摘要：GPS-RTK定位技术，因其直观快捷、实时性强、点位误差不累积等优点在测绘生产中得到了普遍的使用。本文主要探讨了" />
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利用GPS―RTK技术提高测量精度的研究
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　　摘要：GPS-RTK定位技术，因其直观快捷、实时性强、点位误差不累积等优点在测绘生产中得到了普遍的使用。本文主要探讨了GPS-RTK定位技术的测量精度及影响测量精度的几大因素。 中国论文网 /1/view-6662831.htm　　关键词：GPS-RTK；测量精度；影响因素 　　一、GPS-RTK测量的原理及观测方法 　　动态GPS（RTK）测量是以基准站为中心，其它流动站（或称为移动站）相对基准站的相对定位。GPS使用的是WGS-84坐标系，而生产中往往使用的是国家坐标系或地方坐标系（以下简称测区坐标系）。因为坐标系的不同，必须先求其转化参数，才能得到所需坐标系的坐标。测量时，基准站的一系列数据为已知数据，基准站和各流动站同时对同一组卫星进行观测，观测后基准站及时把所观测的信息及已知数据通过无线电波分别传送至各流动站，各流动站在收到基准站数据的同时，迅速进行基线解算、平差、坐标系统转换，最后显示所测点的测区坐标。应用这一原理，GPS-RTK可以及时准确的测得每一待测点的坐标。 　　GPS-RTK测量首先要通过4个以上点的WGS2-84坐标和测区坐标系坐标，计算本测区的各项转换参数。转换参数直接关系到测量成果的准确性。因此，计算转换参数时要认真仔细。然后，选择基准站的架设位置，基准站应架设在测区中央周围无遮挡物的已知点上，此时，即可启动基准站开始测量。流动站到达待测点后开机，等待接收机初始化，初始化完成后，即开始测量。接收机接收到所设定的历元数后，这一点的测量过程即完成，显示该点的三维坐标。其它各点的测量重复进行即可，直至所有点观测完成。 　　二、GPS-RTK测量精度分析 　　GPS-RTK测量平面和高程精度统计： 　　（1）在某工程中GPS-RTK测量成果与已知点成果比较：（单位：m）见表1 　　（2）不同基站或不同时段重复测量成果比较表： 　　其中最大值为6.1cm，点位较差中误差：M?S=0.028/-0.028。 　　（3）通视点间坐标反算边长与全站仪实测边长比较表： 　　其中最大值为5.4cm，边长中误差：Ms=0.018/-0.018。 　　（4）GPS-RTK测量高程与四等水准高程较差表： 　　其中最大值5.8cm，高程较差中误差：Mh=0.014/-0.014。 　　从以上各表可以得出：GPS-RTK测量成果与已知点的比较，点位中误差为0.028/-0.028，重复测量较差全部在7.25cm内，较差中误差为2.4cm/-2.4cm，故GPS-RTK测量成果能够达到最弱点位误差土5cm/-5cm的精度要求；反算边长与全站仪实测边长90%在2cm之内，边长中误差为1.8cm/-1.8cm；GPS-RTK测量高程与四等水准高程较差中误差为1.4cm/-1.4cm。 　　三、影响GPS-RTK测量的精度的因素 　　1转换参数的影响 　　计算转换参数所选择的点要均匀分布于测区四周，并且要多选择几组进行计算分析，避免出现粗差和错误合理选择控制网中已知的WGS-84和北京54坐标（或地方独立坐标）以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK测量作好准备。选择转换参数时注意以下几个问题。 　　（1）要选测区四周及中心的控制点，均匀分布。为提高转化精度，最好选3个以上的公共点，利用最小二乘法求解转换参数。 　　（2）在GPS-RTK作业前，一般情况下已布好本区GPS基础控制，根据内业计算得到各个控制点的WGS-84坐标和当地坐标，在内业计算得到坐标转换参数，直接将参数输人RTK控制手簿，这种方法算得的参数较准确。 　　（3）在有国家控制点高斯坐标无GPS控制资料的情况下，可以利用流动站在控制点现场逐点进行WGS-84定位测量，观测时间不少于5min，当不少于三点测量完成后，即可利用控制手簿解算出坐标转换参数，并利用坐标转换参数将WGS-84坐标自动转换为北京54坐标。2、测量作业的控制区域的影响 　　测量作业范围受转换控制点的约束，一般应在转换控制点的控制圆区域内作业，否则测量精度就大受影响。 　　3、卫星信号的影响 　　GPS是通过卫星来定位的，卫星信号的接收是GPS定位的基础。由于卫星分布随时间变化而变化，不同时段卫星数量和位置都不同。在卫星数量较多和位置图形较佳时，天线接收信号较好，初始化时间就短，精度较高；反之，即使天空中有足够的卫星，但由于基准站和流动站没能同时接收到足够的卫星信号，使初始化时间很长，测量精度很差，甚至不能解算出固定解。同时，由于基准站或流动站选择位置不当，会使部分卫星信号被高楼等建筑物阻挡，出现卫星数量不足；或卫星信号被周围物体反射再接收而产生“多路径效应”，使测量出现错误。 　　4、GPS-RTK主要仪器设备的影响 　　（1）基准站的影响 　　基准站设置不在测区中央，周围有干扰卫星信号和无线电波发射的物体存在等，这些将直接影响观测成果的精度。 　　①设站时要限制最大卫星使用数。一般为8颗，如果太多，则影响作业距离；太少，则影响RTK初始化和PDOP值。 　　②如果不使用七参数，则在设置基准站时要使WGS-84坐标系处于关闭状态；如果使用七参数，则△X、△Y、△Z绝对值都小于100m较好，否则重新评估检查起算点。 　　③为避免多次手工输入基准站坐标产生的错误，基准站坐标要在室内尽量上传到内存卡，野外设站时直接从内存卡中调出坐标即可，远离高压线。 　　（2）RTK流动站方式影响 　　流动站一般有对中杆和三脚架两种方式。使用对中杆方便，但天线不固定，精度起伏大；使用三脚架稍繁琐，但精度稳定。 　　（3）电源的影响 　　如果电量不足，不但影响卫星信号和无线电数据的接收，产生不可靠的坐标数据，甚至可能无法开展RTK测量。当对某个量进行重复观测时就会发现。这些测量值之间往往存在一些差异。 　　四、提高RTK作业精度的方法及应用 　　（1）正确设置测量系统参数 　　RTK作业前，依据本测区控制资料的参数进行系统设置，包括椭球参数、中央子午线和投影高。对采用国家坐标系统的测区来说，采用单点校正模式并设置投影高，其定位精度可以达到5cm以内，能满足大部分测绘工作的精度需求。 　　（2）选择理想地架设基准站 　　基准站应选择在视野开阔、仰角15度范围内没有阻挡卫星信号的障碍物、应避免邻近有大面积的平静水域、周围无大功率电塔及通信设备的测区相对高处。基准站应严格对中整平，仪器高采用钢卷尺在仪器的三个方向上量取三次取平均值后使用；且发射天线与GPS接收机天线不应相距太近，最好在3米以上。 　　①尽量选择再开阔的地方设站，净空状况良好。截止高度角应超过15度；尽量避开信号反射物（大面积水域、大型建筑物，强反射路面等），以减少多路径效应的十扰。要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200m外，要远离高压输电线路、通信线路50m外。 　　②电台天线要尽量高。如果距离较远，要使用增高天线。电源电量要充足，否则会影响作业距离。 　　（3）合理利用移动站不同的解算精度 　　确保移动站标杆立直是提高定位精度的重要途径，对于图根点测量应架设脚架以提高测量精度。同时移动站解算的不同状态体现了不同的精度范围，合理使用可达到事半功倍的效果。 　　参考文献： 　　[1]安德欣，高启贵，谢世杰.GPS精密定位及其误差源[J].地矿测绘，2000. 　　[2]安永强.援砸栽运技术在工程测量中的应用[J].城市勘测，2004. 　　[2]史子东，姚兴双.RTK技术在石油物探测量应用中的几个技术问题分析[J].测绘学报，2002.
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一、高斯-克吕格投影 1、高斯-克吕格简介
高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”，又名"等角横切椭圆柱投影”，地球椭球面和平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学 家、天文学家高斯（Carl FriedrichＧauss，1777一 1855）于十九世纪二十年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger，）于 1912年对投影公式加以补充，故名。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投 影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外， 其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正 形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的 投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。 &2、高斯-克吕格特性 （1）等角投影——投影前后的角度相等，但长度和面积有变形； （2）等距投影——投影前后的长度相等，但角度和面积有变形； （3）等积投影——投影前后的面积相等，但角度和长度有变形。 3、投影的基本概念
它是一种横轴等角切圆柱投影。它把地球视为球体,假想一个平面卷成一个横圆柱面并把它套在球体外面,使横轴圆柱的轴心通过球的中心,球面上一根子午线与横 轴圆柱面相切。这样,该子午线在圆柱面上的投影为一直线,赤道面与圆柱面的交线是一条与该子午线投影垂直的直线。将横圆柱面展开成平面,由这两条正交直线 就构成高斯-克吕格平面直角坐标系。为减少投影变形,高斯-克吕格投影分为3o带和6o带投影。 4、分带投影
（1）高斯投影6度带：自0度子午线起每隔经差 自西向东分带，依次编号1,2,3,…。我国6度带中央子午线的经度，由75度起每隔6度而至135度,共计11带（13～23带），带号用L表示，中央子午线的经度用n表示，它们的关系是L=6n-3 ,如上图所示。 （2）高斯投影3度带：它的中央子午线一部分同6度带中央子午线重合，一部分同6度带的分界子午线重合，如用 n表示3度带的带号， 表示L带中央子午线经度，它们的关系L=3n。我国3度带共计22带（24～45带）。 5、高斯平面直角坐标系&
在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线，并且以中央子午线和赤道的交点o作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标x轴，以赤道的投影为横坐标y轴。
在我国 坐标都是正的， 坐标的最大值（在赤道上）约为330km。为了避免出现负的横坐标，可在横坐标上加上500 000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。 这也就是为什么在RTK测量中在输入投影参数时，Y坐标加常数增加了500 000m的原因。 6、高斯平面投影的特点 ①中央子午线无变形； ②无角度变形，图形保持相似； ③离中央子午线越远，变形越大。 由此可见，在测量中，如果中央子午线输错了，投影的中央子午线就会编离实地坐标系正确的中央子午线，变形就越大，最终的结果就使用测量的误差更大。 二、RTK使用中中央子午线的判断 1、查看当地的经度
新到一个测区，如果别人只提供了坐标系而没有提供中央子午线时，我们可以通过以下方式来判断。
架设好仪器，在手薄中点击下图中右上角的“TG”快捷键，或按手薄上的，或是点击屏幕下方的“望远镜”图标即可查看到当地的经纬度信息。 &&&&&&&&&
2、判断当地的央央子午线 （1）引用国家控制点
一般情况下国家控制点都是按正常的3度带和6度带。一般看坐标的带号即可知道。在一般的RTK测量中，都是以3度带来投影，这样变形越小。根据之前所说L=3n 来判断中央子午线。 以经验来计算，如上图所示，选用经度中的度去除以3，如果不能整除时，往后减1得到112,往后加1得到114,再分别去除以3，如果能除尽，则说明此为中央子午线。在这里114可以除尽，说明114为中央子午线，而它的控制范围为左右1度30 分，即112度30分 ~ 115度30分。而当前的113度21分在这个范围内，说明114即为当地3度带的中央子午线。
有时测区正好在两个带交叉的地方可是在某一带的边缘，这时在选择已知点时一定要注意，不要同时使用两个度带中的已知点坐标进行求取转换参数，必须使用时先进行度带的换算。 （2）引用城市独立坐标系
由于大部分城市坐标系为了保密或是提高当地的精度，都是在原有的国家坐标系上进行了平移旋转等参数的改变，所以设定坐标系椭球参数时选择“用户自定义”，输入当前坐标系的“椭球系长轴”和“椭球系扁率，中央子午线也必须已知。个人无法判断。
（3）自定义独立坐标系
在某些测量中，不加入国家已知点或城市坐标系的已知点，在设定投影参数时，可以延用54或80坐标系。根据测区的大小，在测区中心差不多位置查看一下当地 的经度，假如：113度21分59.7601秒，在一般情况下投影到分上即可。在这里我们就选用113度20分作为此测区的中央子午线。在RTK手薄中输 入&#”。}