用RTK进行带状地形图根控制测量的精度分析

【摘要】本文结合某河道水利工程项目，依靠RTK统一基准站连续重复测量同一地物特征点坐标和不同基准站重复测量地物特征点对其内部的符合精度进行测量，并对RTK定位时间与定位精度的关系进行了测试和研究，再通过对RTK定位结果和静态GPRS控制测量、全站仪导线测量的结果进行比对分析，测试RTK定位的外不符合精度，进而得出RTK定位技术能够在带状地形图根控制测量的结果。

【关键字】RTK定位；带状地形；图根控制；精度分析

引言

在诸如铁路、公路和河道工程等类型的带状测区进行图根控制测量时，常用的方法是全站仪导线测量和静态GPS控制测量。在这两种测量方式中，全站仪导线的测量工作量较大，而且受通视条件的影响较大，而现代的静态GPS控制测量精度虽然很高，但是厨具处理起来比较复杂，难度较高。而GPS-RTK能够进行实时的动态定位，能够在野外快速实时的进行定位，其精度可以达到厘米级别，还可用于测绘大比例尺地形图。

一、测区概况

文章分析的测试区属丘陵地带，平均海拔为38米，最大高差为20米，主要的地物有河道、道路、水田、经济林地、旱地和居民地，其中还存有部分小山包，小山包上有零星的树木和灌木，大多数的村庄房前屋后都中油风景树或者果树，会对测量有一定的影响。因为测量区整体呈带状，长度较大，因而选用静态GPS控制测量进行首级控制。而对于河道、道路、水田、旱地等RTK条件较好的地物可以直接使用静态GPS控制测量点为基准站，使用RTK草图法数字化测图。

二、选择基准站、流动站的要求

此次使用的测量仪器的精度为20+210-6D（mm），在进行基准站架设时，最好选择RTK作业条件较好的已知点点位，而且必须符合这几条要求：（1）上空较为开阔，在10度截止高度以上的空间部分都没有障碍物；（2）附近不能有强电磁辐射源，例如电视发射塔、雷达电视发射天线等，防止对RTK的电信号造成不必要的干扰，影响测最终的测量结果，与其最小距离不得小于200m；（3）基准站应该安置在地势相对高的地方，例如建筑物屋顶、山头等，并使用有助于GPS电工作台的作用距离；（4）流动站天线安置在事先对中整平好的基座上，以达到最大限度减小对中误差的影响的作用。

三、RTK定位的内部符合精度测试

RTK定位的内部符合精度就是RTK定位系统本身的精度，其与坐标转换和已知点精度的高低没有任何联系。可以通过流动站重复测量同一地物特征的坐标点进行比较。本此测量主要使用三种方式进行实验，借此来测试RTK定位的内部符合精度。

3.1 RTK连续重复测量同一地特征坐标精度分析

现在以测试区内已知点62作为基准站，在距离基准站大概4千米的地方选择一个较明显的地物点，其上空视野较开阔，高度角10度之上均无障碍物，通过基准站（已知点62）进行单点纠正，连续重复测量该坐标30次，连续两次测量时应当离开该点20米，之后步行移动接收天线到待测点。该点的定位坐标分布如图一所示。

图一 连续重复测量统一地物特征点坐标分布

该已知点的重心坐标通过图二所示公式进行计算。由图一可知，在所有的观测坐标之中，离重心距离小于2厘米的就有20个，在2至3厘米之内的就有10个，全部的观测坐标均处于以重心为圆心，以3厘米为半径的圆内，由此可知，使用RTK连续重复的测量同一地物特征点具有良好的稳定性。

图二 重心坐标计算公式

3.2 定位时间与定位精度关系的测试与分析

以测试区内已知点62为基准站，在距离基准站约4千米的地方选择比较明显的地物点共 10个，全部地物点的上空视野较开阔，高度角 10°以上没有障碍物，使用基准站（已知点62）进行单点纠正，连续两次分别按定位时间为 5 秒、30秒、 1分钟、3分钟测量各点三维坐标，连续两次测量时应离开待测点20米，然后步行移动接收天线至待测点。再比较连续两次测量的坐标，计算其坐标差，用于测试系统的内部符合精度，据悉情况见图三。

图三 定位时间与定位精度关系比对数据和不同已知点为基准站两次测量坐标差

从上图的数据中给可以知道，在定位时间从5秒增加到10秒期间，其定位精度明显提高，而当定位时间增加到1分钟或者3分钟时，定位的精度并未再继续升高，和定位时间为10秒时的精度基本保持一致。这表明在进行RTK测量时，如果定位模式为固定解，那么定位时间为10秒上下就能够得到比较高的定位精度，此时无论再怎么延长定位时间，精度都不会再发生较大变化。

四、RTK定位的优势和特点

综上所述，可以归纳出用RTK进行带状图形根控制测量的优势和特点：（1）通过RTK同一基准站连续重复测量同一地物特征点坐标和不同基准站重复测量测试，观测坐标能够具有较好的稳定性和内部可靠性。（2）在进行RTK测量时，当定位模式具有固定解时，定位时间为10 s即可获得较高的定位精度，再延长定位时间对定位精度没有明显提高，而定位时间太短，反倒损失一定的定位精度。（3）通过RTK定位结果与静态GPS控制测量、全站仪导线测量的结果进行对比分析，表明RTK定位结果虽然与全站仪导线测量的结果大致相当，但是RTK定位明显具有较好的外部可靠性。（4）从精度上看，RTK定位技术可应用于带状地形图根控制测量，RTK定位相对全站仪导线测量而言，不受通视条件限制，而且可以实时对三维坐标进行测量，但RTK受GPS接收信号和差分距离的限制较严重。

五、结论

由上述分析可知，在进行带状地形图根控制测量时，使用RTK可以大大提升其测量进度，而且可以做到实时动态测量，其可靠性较高，具有较大的可行性，可以推广使用。

参考文献：

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