GPSRTK三种校正方法的实验与精度分析.docx

GPS-RTK三种校正方法的实验与 精度分析GPS-RTK三种校正方法的实验与精度分析吴松涛（本钢设计研究院有限责任公司117000）摘要：载波相位差分技术（Reat Time Kinematic简称RTK）又称实 时动态定位技术，能够实时提供指定坐标系的三维坐标成果，在测程 20km以内可以达到厘米级精度广泛应用于工程放样、工程地形图 测绘、房产测绘，地籍测量及某些控制测量，极大的提高了作业效率由于GPS定位是直接测定点位在WGS84坐标系中的坐标和高程，故我 们需要通过点位校正或求得转换参数将测得的WGS84坐标系成果转 换为我们所需要的坐标系文章以南方灵锐S86T型RTK为例对GPS -RTK的三种常见的校正方法（单点校正、两点校正、参数校正）的 点位精度进行对比分析关键词：GPS-RTK；单点校正；二点校正；参数校正GPS—RTK系统由一个基准站，若干个流动站及通讯系统三部分 组成，基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射设备、基 准站控制器、电源等部分组成，基准站GPS接收机本身具有传输参数、 测量参数及坐标系统等内容的设置功能，使控制器与GPS接收机合为 一体一个流动站由GPS天线、GPS接收机、电源、接收天线、通讯 设备，电子手簿组成。

图1为RTK系统结构图引自参考文献【1】）基准站 移动站图1 RTK系统结构图1、GPS-RTK点校正理论GPS点校正主要目的是建立GPS接收机采集的WGS84数据与地方 控制网之间关系，不同坐标系之间的坐标转换通常有两类转换模式: 一类是二维转换模式；一类是三维转换模式二维转换模式只适合于 小区域转换且只需要两个坐标系的二维坐标成果;三维转换模式适合 任何区域坐标转换二维转换模式通常采用平面四参数模型、三维转 换模式通常采用布尔莎（Bursa）七参数转换模型1.1、单点校正单点校正并不依据上述转换模型，而是通过观测，求出校正点的 WGS84坐标，再根据校正点的已知坐标求出3个平移参数（AX，AY， △H），不考虑旋转参数及比例因子数学模型如下：[M = X已知- X.s84"=*知-k 84AH = H -H1 已知 WGS 84收稿日期：2012—12—15作者简介：吴松涛（1983年），男，汉族，黑龙江，本钢设计研究院有限责任公司，助理工程师， 本科1.2、二点校正二点校正采用平面四参数转换模型，求出4个参数(2个平移参 数司区1个旋转参数a、1个尺度参数m)，然而高程的转换参数 依然只是求出两个校正点已知高程与WGS84坐标系高程之差并求得 平均值AH。

数学模型如下：‘X =AX + X (1 + m)cosa-Y (1 + m)sin aY =AY + X (1 + m)sina-Y (1 + m)cos al 己知 WGS84 WGS84(公式引自参考文献【2】)1.3、参数校正参数校正的基础是建立测区6?，控制网，通过静态GPS观测数据， 通过后处理软件计算出七参数(3个平移参数AX AY AH，3个旋£ x £ y £ h I 血)，目前常用的为布尔莎七参数模型X 巳知=AX + (1 + m) X X WGS84 - £yWGS84 ' K84 + X^84'Y巳知"Y + (1 小 X FWGS84 +£XWGS84 乂 LgL 乂 LI H巳知=AH + (1 + m) X H WGS84 - i ' k84 + 功 乂 L84(公式引自参考文献【2】)2、 实验资料分析本次实验在南芬地区进行的，图2为采集实验数据的试验网，网 中的A、B、C、D四点为四等控制点，为本次实验数据起算点；1、2、3、 4、5点为未知点，以上各点均有同网D级GPS成果1图2将基准站安置在3号点附近，卫星环视条件较好，无干扰源，观 测条件良好2.1、单点校正在B控制点单点校正，测出1、2、3、4、5各点的坐标与高程，并与已知D级GPS成果比较，比较结果如表1：表 1点号12345平均 值北坐标差（mm）152326334328东坐标 差（mm）122332385632.2高程差（mm）5570768811079.8由表1可知北坐标的最大差值为43mm、平均值为28mm；东坐标的最大差值56mm、平均值为32・2mm ；高程最大差值为110mm、平均 值为79.8mm。

并且差值随着未知点与校正点的距离成正比；高程精 度远远低于平面坐标的精度2.2、二点校正使用南方S86T随机软件中的工程之星求转换参数的功能，采用 A、C两点求得四参数，使用该参数测得1、2、3、4、5各点的坐标 与高程，并与已知D级GPS成果比较，比较结果如表2：表 2点号12345平均 值北坐标差（mm）171523323623.6东坐标 差（mm）222522374228高程差（mm）5258638210471.8由表1可知北坐标的最大差值为36mm、平均值为23.6mm；东坐 标的最大差值42mm、平均值为28mm；^程最大差值为104mm、平均 值为71.8mm与单点校正结果相比较，各点平面精度略有提高，高 程精度变化不大，差值仍随着未知点与校正点的距离成正比；高程精 度远远低于平面坐标的精度两个方向平面坐标的精度相对均匀，北 坐标精度高于东坐标精度2.3、参数校正采用4 B、C、D四点组成控制网，先通过南方静态后处理软件 解算出该控制网的7参数，使用该参数测得1、2、3、4、5各点的坐 标与高程，并与已知D级GPS成果比较，比较结果如表3：表 3点号12345平均 值北坐标1311112212.8差（mm） 东坐标7差（mm） 高程差1589151913.2(mm)423936455643.6由表3可知北坐标的最大差值为22mm、平均值为12.8mm；东坐 标的最大差值19mm、平均值为13・2mm ；高程最大差值为56mm、平均 值为43.6mm。

与单点校正、两点校正比较各点平面精度、高程精度 均有较大提高，平面的两个方向精度也较为均匀，在控制范围内点位 整体精度也很高（平面精度达到了厘米级，高程精度达到了 5cm ）因 此从总体上看，参数校正方法的坐标和高程精度都要优于单点精度和 二点校正3、结论（1）参数校正的坐标和高程精度较高且精度较均匀，多点校正 次之，单点校正较差单点校正精度较差主要原因是校正过程中未考虑旋转参数和尺度2） 在单点校正和二点校正过程中，观测点与校正所用控制点 的距离越近精度越高，反之精度越低，所以此校正方法只适用于小范 围内的测量工作，而且整体精度不均匀3） 参数校正的基础为测区控制网，因此测区控制网的布设尤 其重要只有布设合理的测区控制网，才能获得较高的精度该校正 方法具有很好的整体性，可以根据工程的要求，很好的保证精度4） 三种常规校正方法比较得出，GPS-RTK的平面精度较高， 可以达到厘米级，高程精度较低优于5cm参考文献：［1］徐爱功GPS卫得定位原理及其应用【M】北京教育科学出版社2000年［2］国家测绘地理信息局职业技能鉴定指导中心 注册测绘师资格考试教材【M】北京 测绘出版社2009年。