GNSS-RTK测量中提高成果精度的措施

发表时间:2020/8/7   来源:《科学与技术》2020年8期   作者:张高利 张炜
[导读] 本文主要探讨在GNSS-RTK控制测量工作中影响测量成果精度的原因
        摘要:本文主要探讨在GNSS-RTK控制测量工作中影响测量成果精度的原因,结合笔者 多年工作经验,并针对这几种情况采取的具体的实施措施。目的是采取适当的措施,使GNSS-RTK测量在水利工程中得到稳定可靠的测量数据。
        关键词:RTK控制测量;误差来源;质量控制;措施
1RTK测量
1.1RTK测量技术概述
        实时动态(Real Time Kinematic,RTK)定位技术的工作原理是在两台接收机间加上一套无线电通信系统,将相对独立的接收机连成一个有机整体;基准站把接收到的伪距、载波相位观测值和基准站的一些信息(如基准站的坐标和天线高等)都通过通信系统传送到流动站;流动站在接收卫星信号的同时,也接收基准站传送来的数据并进行处理;将计准则的载波信号和自身接收到的载波信号进行差分处理,即可以实时求解出两站间的基线向量,同时输入相应的坐标,转换参数和投影参数,即可求得实用的未知点坐标。
RTK测量的基本方法
        1)在基准站安置GNSS接收机,进行基准站设置,包括基准站接收机模式、坐标系、投影方式、电台通讯相关参数、接收机天线高度等。
        2)进行流动站设置,包括流动站接收机模式、电台通讯相关参数、接收机高度等。
        3)使用流动站在测量范围内至少3个已知控制点上进行测量,求GNSS坐标与实地坐标系间的转换参数,并进行设置。
        4)实测流动点坐标,将其与检测点的已知坐标进行对比,互差应在允许范围内。
1.2RTK测量误差的来源
        测量工作实践表明,对同一待测点多次观测时得到的测量结果总存在差异,这说明测量误差是不可避免的。结合实际工作,产生的误差来源有下三个方面:
1)观测者的原因
        基准站在架设时没有严格对中、整平;GNSS天线、信号发射天线连接有问题;量取接收机天线高不准确,气泡未居中等。
2)仪器本身的原因
        与卫星有关的误差,主要包括卫星轨道误差(星历误差)、卫星钟误差及相对论效应的影响等;
        与接收机有关的误差,主要包括接收机机钟差、天线相位中心偏移误差和载波相位观测的整周不稳定性影响等。
3)外界环境的影响
        与信号传播有关的,主要包括电离层折射效应、对流层折射效应及多路径效应等。
2GNSS-RTK测量中提高成果精度的措施和方法
由于测量误差的不可避免,笔者根据多年水利工程测绘的经验,对提高测量成果精度所采取的措施作一探讨。


2.1提高成果精度方案设计
1)建立更好的误差改正模型
        误差改正模型大多数采用以理论公式与经验公式结合起来建立综合模型。由于改正模型本身的误差以及所获取的改正模型各参数的误差,仍会有一部分残差留在观测值中。
2)求差法
        GNSS-RTK测量技术属于相对定位的实际应用,就是利用误差在观测值之间的相关性或者在定位结果之间的相关性,采用某种数学模型通过求差法达到来消除或者消弱其影响的方法。
3)选择更好的硬件和较好的观测条件
        GNSS卫星信号在经过电离层、对流层时,由于传播速度发生变化而产生时延,使测量时产生误差,可以采取一定的措施消除或减弱,或者采取某种数学模型对其进行改正。多路径与接收机所引起的误差具有随机性,属于偶然误差可以通过增加观测量减弱其影响。
2.2具体实施措施
1)误差改正模型的选择
        随着各种对地观测数据的不断增加,现阶段各种对流层折射模型针对不同等级和状态的改正也不断完善已趋于成熟,选择合理的误差理论改正模型,并根据规范等级要求确定使用范围。经验表明在20 Km范围内,其残差不会超过1。随着使用距离的增加,精度逐渐降低,最大的使用距离不应超过50Km。
2)接收机的要求
        对于因接收机时钟差和天线相位中心偏差所引起的误差,采购标称精度更高的双频或多频接收机,以接收机天线相位中心代替接收机位置,由于天线相位中心随着GNSS卫星信号强度和输入方向的不同而发生变化,根据罗盘指向磁北极,使用扼流圈天线,可以有效地天线相位中心偏差误差。外业测量时,在确保对中与正平后,分三个方向分别量取天线高,取三次测量的平均值作为最后的天线高。
3)外界条件要求
        外界条件引起的测量误差主要原因是多路径效应。减弱多路径效应影响的主要方法有:仔细选择天线安置的位置,视野开阔,视场内周围障碍物高度角一般小于30°;避开较强的反射面,例如:大面积平静水域,镜面建筑物;远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站)和高压输电线等;针对多路径误差的的周期性,采用较长观测时间的数据取平均值等;选择气象条件较好时段进行观测,避开因强电离层和对流层剧烈变化对数学模型的影响。
4)测量人员的要求
        测量人员的要求主要体现在不断提高GNSS-RTK测量技术水平的情况下,加强质量意识教育,严格按照规范要求作业,在条件允许时多做检核。

结束语
        在实际工作中,本文所探讨消除或消弱误差来源的措施和方法,减小测量误差,提高成果精度起到一定作用。随着我国现代化的不断推进,GNSS-RTK测量技术也在随之发展,在我国各类工程项目建设中发挥着越来越重要的关键作用。平面和高程测量虽然存在一些问题,但随着科学技术的进步和发展,会不断的改进和完善。因此,有关企业和人员应不断提高GNSS-RTK测量技术研究工作,为以后水利工程建设发挥更大的效用。
         参考文献:
[1] CH/T2009-2010,全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范.
[2] 吉长东,乔仰文,王国清.复杂条件下提高RTK观测高程精度的研究和分析[J].测绘通报,2005(9):16.
[3]杨宁.浅析GPS RTK误差来源及减弱误差的方法[J].科技信息,2010(20:731.)
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