动态gps(rtk)测量精度与可靠性研究

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1、动态GPS(RTK)测量精度与可靠性研究　　摘要：本文阐述了动态GPS(RTK)测量技术在实际生产中的各种误差来源，对测量精度的影响因素及可靠性分析，可供RTK测量作业时参考。关键词：RTK测量精度可靠性分析中图分类号：O4-34文献标识码：A文章编号：1引言动态GPS(RTK)定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。GPS定位在测量中有很大的应用潜力，尤其是近几年动态GPS（RTK）的广泛应用，使测量工作的观测时间缩短，人员投入减少，降低了成本，并且不受网形和通视等条件的影响，提高了外

2、业工作效率。但是，动态GPS(RTK)测量没有静态GPS测量的同步环、异步环及附合路线等约束条件，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。因此，动态GPS(RTK)测量在实际生产中的精度和可靠性成为测量工作者关注的重点。2动态GPS（RTK）测量精度的影响因素2.1GPS系统的影响。GPS系统本身有其固有因素，用户无法控制，但必须考虑以下这些因素。8（1）星数。在OTF解算未知的模糊值时，至少需要有5个共同星。星数越多，解算模糊值的速度越快、越可靠。（2）卫星图形。当卫星均匀分布在整个天空时，成果将更好。可用星数越多，卫星图形

3、就会更好。目前，卫星分布的优劣常用PDOP（点位精度衰减因子）值来衡量，PDOP值小则好，PDOP值大则差。在RTK中，PDOP值不宜大于6.（3）大气状况。卫星信号到达GPS接收机之前，要穿过对流层和电离层，两者均影响信号传播。在正常条件下，当点间距离较短时，对流层和电离层的影响能够模拟，其残差可通过观测值的差分处理，予以削弱或消除。（4）基线长度。RTK测量的基线长度同轨道误差和大气影响密切相关。基线越长，电离层和对流层的误差越大，所测结果的误差也越大。基线更长时，数据链信号变得更弱，从而需要更长的初始化时间，而且解算结果也不可靠。2.2RTK系统。RTK设备

4、的优劣不仅严重影响精度，而且也影响成果的可靠性。现将评价RTK系统的主要因子简述如下。8（1）数据链。目前大多数RTK都采用自备无线电数据链，但有少数厂家开始采用GSM电话，两者都将影响观测值。各有其优缺点。无线电数据链的优点是：移动站的数量没有限制，购买到收、发电台后，就没有其它费用。但无线电信号传播的距离受到地形、地物的制约。弱信号或受干扰的信号将使解算模糊值和保持模糊值不变增加很多困难。用GSM电话建立数据链的优点是，数据链的质量同距离无关。环境及基地站至移动站之间的障碍物对GSM数据链没有影响。GSM数据链的缺点是；用户要承受电话费；同一个基地站连接的用户

5、数量受到限制；完全受GSM覆盖范围的制约。将无线电和GSM相结合，也能进行RTK。可能时，采用无线电数据链。当移动站位于无线电信号之外时，则用GSM建立基地站和移动站之间的联系。（2）天线类型。GPS天线存在两种误差：一是物理相位中心之间的偏差，二是相位中心变化（PCV）。当基地站和移动站都使用同一类型的天线时，此偏差和PCV可基本消除。否则PCV能在几毫米和几厘米之间变化，而且相位中心的偏差可到几分米，基地站和移动站之间使用不同类型的天线时，在不理想的环境下将导致观测结果精度降低，甚至无法解算模糊值。（3）软件。各种RTK系统都使用自己的软件处理数据。不同软件采

6、用不同算法。在解算模糊值的可靠性方面，各种算法都有其优缺点。此外，各种软件处理的时延也大不相同,控制观测值质量的方法也不同。2.38环境。地形的起伏将影响无线电信号的传播。为了使无线电信号具有最大的覆盖范围，数据链发射台应设在制高点上；基地站和移动站之间的障碍物具有两种影响。一方面它使无线电信号中断，导致移动站的模糊值丢失。另一方面，这些障碍物能反射无线电信号，将使信号传播得更远，基线也能更长；地面建筑物和树木等遮挡，将影响到卫星的可见性。当测点靠近房屋或树林时，共同星数将急剧下降，卫星图形也将变坏；当卫星信号受天线附近的地形地物影响、经一次或多次反射后到达天线时

7、，将产生多径误差。多径效应通过仔细选择天线点位来避免，特别是基地站的点位；电波干扰能够引起信号中断，甚至卫星失锁。输电线、蜂窗电话、电站、电台、电视发射台、雷达站等都会产生这种电波干扰。2.4观测方案(1)基地站的选择。如果基地站的坐标精度较差，则全部新点坐标的精度决不会超过基地站。当然，如果只考虑相对坐标，则基准点的质量就无关紧要，当基线增长时，将出现尺度比误差。（2）一个基地站或基地站网。目前，有些地区已发展为多基地站构成的常设基地站网。采用基地站网有三大优点，一是减少模糊值初始化时间，二是提高移动站的精度，三是移动站坐标的精度同基线长度的关系不大。因此，基线

8、长度比只有