RTK的精度分析

RTK是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量，其工作原理可分為兩部分闡述。

1、實(shí)時(shí)載波相位差分

我們知道，在利用GPS進(jìn)行定位時(shí)，會(huì)受到各種各樣因素的影響(見上節(jié)中的GPS誤差源),為了消除這些誤差源,必須使用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)同步工作。GPS靜態(tài)測量的方法是各個(gè)接收機(jī)獨(dú)立觀測，然后用后處理軟件進(jìn)行差分解算。那么對(duì)于RTK測量來說，仍然是差分解算，只不過是實(shí)時(shí)的差分計(jì)算。

也就是說，兩臺(tái)接收機(jī)（一臺(tái)基準(zhǔn)站，一臺(tái)流動(dòng)站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時(shí)，基準(zhǔn)站通過其發(fā)射電臺(tái)把所接收的載波相位信號(hào)（或載波相位差分改正信號(hào)）發(fā)射出去；那么，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)也通過其接收電臺(tái)接收基準(zhǔn)站的電臺(tái)信號(hào)；在這兩信號(hào)的基礎(chǔ)上，流動(dòng)站上的固化軟件就可以實(shí)現(xiàn)差分計(jì)算，從而準(zhǔn)確地定出基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的空間相對(duì)位置關(guān)系。在這一過程中，由于觀測條件、信號(hào)源等的影響會(huì)有誤差，即為儀器標(biāo)定誤差,一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm。

2、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

空間相對(duì)位置關(guān)系不是我們要的比較終值,因此還有一步工作就是把空間相對(duì)位置關(guān)系納入我們需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標(biāo),而我們平時(shí)用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系,所以要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標(biāo)。

這個(gè)工作有多種模型可以實(shí)現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，再用已知控制點(diǎn)計(jì)算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出該測區(qū)的待測點(diǎn)的高程異常，從而求出他們的高程。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換也會(huì)帶來誤差，該項(xiàng)誤差主要取決于已知點(diǎn)的精度和已知點(diǎn)的分布情況。

從上可以看出，RTK的測量精度包括兩個(gè)部分，其一是GPS的測量誤差，其二是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換帶來的誤差。

對(duì)于南方RTK設(shè)備來說，這兩項(xiàng)誤差都能夠反映，GPS的測量誤差在實(shí)時(shí)測量時(shí)可以從手簿上的工程之星中看得到（HRMS和VRMS）。哈爾濱RTK公司提示您對(duì)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差來說，又可能有兩個(gè)誤差源，一是投影帶來的誤差，二是已知點(diǎn)誤差的傳遞。當(dāng)用三個(gè)以上的平面已知點(diǎn)進(jìn)行校正時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)換四參數(shù)的同時(shí)會(huì)給出轉(zhuǎn)換參數(shù)的中誤差（北方向分量和東方向分量,必須通過控制點(diǎn)坐標(biāo)庫進(jìn)行校正才能得到)。

值得注意的是，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)中誤差比較大（比如，大于5cm）,而在采集點(diǎn)時(shí)實(shí)時(shí)顯示的測量誤差在標(biāo)稱精度范圍之內(nèi)，則可以判定是已知點(diǎn)的問題(有可能找錯(cuò)點(diǎn)或輸錯(cuò)點(diǎn))，有可能已知點(diǎn)的精度不夠，也有可能已知點(diǎn)的分布不均勻。

當(dāng)平面已知點(diǎn)只有兩個(gè)時(shí)，則只能滿足計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換四參數(shù)的必要條件，無多余條件，也就不能給出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度評(píng)定,此時(shí)，可以從查看四參數(shù)中的尺度比ρ來檢驗(yàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度，該值理想值為1，如果發(fā)現(xiàn)ρ偏離1較多（比如：|ρ-1|≧1/40000，超出了工程精度），則在保證GPS測量精度滿足要求的情況下，可判定已知點(diǎn)有問題。

3、總結(jié)

為了保證RTK的高精度,比較好有三個(gè)以上平面坐標(biāo)已知點(diǎn)進(jìn)行校正，而且點(diǎn)精度要均等，并要均勻分布于測區(qū)周圍,要利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度進(jìn)行評(píng)定.如果利用兩點(diǎn)校正,一定要注意尺度比是否接近于1。