浅探影响RTK观测质量的因素及其对策

柯振瑶

摘  要：RTK技术是定位技术的重大突破，被广泛应用于图根控制测量、施工放样、工程测量及地形测量等应用领域。但在实际作业中，如何保证其成果质量，以满足作业生产中的各种需求，为此，在作业中应选择科学的作业方法和采取一些作业措施。本文通过长期的作业实践，总结了通过正确求解坐标转换参数、基准站合理设置、控制作业半径和选择作业方法等经验，可以有效提高RTK成果质量。

关键词：RTK  观测质量  基准站 对策

中图分类号：P412.1                           文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2020）09（b）-0040-03

Abstract： RTK technology is a major breakthrough in positioning technology， which is widely used in mapping control survey， construction setting out， engineering survey and topographic survey. But in the actual operation， how to ensure the quality of its results to meet the various needs of the operation production， therefore， scientific operation methods and some operation measures should be selected in the operation. Through long-term operation practice， this paper summarizes the experience of solving coordinate conversion parameters correctly， setting reference station reasonably， controlling operation radius and selecting operation method， which can effectively improve the quality of RTK results.

Key Words： RTK; Observation quality; Reference station;Countermeasures

1  引言

RTK （Real Time Kinematic） 是一种利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术。进行RTK测量时，位于基准站上的GPS接收机通过数据通信链实时地把载波相位观测值以及已知的站坐标等信息播发给附近工作的流动站，流动站就能根据基准站及自己所采集的载波相位观测值，利用RTK數据处理软件进行实时相对定位，进而根据基准站的坐标求得自己的三维坐标，并估计精度。

进行RTK测量时，至少需要配备两台GPS接收机，一台接收机安装在基准站上，观测视场中所有可见卫星;另外一台或多台接收机在基准站附近进行观测和定位，称为流动站（如图1所示）。

利用RTK技术可以在很短的时间内获得厘米级的定位结果，并能对所获得的结果进行精度评定，减少了由于成果不合格而导致的返工率。在RTK作业过程中，由于RTK本身存在不足，以及作业程序和方法选择不科学，可能给成果质量带来影响。为此，本文通过对RTK作业存在的不足进行分析，针对其问题提出一些方法和措施。

2  影响RTK观测质量的主要因素

RTK作业可能存在一些影响观测质量的因素。主要如下所述。

（1）随着流动站与基准站之间的距离的增加，各种误差的空间相关性将迅速下降，导致观测时间的增加，甚至无法固定整周模糊度而只能获得浮点解，因此，在RTK测量中流动站和基准站之间的距离需要控制在一定范围内。

（2）由于流动站的坐标只是根据一个基准站来确定，因此可靠性较差，基准站的设置也是影响观测质量的一个主要问题。

（3）RTK在作业中采用的是WGS-84坐标系统，在实际工作中要求实时得出待测点实用坐标系，如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系等的坐标系，因此在作业中就涉及坐标系统的转换，坐标转换问题就显得尤为重要。

3  提高RTK观测质量的措施和方法

通过我们的作业实践，针对影响RTK观测质量的各种因素，可采取了一些有效的措施和作业方法来加以克服，经验表明通过选择求解坐标转换参数、合理设置基准站、控制作业半径、科学选择作业程序等方法可以达到此目的。

3.1 坐标转换参数的求解

正确选择RTK观测所使用的坐标转换参数，可保证RTK的观测质量。

坐标转换参数的求解方法，一般是在测区或周围找到3～6个已知控制点，利用已知控制点的两套坐标，采用坐标转换数学模型进行求解。已知控制点（通常称为公共点）的精度、密度及分布状况对坐标转换参数的求解质量有着直接的影响。因此，所选定的公共点要求精度要高，并且应均匀分布在测区周围，且能控制整个测区。

求解转换参数采用的数学模型一般采用严密的七参数转换法（即3个平移参数，3个旋转参数，1个尺度参数）。

从WGS-84坐标系到地方坐标系的转换，通常采用Bursa（布尔莎）七参数转换模型，即：

式中：

μ—尺度变化因子;

—在参心（T）坐标系的点位坐标;

—GPS接收机观测的点位WGS-84坐标;

—两个坐标原点之差，称为平移参数。

称为坐标转换七参数。

当转换参数未知时，则应用3个或3个以上的点的已知地方坐标和WGS-84坐标求解出转换参数，其中WGS-84坐标可由静态相对定位获得，利用公共点的两套坐标，代入下式反求出坐标转换参数，即

求解坐标转换参数时，应根据测区范围及具体情况，并采用尽可能多的公共点，且对公共点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行各种点结合方式分别计算和优选，经比较后选择残差较小、精度较高的一组参数使用。

求得精度最符合要求的坐标转换参数后，就可把转换参数和待测点的WGS-84坐标输入坐标转换模型，求得待测点地方坐标系的三维坐标值，此时求得的坐标值应最满足精度要求。

3.2 基准站的合理设置

基准站的GPS接收机接收从2万多公里高空的GPS卫星发出的信号，中间要经过电离层、对流层以及来自多方面的干扰，其信号一般十分微弱，通常只有-50～180db。同时，由于RTK数据链采用超高频（UHF）电磁波，它的传输距离与接收天线的高度、地球曲率半径以及大气折射等因素有关。因此，要提高GPS信号接收的质量，基准站必须远离各种强电磁干扰源（如微波站、变电站、高压线、电视发射塔等），为了削弱电磁波幅射副作用，离无线电发射台应超过200m，离高压线应超过50m;同时，在GPS观测时，基准站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）会进入GPS接收机，将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，并严重影响RTK观测的定位精度，使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”，即多路径效应，为了减少多路径效应的影响，基准站应设置在较为开阔的地方，周围应无明显的大面积的信号反射物（如面积较大的水域、大型建、构筑物等）;另外，基准站应设置在测区地势较高的位置，天线尽量设置高一些，并避开基准站和移动站之间较大的遮挡物（如高层建筑物、高山、密林等），以提高电台信号的传输距离。

基准站选择的点位应该满足GPS观测要求，根据星历预报结果安排观测时间，通常要求空间位置精度因子PDOP值小于6，在PDOP值较大时，较容易出现粗差，应该避免该时间移动站的观测，利用PDOP值较好的时间段观测，不仅效率快，而且精度高，同时在观测过程中可减少误差和加快初始化收敛。

3.3 作业半径的控制

移动站离开基准站的最短距离称作RTK的作业半径，它的大小取决于基准站电台信号的传输距离，而且对RTK测量的速度和精度有着直接影响。

作业半径的控制要根据测区地形地貌的实际情况而定，测区地势较好平坦时，作业半径可适当放宽，但也不宜超过15km;测区建筑物或树木较多时，移动站接收电台信号比较弱且容易失锁，而且高程精度较差，作业半径控制在10km以内为宜。当信号受影响严重时，应进一步缩短作业半径，以提高RTK观测的精度和速度。在城镇区作业时，如移动站与基准站之间有房屋遮挡，即使作业半径相距不到1km，移动站也很难收到基准站的差分信号，则很难进行RTK测量，故在城镇测量时尽量不宜采用RTK进行测量。

3.4 作业方法的选择

为保证RTK觀测的质量，即保证测量的精度，速度和可靠性，除了正确求解坐标转换参数、合理设置基准站和限制作业半径外，还应注意RTK观测方法。

（1）观测卫星的图形强度要高。在进行坐标解算时，观测卫星数越多，分布越均匀，则PDOP值越小，RTK观测定位精度和可靠性越高;反之，PDOP值越大，定位精度越低。因此，根据RTK卫星状态的要求，应该在接收卫星数保持在5颗以上，PDOP值小于6的状况下才开始进行RTK测量。

（2）应严格按GPS操作规程操作。作业时，基准站接收机应严格整平、对中、正确量取天线高，确保已知数据的输入无误。对仪器基座和测杆上的水准器等必须定期严格校正，以避免系统误差的影响。

（3）作业中必须注重成果的检核，为保证RTK的实测精度和可靠性，每项作业开始前或重新架设基准站后，必须进行至少一个同等级或高等级已知点的检核，检核坐标与已知坐标较差符合要求后，才能进行RTK测量。

（4）用RTK方法进行控制测量观测时，流动站距离基准站的距离应不大于5km，观测中为了保证测量成果的精确、可靠，应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应不少于20个，即采用多历元的观测结果，以消除偶然误差，各次测量的平面坐标较差应不大于±4cm。

4  结语

RTK技术是定位技术的重大突破，被广泛应用于图根控制测量、施工放样、工程测量及地形测量等应用领域。但在实际作业中，如何保证其成果质量，以满足作业生产中的各种需求，为此，在作业中应选择科学的作业方法和采取一些作业措施。本文通过长期的作业实践，总结了通过正确求解坐标转换参数、基准站合理设置、控制作业半径和选择作业方法等经验，可以有效提高RTK成果质量。

参考文献

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