陳 輝，許言科

（中牟縣國土資源局，河南 中牟 451450）

0 引言

GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)是美國研制并在1994 年投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，其應(yīng)用技術(shù)已遍及各個(gè)領(lǐng)域。 差分GPS 定位技術(shù)是一種高效的定位技術(shù)， 它利用2 臺(tái)以上GPS 接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上的GPS 接收機(jī)稱為基準(zhǔn)站，用來測定未知點(diǎn)坐標(biāo)的GPS 接收機(jī)稱為移動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果， 從而大大提高定位精度。 RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)屬于載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法。 它又分為修正法和差分法。 修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站接受到的載波相位，再解求坐標(biāo)，也稱準(zhǔn)RTK。 差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差，解算坐標(biāo)，也稱真正的RTK。 RTK 技術(shù)是應(yīng)用工程測量領(lǐng)域的一項(xiàng)重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊。 尤其是RTK 定位技術(shù)，在高程測量中蘊(yùn)含著很大的技術(shù)潛力。 筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 探討了RTK 技術(shù)應(yīng)用于高程測量時(shí)應(yīng)該注意的一些問題。

1 應(yīng)用RTK 技術(shù)測量時(shí)易產(chǎn)生的問題分析

1.1 應(yīng)用RTK 技術(shù)測量時(shí)存在的問題

在采用RTK 方式進(jìn)行測量時(shí)，要求出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 一般是在RTK 作業(yè)前，先在測區(qū)布設(shè)一定數(shù)量的靜態(tài)GPS 控制點(diǎn)，將其與地方坐標(biāo)系的控制點(diǎn)聯(lián)測，以便同時(shí)獲取GPS 點(diǎn)的WGS-84 坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)。 然后，利用后處理軟件或GPS 控制器內(nèi)置的實(shí)時(shí)處理軟件，求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù),這也就是通常說的點(diǎn)校正。 點(diǎn)校正精度的高低直接影響測量的結(jié)果，有時(shí)候可能是測量精度不夠高，也可能是結(jié)果不正確。 所以，進(jìn)行點(diǎn)校正時(shí)，選擇合理的控制點(diǎn)是很關(guān)鍵的。

例如，在某工程中，使用TOPCON HIPER PRO型雙頻GPS 進(jìn)行測量，首先選擇了4 個(gè)高等級(jí)的控制點(diǎn)做點(diǎn)校正，平面最大殘差為2.7 cm，高程最大殘差為3.1 cm。 從表面看，這樣的精度對(duì)測量1:1 000的地形圖來說，應(yīng)該是完全滿足要求的。 但是，在使用全站儀檢核時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)平面一致，而距基準(zhǔn)站400 m 處的測量點(diǎn)高程與全站儀的測量結(jié)果差0.7 m；在距基準(zhǔn)站3 km 的地方測量，平面相差很小，而高程相差3.0 m。 顯然，高程精度不能滿足規(guī)范要求。

1.2 問題產(chǎn)生的原因分析

為了找出其中的原因，采用2 臺(tái)南方型雙頻GPS進(jìn)行測量， 結(jié)果與TOPCON HIPER PRO 型雙頻GPS 測量的結(jié)果完全一致，檢查儀器參數(shù)的輸入，也是正確的。這說明儀器和測量方法沒有問題，只能是其他原因?qū)е聹y量高程的失真。

在確定了儀器和測量方法沒有問題后，對(duì)參加點(diǎn)校正的測量控制點(diǎn)的位置和高程復(fù)測資料進(jìn)行分析，最后認(rèn)為，產(chǎn)生高程失真的主要原因是：（1）選擇做點(diǎn)校正的4 個(gè)控制點(diǎn)網(wǎng)形不好。 4 個(gè)控制點(diǎn)均是沿大堤布設(shè)的，基本上在一條直線上。 （2）4 個(gè)控制點(diǎn)之間的高程內(nèi)符合精度不高。

1.3 解決問題方法

一般來說， 做點(diǎn)校正的控制點(diǎn)應(yīng)該包圍整個(gè)測區(qū)，但是對(duì)于港口和航道的測區(qū)來說，由于基本在江邊或者海邊，在工程中很難滿足這一條件。解決此類問題，可以采用高程聯(lián)測或增加水準(zhǔn)點(diǎn)的方法。

（1）高程聯(lián)測。 由于已知控制點(diǎn)的約束，只能采用較少（一般為4 個(gè)）的控制點(diǎn)做點(diǎn)校正。 按四等水準(zhǔn)精度， 從其他高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)上接測到做點(diǎn)校正的測量控制點(diǎn)上， 然后利用復(fù)測高程的測量控制點(diǎn)重新做點(diǎn)校正。其效果較好。在某項(xiàng)目中，就是按此方法做點(diǎn)校正的，其結(jié)果是：平面的最大殘差為2.7 cm，高程的最大殘差為0.7 cm。 利用RTK 方法測量，測出基準(zhǔn)站距400 m 處的測點(diǎn)與全站儀測量的高程結(jié)果相差1.7 cm， 距基準(zhǔn)站3 km 處的測點(diǎn)高程相差3.1 cm。 按照不同方式的比測結(jié)果，RTK 測量高程在點(diǎn)校正高程殘差是厘米級(jí)時(shí)，其RTK 高程測量能夠滿足地形測量精度要求。

（2） 增加水準(zhǔn)點(diǎn)。 在測區(qū)邊沿再增加2 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，使測區(qū)在這兩點(diǎn)和已知點(diǎn)的包圍中。把這兩點(diǎn)的高程加到點(diǎn)校正中，就可以保證測區(qū)內(nèi)測量的精度，不會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)校正的最大殘差過大， 保證整個(gè)測區(qū)的高程測量精度。

2 應(yīng)用RTK 時(shí)的注意事項(xiàng)

2.1 觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高

在進(jìn)行坐標(biāo)解算時(shí)，所采用的衛(wèi)星數(shù)越多，分布越均勻， 則PDOP 值越大，RTK 的精確性和可靠性越高，且初始化的時(shí)間也越短。 一般情況下，只有在接收衛(wèi)星數(shù)保持5 顆以上且PDOP＞6 時(shí)， 才能進(jìn)行RTK 測量。

2.2 作業(yè)員的責(zé)任心要強(qiáng)

作業(yè)員的專業(yè)水平、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心對(duì)RTK 成果的精確性和可靠性有著重要的影響。作業(yè)時(shí)，接收機(jī)的對(duì)中、整平、天線高的量取，輸入的已知點(diǎn)坐標(biāo)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)及天線高等的任何誤差，都將影響RTK測量的全部坐標(biāo)。因此，要求作業(yè)員必須具有強(qiáng)烈的責(zé)任心，認(rèn)真嚴(yán)格地按規(guī)程操作。 另外，對(duì)儀器基座和測桿上的水準(zhǔn)器等，必須定期進(jìn)行嚴(yán)格校正，以避免系統(tǒng)誤差的影響。

2.3 觀測成果要注意復(fù)核

RTK 測量具有顯著的實(shí)時(shí)、快捷等優(yōu)點(diǎn)，但其初始化（整周模糊值）的置信度通常為95%～99%，且作業(yè)中缺乏檢核條件，個(gè)別點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)粗差。 因此，為了保證RTK 的實(shí)測精度和可靠性，作業(yè)中必須注重成果的復(fù)核。 成果的復(fù)核分為作業(yè)前復(fù)核和作業(yè)中復(fù)核。 作業(yè)前復(fù)核是指在RTK 作業(yè)前，先在已知點(diǎn)上檢測，當(dāng)新測坐標(biāo)與已知坐標(biāo)的差值符合要求時(shí)，才能進(jìn)行RTK 測量。 作業(yè)中復(fù)核一般是指在作業(yè)中，采用不同起算點(diǎn)測定部分重合點(diǎn)，或在同一點(diǎn)上采用兩次觀測法（失鎖或關(guān)機(jī)）觀測。

2.4 采取一定的措施保證測量精度

用RTK 方法進(jìn)行控制測量時(shí)，應(yīng)采取一定的措施保證測量精度。 現(xiàn)行測量規(guī)范（如《城市測量范圍》、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》等）規(guī)定，一、二級(jí)導(dǎo)線的點(diǎn)位中誤差（相當(dāng)于起算點(diǎn)）不大于±5 cm，而常用GPS 接收機(jī)進(jìn)行RTK 測量的標(biāo)準(zhǔn)精度為1 cm+1 ppm， 所以， 一、 二級(jí)導(dǎo)線控制點(diǎn)完全可以采用RTK 方法施測。

使用RTK 方法測定的坐標(biāo)可以是觀測一個(gè)歷元的結(jié)果，也可以是幾個(gè)歷元的平均值。對(duì)于純動(dòng)態(tài)定位而言， 只能取一個(gè)歷元的觀測值。 在一般的RTK 測量中，通常是取幾個(gè)歷元的平均值，以消除偶然噪聲，提高定位精度。 當(dāng)用RTK 方法進(jìn)行控制測量時(shí)，為了保證測量成果的精確、可靠，宜采用多歷元的觀測結(jié)果。同時(shí)，觀測時(shí)應(yīng)使用三腳架固定移動(dòng)站的天線，進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)中、整平，并遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源和大面積的信號(hào)反射物。

3 結(jié)語

RTK 技術(shù)的使用不僅很大程度上提高了工作效率，而且減少了參加人員的數(shù)量。 在使用RTK 技術(shù)進(jìn)行地形測量時(shí)，平面精度在技術(shù)上已經(jīng)很成熟，對(duì)高程精度，在使用過程中要高度重視并加以控制。同時(shí)，應(yīng)盡可能的使做點(diǎn)校正的控制點(diǎn)包圍整個(gè)測區(qū)，如果受條件限制，一定要復(fù)測高程，或者增加水準(zhǔn)點(diǎn)后再做點(diǎn)校正。

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