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[摘要]分析研究了影响GNSS-RTK测量精度因素,通过实例统计了GNSS-RTK测量的实践精度,介绍了一系列保证和提高GNSS-RTK测量精度的措施。GNSS-RTK测量技术相对传统测量方法有着极大的优势,在地质勘查测量中让作业精度和效率都有了很大的提高。
[关键词]GNSS-RTK 地质测量 精度分析 消除方法
[中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-6-169-2
1影响GNSS—RTK定位的主要因素
1.1 GNSS卫星本身误差
GNSS卫星自身存在误差,主要包括卫星轨道误差、卫星钟的误差、相对论效应以及AS技术的影响等。
1.2坐标系统转换精度
在进行GNSS—RTK测量时,首先要求解WGS一84到测区成果坐标系统之间的转换参数。这期间待测点的精度存在着坐标转换的损失,经验表明,这种损失一般在l才m左右,与控制点的精度和分布情况有关。控制点选择是否恰当,会直接影响转换参数的求解,进一步影响RTK测量的精度。
1.3整周模糊度解算与动态基线解算误差
整周模糊度解算与动态基线解算对RTK精度提高有着重要的意义。其解算方法直接应用于RTK软件系统,因此,整周模糊度解算与动态基线解算误差主要由仪器设备开发者决定。
1.4信号传播误差
RTK系统采用电磁波进行数据的采集和传输,电离层和对流层的折射误差、多路径效应是主要影响因素。双频技术和引入对流模型能够降低信号传播误差。另外,电磁干扰也对信号传输影响较大,因此,在作业过程中注意作业环境。
1.5测量的地域性
在山区、林区或房区等卫星信号不佳或无线电信号不好时进行GNSS—RTK测量会影响测量精度。对于近年来所承担项目随机抽样选择15个项目进行统计分析,结果表明:GNSS—RTK测量平面精度在0.05m范围内的占93.2% ,高程精度在0.10m范围内的占94.5%。
在实际勘测过程中按照20%的比例进行质量检查,因此,计算RTK正确率公式为:
α=80%β+20%γ
式中:β——测量数据正确率;γ—— 质量检查正确率。
对于GNSS—RTK测量平面精度大于0.10m(2倍精度限差)、高程精度大于0.20m(2倍精度限差)数据进行分析,共有3个项目,见表1。
以上3个项目均为山区,植被茂密,地形复杂,高差变化大,局部区域卫星信号差。以上分析说明,地域性对GNSS—RTK测量的正确率有一定的影响。
1.6人为因素
在作业过程中,人为因素是不可避免的。在采集数据的过程中对中杆不可能完全垂直,人员操作原因,导致RTK相位中心偏移,会直接影响测点的精度。
2 GNSS—RTK误差消除方法
2.1转换参数的合理求解
坐标转换参数是GNSS—RTK测量的关键,参数的合理性和控制点精度和控制点分布密切相关。作业过程中尽量采用高等级的控制作为转换控制点,一般来讲平面控制点至少要3个,高程控制点至少4个,分布尽量均匀,尽可能均匀分布在整个测区。控制点间距最好保证在3-5km,以确保拟合精度要求。
参数转换时,控制点必须具备相互位置关系精确的WGS一84大地坐标和目标坐标系坐标成果,以确保转换参数的正确性,而且控制点必须在统一的平差网内。
转换参数求解后,必须进行检核。可以在转换控制点和其他控制点上用RTK测点,一方面可以检验转换参数的可靠性,另一方可以检查原控制点的精度。最后将精度高、分布均匀的控制点再作为转换公共点求解转换参数,最后进行参数对比和实测点精度确定最佳转换参数。
2.2作业过程规范化
2.2.1规范仪器操作
《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》(CH/T2009—2010)、《全球定位系统测量规范》(GB/T18314)、《工程测量规范》(GB50026)、《地质矿产勘查测量规范》(GB/T18314—2001)等中均对RTK技术、GNSS—RTK仪器操作有很详细的说明和要求,具体见表2~表5。
GNSS—RTK测量时观测卫星强度要高,在进行坐标解算时,所采用的卫星数越多,分布越均匀,则PDOP值则越小,RTK的精确性和可靠性越高,且初始化时间越短。一般情况下RTK作业要保证在5颗卫星以上,且PDOP<6。
2.2.2观测成果复核
为了保证GNSS—RTK的实测精度及可靠性,作业中必须注重成果的复核。成果的复合分为作业前复核、作业中复核及作业后复合。作业前复核是指RTK在作业前,先在已知点上检测,实测坐标和已知坐标符合要求后才能进行RTK测量;作业中复核一般指在作业中采用不同起算点测定部分重合点或在同一点重复多次观测。作业后复核就是将RTK测量成果与已有的资料进行对比,及时检查测量成果精度,进行粗差的剔除,目前较为常见的方法有地形图上检查RTK测量成果,如图1所示。
2.3加强仪器的检验
2.3.1 GNSS—RTK接收机的检验
GNSS—RTK接受机必须按照检验年限定期的在专业的检验部门进行检测,超出检验规定时间的仪器严禁外业使用。
2.3.2实时性能测试
长时间没使用的仪器在使用前一定要进行实地的检测,主要包括软件部分和硬件部分,如电池、天线及软件应用等。另外,还要进行基线检查,以确保接收机复核精度要求。
2.3.3水准气泡检查
GNSS—RTK常用水准气泡主要包括基座水准气泡和对中杆水准气泡。定期的检查水准气泡可以提高作业精度,提高成果质量。
参考文献
[1]周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M 1.北京:测绘出版社,2004.
[2]陈俊勇.全球导航卫星系统进展及其对导航定位.
的改善[J].大地测量与地球动力学,2009,16(2):89-91.
[3]徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2001.
[4] CH/T2009-2010,全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范.
[5l GB/TI8314-2009,全球定位系统(GPS)测量规范.[S].
[关键词]GNSS-RTK 地质测量 精度分析 消除方法
[中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-6-169-2
1影响GNSS—RTK定位的主要因素
1.1 GNSS卫星本身误差
GNSS卫星自身存在误差,主要包括卫星轨道误差、卫星钟的误差、相对论效应以及AS技术的影响等。
1.2坐标系统转换精度
在进行GNSS—RTK测量时,首先要求解WGS一84到测区成果坐标系统之间的转换参数。这期间待测点的精度存在着坐标转换的损失,经验表明,这种损失一般在l才m左右,与控制点的精度和分布情况有关。控制点选择是否恰当,会直接影响转换参数的求解,进一步影响RTK测量的精度。
1.3整周模糊度解算与动态基线解算误差
整周模糊度解算与动态基线解算对RTK精度提高有着重要的意义。其解算方法直接应用于RTK软件系统,因此,整周模糊度解算与动态基线解算误差主要由仪器设备开发者决定。
1.4信号传播误差
RTK系统采用电磁波进行数据的采集和传输,电离层和对流层的折射误差、多路径效应是主要影响因素。双频技术和引入对流模型能够降低信号传播误差。另外,电磁干扰也对信号传输影响较大,因此,在作业过程中注意作业环境。
1.5测量的地域性
在山区、林区或房区等卫星信号不佳或无线电信号不好时进行GNSS—RTK测量会影响测量精度。对于近年来所承担项目随机抽样选择15个项目进行统计分析,结果表明:GNSS—RTK测量平面精度在0.05m范围内的占93.2% ,高程精度在0.10m范围内的占94.5%。
在实际勘测过程中按照20%的比例进行质量检查,因此,计算RTK正确率公式为:
α=80%β+20%γ
式中:β——测量数据正确率;γ—— 质量检查正确率。
对于GNSS—RTK测量平面精度大于0.10m(2倍精度限差)、高程精度大于0.20m(2倍精度限差)数据进行分析,共有3个项目,见表1。
以上3个项目均为山区,植被茂密,地形复杂,高差变化大,局部区域卫星信号差。以上分析说明,地域性对GNSS—RTK测量的正确率有一定的影响。
1.6人为因素
在作业过程中,人为因素是不可避免的。在采集数据的过程中对中杆不可能完全垂直,人员操作原因,导致RTK相位中心偏移,会直接影响测点的精度。
2 GNSS—RTK误差消除方法
2.1转换参数的合理求解
坐标转换参数是GNSS—RTK测量的关键,参数的合理性和控制点精度和控制点分布密切相关。作业过程中尽量采用高等级的控制作为转换控制点,一般来讲平面控制点至少要3个,高程控制点至少4个,分布尽量均匀,尽可能均匀分布在整个测区。控制点间距最好保证在3-5km,以确保拟合精度要求。
参数转换时,控制点必须具备相互位置关系精确的WGS一84大地坐标和目标坐标系坐标成果,以确保转换参数的正确性,而且控制点必须在统一的平差网内。
转换参数求解后,必须进行检核。可以在转换控制点和其他控制点上用RTK测点,一方面可以检验转换参数的可靠性,另一方可以检查原控制点的精度。最后将精度高、分布均匀的控制点再作为转换公共点求解转换参数,最后进行参数对比和实测点精度确定最佳转换参数。
2.2作业过程规范化
2.2.1规范仪器操作
《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》(CH/T2009—2010)、《全球定位系统测量规范》(GB/T18314)、《工程测量规范》(GB50026)、《地质矿产勘查测量规范》(GB/T18314—2001)等中均对RTK技术、GNSS—RTK仪器操作有很详细的说明和要求,具体见表2~表5。
GNSS—RTK测量时观测卫星强度要高,在进行坐标解算时,所采用的卫星数越多,分布越均匀,则PDOP值则越小,RTK的精确性和可靠性越高,且初始化时间越短。一般情况下RTK作业要保证在5颗卫星以上,且PDOP<6。
2.2.2观测成果复核
为了保证GNSS—RTK的实测精度及可靠性,作业中必须注重成果的复核。成果的复合分为作业前复核、作业中复核及作业后复合。作业前复核是指RTK在作业前,先在已知点上检测,实测坐标和已知坐标符合要求后才能进行RTK测量;作业中复核一般指在作业中采用不同起算点测定部分重合点或在同一点重复多次观测。作业后复核就是将RTK测量成果与已有的资料进行对比,及时检查测量成果精度,进行粗差的剔除,目前较为常见的方法有地形图上检查RTK测量成果,如图1所示。
2.3加强仪器的检验
2.3.1 GNSS—RTK接收机的检验
GNSS—RTK接受机必须按照检验年限定期的在专业的检验部门进行检测,超出检验规定时间的仪器严禁外业使用。
2.3.2实时性能测试
长时间没使用的仪器在使用前一定要进行实地的检测,主要包括软件部分和硬件部分,如电池、天线及软件应用等。另外,还要进行基线检查,以确保接收机复核精度要求。
2.3.3水准气泡检查
GNSS—RTK常用水准气泡主要包括基座水准气泡和对中杆水准气泡。定期的检查水准气泡可以提高作业精度,提高成果质量。
参考文献
[1]周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M 1.北京:测绘出版社,2004.
[2]陈俊勇.全球导航卫星系统进展及其对导航定位.
的改善[J].大地测量与地球动力学,2009,16(2):89-91.
[3]徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2001.
[4] CH/T2009-2010,全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范.
[5l GB/TI8314-2009,全球定位系统(GPS)测量规范.[S].