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1、刚果（金）刚果（金）SICOMINESSICOMINES 矿区控制测量中矿区控制测量中 RTKRTK 高程精度的探讨高程精度的探讨 摘要：随着 GPS-RTK 在工程测量中大范围的普及应用，由于 RTK 高程测量精度的不确定性，结合实际工程中测量数据的统计、分析结果，针对影响 RTK 高程测量精度的各种因素，提出了提高 RTK 高程精度的具体措施。得出了在小测区范围内 RTK 高程测量的精度能满足图根高程的结论。关键词：GPS-RTK，高程精度，粗差1 引言在测绘工作中，GPS-RTK 以其定位精度高、效率快、不要求点位相互通视、自动化程度高、误差累积小、测绘成果统一、操作简单、全天候等优点，
2、在测绘各个领域被广泛运用。RTK 系统包括三部分即基准站、移动站和软件系统。基准站由双频 GPS 接收机、GPS 天线、发送电台及天线、电源等组成，移动站由双频 GPS 接收机、GPS 天线、接收电台及天线、手薄、电源、对中杆等组成，软件系统由支持实时动态差分的软件系统(如 WindowsCE)及工程测量应用软件组成。它通过在基准站上安置一台 GPS 接收机对所有可视的 GPS 卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给移动观测站。在移动站上，GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号同时通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地计算并显示移动站的
3、三维坐标及精度在实际工程测量中，RTK 所采集的为 WGS-84 坐标，其平面坐标经过差分处理，修正值改正后其相对精度较高是毋庸置疑的，已得到了广泛应用并取得了显著的经济效益。但高程精度在由大地高向正常高转换中，由于方法不同和高程异常的不确定性，导致高程精度存在不确定性，故需对影响 RTK 高程精度的因素进行一定的分析研究以确定 RTK 拟合高程的可行性。2 RTK 高程拟合原理地面点沿椭球法线到参考椭球面的距离称为大地高，用 H 表示。地面点沿铅垂线方向到似大地水准面的距离叫做正常高用 h 表示。似大地水准面与椭球面之间的距离称为高程异常。用 表示其关系式如下：=H-h因此要将 GPS 测得
4、的大地高转换为正常高就需要精确获取该异常差值。图 1 大地高正常高高程异常关系图三者中已知任何两个即可求得第三个由于 GPSRTK 技术一般用于局部区域测量，在一定范围内高程异常虽然不为常数，但可以认为在此范围内变化平缓。通过采集一定数量已知控制点的近似大地高，经数学函数拟合求得能反映 GPSRTK 网控制范围内高程异常变化的函数，通过内插求得测区中其它各未知点的高程异常。常用的拟合方法有直线拟合、二次曲面拟合以及多面函数拟合等等当测区起伏不大，比较平坦时，对应的高程异常面一般可用平面或二次曲面拟合但若某区域的似大地水准面较复杂，可以采用二次曲面等较为简单的函数对移去后的曲面进行拟合，然后再将
5、移去的 EGM96 高恢复，可望得到较好的拟合结果13.工程实例SICOMINES 铜钴矿区位于刚果（金）南部科尔韦兹市西偏南，该地区为热带草原边缘得带，平均海拔 1430 米。测绘工作区面积为 11 平方公里，测区范围内分布有两个大型采坑，采坑内积水，多个大型渣山，测区北部为灌木丛区，中部分布大片量尾沙区。适逢雨季结束，开始旱季，植被茂盛，杂草丛生，灌木、杂草均达到 2 米，通视条件不理想。测区首级控制采用 GPS 静态观测布设，精度达到 D 级，各点高程采用四等水准测量数据。四等水准网最弱高程中误差为0.6cm。测区范围内图根点大部分采用等外水准测量。测量采用中海达 ZHDV8RTK 系统
6、，基准站架设在地势相对较高、视野开阔、交通方便且安全的地方。为了得到较好的高程精度，三个校正点均匀分布在测区范围内，应用 RTK 测量 D 级 GPS 控制点和经水准测量的图根控制点的高程。数据统计如下表：表 1RTK 高程与水准高程比较由表 1 中数据计算得出平均误差为 21mm,中误差为 32mm。从以上统计数据可以看出，较差最大的为 62mm，较差最小的为 4mm，根据工程测量规范规定，最后一次加密的高程控制点(图根高程控制)，对邻近基本高程控制点的高程中误差不得大于h10(h 为测图等高距)结果表明，RTK 高程精度满足大比例尺地形图测量对图根控制高程精度的要求。RTK 测量的高程可以
7、代替五等水准高程4.影响 RTK 高程精度的因素及采取的措施4.1 影响 RTK 高程精度的因素（1） 接收机公有误差：GPS 卫星，卫星信号的传播过程中产生的误差，如：卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等。（2） 接收机自身观测误差：通道延迟、天线相位中心变化、接收机内部噪声等。（3） 校正点得精度及选择校正点得分布。如果校正点坐标精度低，流动站测得三维坐标将带有系统偏差，校正点分布是否均匀会影响到函数拟合面是否合理。（4） 外界观测环境的影响。作业时周围是否存在树木，房屋等障碍物影响观测精度，高压电塔等影响信号质量。4.2 为提高 RTK 高程精度应采取的措施（1）与卫星、接收机
8、有关误差，应合理选择设置基准站，限制移动站作业半径，远离大型电磁干扰源和大面积信号反射面等。作业前根据星历预报编制观测计划，选择最佳卫星分布，保证卫星与接收机之间具有较强的图形强度。（2）提高大地高的测量精度及校正点高程精度，大地高测定的精度是影响 GPS 一 RTK 高程测量精度的主要因素之一。这可以从提高起算点精度，缩短基线距离，采用双频机，精确量取仪器高和流动站高2，严格对中整平。采用水准精度高的校正点作为参数系统的起算点，减少起算点误差与接收机测量的大地高匹配以减少残差，调高参数的相吻合性，获取最终启动参数。（3）校正点分布要合理、均匀。根据测区的不同情况校正点最好成几何图形均匀分布于
9、测区范围内，高程要联测几何水准3。对含有不同趋势地区的大测区，可采用分区选取的办法，避免从一端向另一端无限制的外推。以获得与函数拟合面的最佳相似，减少内插产生的异常残差。在测量工作中校正点个数必须保证在 3 个以上，已知点越多精度越高。（4）测量用 RTK 选用高精度，性能稳定且受外界环境因素影响小的仪器。RTK 观测的采样间隔为 1s，每次测量的历元数不小于 10 个，单次观测的平面收敛精度应小于 2cm，高程收敛精度应小于 3cm，因此要求 RTK 测定的点必须是固定解状态下测定。作业过程中，有效卫星个数应不少于 5 个，PDOP 值不应大于 6。（5）在野外观测中，由于地形条件和天空卫星
10、分布情况，致使 GDOP 值较大，而 GDOP 值较大时容易出现粗差，而 RTK 作业可靠性只有 95%-99%，因此 RTK 作业不可避免出现粗差，剔除粗差方法为：一、增加多余观测值，多次进行初始化观测，比较观测值剔除粗差。二、在测图时用全站仪检较，检查是否存在粗差。5.结束语综上所述对 GPS-RTK 进行高程测量的误差来源进行了分析，在严格控制各项误差，采取诸多控制措施，选用合理作业方法，从根源处进行质量控制，高程精度能够满足图根高程所需。因此，在小范围测区内（辐射距离不宜过长，应小于 2KM），采用多点校正的 RTK 测量，省时、省力，高程精度可靠。随着 GPS 技术的发展和应用，RTK 将在多方面取代传统测量，尤其在应用 RTK 与全站仪的相配合的作业中，在解决 GPS 信号盲区的同时将大大提高工作效率，提供更加稳定可靠的数据成果。参考资料1成伟GPS 高程拟合的若干问题研究J地质测绘，20(5)：452崔玉柱，邓增兵。HD5800RTK 山区高程测量精度介析J。煤。2007（9）；60,69。3潘观平.RTK 测量校正点布设对高程拟合精度影响J。江淮水利科技，2009（2）；34-35。
