基地调查项目中GPS-RTK测量和已知控制点的成果比较。

表1 GPS-RTK测量和已知控制点的成果比较

3 RTK测点的质量控制

研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性在95%～99%左右，另外，RTK比静态GPS还多出诸如数据链传输等出错的机会。因此和GPS静态测量相比，没有静态GPS测量的同步环、异步环及附合线路等约束条件，它是以基准站为中心呈放射状，以支点形式分布的散点，从而无法直接衡量其观测精度，这就要求必须进行质量控制。根据实践，较为有效的方法有以下几种。

(1)己知点比较法。作为RTK测量起算数据的首级控制网，一般用GPS静态获得，具有很高的可靠性。为检核坐标转换参数、己知数据输入及RTK测量各种过程的正确性，可以通过测量己知点并进行成果对比的方式进行检查，这是一种十分有效的方法，可在任何情况下使用。

(2)重合点比较法。每次初始化成功后，或测量2～4h左右应重合1～2个己测过的RTK点，以此来检查基站设置的正确性和测量距离过长后可能产生的点位坐标漂移误差，这种方法可以在首站完成后设站时使用。

(3)双基站检测法。在测区内同时建立2个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据，从而得到2个以上解算结果，比较这些结果就可检验其质量状况，这种方法工作效率较低，所以使用不多。

(4)和已知基线测量比较。在使用独立坐标系统的测区，往往缺少已知数据，在此情况下，可对已知基线的两端进行坐标测定，以解算边长与已知边长进行比较，这也从一定程度上对RTK成果进行了检核。

4 结论

GPS-RTK技术给测绘工作带来了极大的便利，突破了传统测量的界限。但GPS-RTK测量的质量控制尤为重要，稍有不慎，便会造成整个工程返工，甚至造成不可挽回的损失。

只要多检验、多比较，特别是和已知控制点的比较检验，就能提高可靠性，在可靠性保证的情况下，再提高RTK测量的精度。

CJJ 8—1999，城市测量规范［S］.

GB/T 18314—2009，全球定位系统(GPS)测量规范［S］.

李旋，骆辉，杭亮，等.2010.西安80坐标和北京54坐标的转换方法及精度评定［J］.地质学刊，34(增刊1):96－98.

史子乐，姚兴双.2002.RTK技术在石油物探测量应用中的几个技术问题分析［J］.测绘通报，(4):22－24.

魏二虎，黄劲松.2004.GPS测量操作与数据处理［M］.武汉:武汉大学出版社.

杨礼平，李梦颖.2011.手持GPS在地质勘查中的应用［J］.地质学刊，35(2):201－203.

周忠谟，易杰军，周琪.2002.GPS测量原理及应用［M］.北京:测绘出版社.

Application of GPS-RTK and its quality control

MA Zhong-wei，DAI You-gang，ZHAI Hui
(Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 200018，China)

Through practice for countryside homestead investigation in Dantu District of Zhenjiang City，the authors analyzed the affecting factors for the plane precision and reliability of GPS-RTK measuring points，brought up measures to control the quality of RTK measuring points.It was concluded that the measurement of GPS-RTK should improve reliability through inspection，comparison and especially the comparison with the known controlling points.

GPS;RTK;Precision;Quality control;Zhenjiang，Jiangsu

book=2,ebook=31

P228.4

A

1674－3636(2012)02－0203－03

10.3969/j.issn.1674-3636.2012.02.203

2011－12－27;

2012－02－18;编辑:侯鹏飞

马忠卫(1972—)，男，工程师，测绘专业，E-mail:10328667@qq.com