线路测量RTK基准站误差的影响因素及处理

    孙志峰

    摘要：在当前的社会发展和城市建设当中，线路测量是一项十分重要的工作。在线路测量当中，RTK技术是一项较为常用的技术，在实际应用中也发挥了十分良好的效果。不过，在某些线路测量中，RTK基准站存在误差现象，会对最终的测量结果产生影响。基于此，本文首先分析了RTK误差源，然后分析了RTK基准站的误差影响，最后对RTK线路测量的策略进行了阐述。

    关键词：线路测量；RTK基准站；误差；影响因素；处理

    前言：在当前的线路测量工作中，高精度GPS实时差分定位RTK技术具有十分广泛的应用。相比于静态的GPS定位技术，RTK技术具有更为良好的灵活性、高效性，同时具有更为复杂的数据采集处理工艺及系统结构。在该技术的实际应用当中，在与基准站参考基准实时相对定位当中，可能会发生一定的误差，从而对RTK作业精度、作业可靠性等造成不良影响。基于此，应当明确RTK基准站误差的影响因素，并采取有效的措施进行处理，以确保RTK线路测量的准确性。

    一、RTK的误差源分析

    RTK技术作为一种实时动态差分GPS卫星测量技术，其依据基础使载波相位观测量。利用GPS接收机，对基准站差分信息、卫星发送信息进行接收，对地面点三维坐标进行确认，从而实现RTK定位点坐标测量。在实际作业过程当中，基于已知的点，对基准站进行设立，并对GPS接收机进行架设[1]。对于观测采集到的载波相位观测量，进行基准站电台载波的调制，然后利用基准站电台，向流动站发送测站坐标信息及调制波。从RTK作业模式当中能够看出，RTK在实际应用中具有很长的作业距离，因而容易造成RTK基准站误差。

    二、RTK基准站误差影响

    （一）地球曲率因素

    对于线路测量RTK基准站的误差问题来说，一个不可忽视的因素就是地球曲率的因素。例如，如果是在平均高程较大的测区，或是6°带、3°带、分界子午线附近设定基准站，将会产生较大的投影形变。例如，如果流动站、基准站之间相隔15公里的距离，则△d=d3/3R2≈±3厘米；△d/d=d2/3R2≈1/500000。因此能够得知，地球曲率对于RTK基准站具有1：50万的影响相对误差。因此，如果是超过了15公里的距离，则需要对地球曲率的影响因素进行考虑。

    （二）基准站已知坐标误差

    拟合残差的大小，对基准站点位精度有着直接的影响，也是容易造成RTK误差的重要因素[2]。结合公路控制网测试精度标准，以及全站仪、GPS相对静态定位等高精度、先进可靠的测量技术，在城市一二级控制网、四等网等方面，基本上能够达到±1厘米到±5厘米之间的精度。在进行作业之前，如果进行相容检验、剔除等操作，则能够控制在±3厘米的拟合残差。

    （三）基准站载波相位误差

    在RTK定位当中，对载波相位差分法进行应用，利用基准站利用数据链向流动观测站直接发送载波相位。流动站对历元初始化进行静态观测，并对相位模糊度进行求解。通过求差对流动站精确位置坐标进行求解，同时利用求差法还能计算出载波相位的坐标[3]。对于卫星钟差的影响，可利用单差方程求解进行消除。对于接收机的钟差求解，则可以利用双差方程求解进行消除。对于整周相位模糊度问题，可以通过三差方程的求解进行解决。因此在载波相位差分法RTK定位当中，不能仅仅对单差和双差方程求解进行求解，更为重要的是对初始整周模糊度问题加以解决。

    （四）基准站载波修改值误差

    在RTK定位当中，对于载波相位修正法进行应用，通过卫星星历，对已知基准站精确坐标、以及卫星具体位置，进而对基准站、卫星之间的精确真实距离进行计算，最终得出伪距载波相位改正数。基准站利用数据链向流动观测站发送载波相位改正数，从而对其载波相位进行修正，对流动站的精确位置坐标进行求解。采用逼近法，能够对载波相位改正数进行解算。在当前RTK技术中，通常对FARA方法进行应用。对双频接收机RTK定位进行应用，在测量中，避免卫星失锁，通常由90%的概率得到整数的初始整周未知数。

    三、RTK线路准确测量的策略

    在RTK线路测量当中，由于通常具有很长的组野距离，因此，导致了线路测量RTK基站容易发生误差情况。对此，在线路测量当中，可以对复合双绞线型RTK线路测量控制网的布设方案进行引用，从而确保精确度满足高程、平面的要求。应当在已知点、控制点对基站进行假设，从而对最为理想的观测窗口进行确保。同时，如果流动站、基站之间超过了15公里的距离，应当对基准站距离的归化、归算问题进行思考[4]。采用初始整周未知数固定搜索算法，具有良好的稳定性和精度，在RTK定位当中，要避免卫星失锁。采用已知坐标，对基准站进行相容性检验剔除，使基准站已知坐标具有更好的可靠性、精度。在转换坐标的过程中，应对七参数加以运用。在测量之前，应当在双绞控制网点检核流动站。如果原GPS控制点无法满足要求，利用RTK技术对控制点加密。同时，对移动基准站GPS载波相位差分技术进行应用，缩小移动站、基准站之間的距离。

    结论：在线路测量工程当中RTK技术具有十分明显的应用优势，能够完成带状地形图测量、横断面测量、纵断面测量等工作任务。而在RTK线路测量工作中，由于一些因素的影响，容易造成线路测量RTK基准站的误差，进而对最终结果产生影响。因此，首先要明确误差源，并对误差影响因素进行分析，最后采取有效的方法和策略进行处理，确保测量结果的准确性。

    参考文献

    [1]李月华，靳海亮，苗保亮，郑艳慧，贾露. RTK技术在道路工程测量中的应用研究[J]. 测绘与空间地理信息，2012，06：67-70.

    [2]申亚鹏，马廷刚，龙文彬，田庆丰，黄定军. RTK在城市规划建设测量中的应用[J]. 测绘与空间地理信息，2013，11：113-115.

    [3]李晓露，林书本，任建英. GPS RTK技术在大型露天矿山测量中的应用[J]. 中国高新技术企业，2010，09：35-37.

    [4]张东，梁勇，刘纪平，葛帅. RTK技术在控制测量与大比例尺测图中的应用研究[J]. 全球定位系统，2010，04：31-34.