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GPS RTK作业模式的精度分析作者：黄迎春来源：《城市建设理论研究》2013年第11期摘要：本文介绍了实时差分(Real Time Difference) GPS定位原理，GPS RTK技术定位原理，探讨影响GPS RTK技术其定位精度问题。
关键词：GPS RTK,控制测量，精度分析中图分类号：P228.4文献标识码： A 文章编号：1概述GPS 全球定位系统是随着现代科学技术的迅猛发展而建立起来的新一代卫星导航系统。
因其具有全球覆盖连续导航定位,高精度三维定位、测速及授时,自动化程度高,观测速度较快,能提供全球统一的三维坐标信息等其他任何导航系统无法比拟的优点而倍受青睐,特别是受到了测绘人员的重视。
GPS RTK(Real Time Kinematic)技术又称载波相位动态实时差分技术，能够实时的提供测量点在指定坐标系中的三维坐标（x,y,z），并能达到厘米级精度。
由于RTK技术在野外作业时能够实时提供测量点的三维坐标,具备灵活、快速、省时、省力及精度高等优点, 极大地提高了工作效率,因此在测量领域里得到了广泛的应用与发展。
2实时差分GPS 定位技术实时差分GPS 定位技术是相对定位模式中的一种,是目前能够最为有效地减弱诸如星历误差、卫星钟差、信号传播误差等各种系统误差的影响的定位方法,也是在目前的测量领域中普遍采用的一种定位精度较高的方法。
实时差分GPS ,即在坐标已精确测定的基准台上设置GPS 接收机,并和移动台上的GPS 接收机同步观测不少于四颗的同一组卫星,并求得该时刻的差分改正数(位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和相位差分等改正数) ,通过无线电数据链把这些改正数实时播发给在附近工作的移动台(用户) ,由移动台(用户) 用所接收到的差分改正数对其GPS 定位数据进行实时修正,进而获得精确的定位结果(实时差解) 。
3 GPS RTK作业模式的精度分析GPS RTK技术采用求差法降低了载波相位测量改正后的残余误差及接收机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，使测量精度达厘米级，系统的标称精度为1cm+2ppm。
D级GPS控制网的布设与精度分析摘要：本文全面介绍了永年-肥乡测区GPS平面控制网的布设方案,包括GPS 控制网技术设计、外业观测、数据处理、控制网平差及精度分析和可靠性检验等，同时对永年-肥乡测区GPS平面控制网建立的有关问题提出一些建议。
关键词：基线解算网平差精度分析可靠性检验全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。
该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。
本文以永年-肥乡测区为例，进行GPS控制网布设与精度分析。
1.测区概况永年-肥乡测区位于河北省南部，中心坐标为东经114°15′18″，北纬36°52′25″。
京珠和京广高速公路横贯测区，测区交通较为方便。
测区位于冀南平原地区，地势平坦。
海拔标高一般在30～50m，地形条件较好，居民地较多。
2.控制网的布设（1）已有资料及利用1）平面控制资料：测区附近有张西堡镇M1（B级GPS点）、M2（C级GPS点），两点坐标系统为北京54坐标系，中央子午线为117，属6度带。
该两点标石保存完好，经检验精度能够满足要求，作为本测区平面控制的起算点。
2）高程控制资料：测区附近有水准点N1（Ⅱ等）、N2（Ⅱ等），其高程属1985年高程基准，该测区水准点标石保存完好，能够作为本测区高程控制网的起算点。
（2）控制网的布设以张西堡镇M1（B级GPS点）、M2（C级GPS点）为平面起算点，N1（Ⅱ等）、N2（Ⅱ等）为高程起算点，布设D级GPS控制网点15个，其编号采用流水编号GPS01、GPS02…，所布设的GPS点其高程是由高程起算点进行高程拟合所得，经检测满足精度要求。
3.GPS控制网的观测本次测量使用六台套中海达V8接收机测，标称精度为m基=±5mm+1ppm×D（式中D为水平距离，以km为单位），仪器经鉴定中心进行鉴定，鉴定结果合格。
浅谈GPS测绘存在误差及有效提高定位精度摘要：笔者论述了GPS测量误差的来源，并指出在土地整理测绘项目中提高GPS控制测量平面和高程精度的手段和措施，对实际工作有一定的指导作用。
关键词：土地整理测绘；GPS卫星测量；误差；定位；精度近年来，我市国土资源部门依据土地利用总体规划和土地开发整理规划，对部份地区的土地进行了集中整理开发。
为了保障该项工作的顺利开展，首先要获取准确的野外地形资料，在时间紧、工作区域分散等不利条件下，工作过程中普遍采用了GPS技术，保证了数据资料的精度和工程的进度。
1GPS的误差来源我们在利用GPS进行定位测量时，会受到诸多因素的影响，产生定位误差。
影响GPS定位精度的因素一般可分为以下四类：1.1与GPS卫星有关的因素1.1.1信号误差美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度，在GPS基准信号中加入高频抖动信号等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。
1.1.2卫星星历误差在进行GPS定位时，计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。
1.1.3卫星钟差卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。
1.1.4卫星信号发射天线相位中心偏差卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。
1.2与传播途径有关的因素1.2.1电离层延迟由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。
电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电子总含量有关。
1.2.2对流层延迟由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。
电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。
RTK的工作原理和精度分析经常有一些客户会打电话给我询问一些有关RTK的精度问题,根据我的总结,这些客户对RTK的原理掌握不够深刻,对一些能反映RTK精度的指标也理解不透.在此我对RTK的原理及精度简要的阐述一下,希望能抛砖引玉,对大家有所帮助.RTK是实时动态测量，其工作原理可分为两部分阐述。
一、实时载波相位差分我们知道，在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响(见上节中的GPS误差源),为了消除这些误差源,必须使用两台以上的GPS接收机同步工作.GPS静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分解算。
那么对于RTK测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算。
也就是说，两台接收机（一台基准站，一台流动站）都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号（或载波相位差分改正信号）发射出去；那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。
在这一过程中，由于观测条件、信号源等的影响会有误差，即为仪器标定误差,一般为平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.二、坐标转换空间相对位置关系不是我们要的最终值,因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。
GPS直接反映的是WGS-84坐标,而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系,所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。
这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。
坐标转换也会带来误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。
GPS静态高程于小区域控制测量的精度分析
韩凯，王列平
（安徽理工大学测绘学院 安徽 淮南 232001）
摘要：静态GPS相对定位满足各等级平面控制测量要求已毋庸置疑,对于静态GPS
高程究竟达到何种精度, 至今没有明确的定论。通过实验的方法对GPS高程施测
产生的不同结果进行分析,论述静态GPS的高程施测精度。
关键词:GPS高程；静态测量；水准测量；高程精度；误差
Analysis on small region static GPS height
precision
Han kai，Wang lie-ping
(School of Surveying and Mapping, Anhui University of Science and
Technology, Huainan 232001, Anhui, China)
Abstract: There is no denying that static GPS relative positioning meets the demands
of each grade plane control survey, but static GPS height on earth reach which
precision, many survey workers have different opinions. This paper makes analysis of
different results which different GPS height survey project producted by experimental
methods, in order to state static GPS height precision.
Key words: GPS height; static measurement; leveling; height precision; error
随着社会的发展及测量技术的不断更新，控制测量途径也越来越多样化。但
是现在工程质量要求越来越高，作业的时间越来越短，工程越来越密集，为了完
成密集的工程和达到质量高标准的作业质量，我们只有寻求更先进、更方便的生
产工具以及更加快捷的工程软件来提高工作效率和质量，同时在工作上也减少大
量的劳动强度。目前运用GPS技术就可以极大的满足现状。
GPS测量技术现在已广泛应用于社会建设的各个领域,已成为测绘工作的不
可缺少的一种方法。在GPS测量中,能很容易得到WGS-84系统下的三维坐标,将观
测数据通过数据处理可以很容易得到观测点的三维坐标,平面精度一般都能达到
精度要求,但是得到的高程成果不一定满足工程建设要求,特别在山区。GPS得到
的是大地高程, 也就是椭球高, 实际应用中所采用的高程为海拔高程(正常高)，
两者之间存在高程异常值的差异,即:h=H-N,其中，h为一点的正常高程,H为该点
的大地高程,N为该点的高程异常值(又称大地水准面差距)。
1 影响高程精度的因素
大地高系统是以参考椭球面为基准的高程系统。大地高是地面上某点沿通过
该点椭球面的法线到参考椭球面的距离,即H；正高是地面上一点沿垂线方向到大
地水准面的距离，即Hg,由于大地水准面很难精确确定,导致正高无法获得；根据
前苏联大地测量学学者莫洛金斯基的理论,建立了正常高系统,架设了一个与大
地水准面相近的似大地水准面,正常高就是地面任一点沿垂线到似大地水准面的
距离。高程异常值就是大地高与正常高之间的差值。高程异常随地形变化和地区
地层的密度等有很大关系,要想获得精确的正常高就要获取准确的高程异常值。
图一 大地高、正高、正常高之间的关系
2 小区域控制测量GPS静态高程精度分析
一般普通地形测量区域在22km以内,属于小面积测量。这些测量工作一般要
求和国家坐标系联测。它们的勘测工作,和其他工程一样,也要做首级控制网。由
于GPS平面精度往往高于高程精度，平面精度能够达到厘米级，但高程精度较低，
在做首级控制网时，平面和高程总是分开来做控制测量。我们通常采用GPS静态
测量，将平面坐标传递到测区，取某一个GPS静态平差时高程误差较小的控制点
高程，作为测区的已知起算点高程，通过三角高程测量或水准测量的方法进行测
区各个控制点的高程传递。随着GPS 技术的不断提高，采用一定的观测方式，来
提高静态高程精度,达到测区使用高程精度的要求,从而避免后期在测区中高程
传递的工作,这样就可以减少大量的野外工作量,提高工作效率。
现在就以安徽理工大学本部校园和北校区校园三个GPS控制点做实验，该实
测范围为0.22km，地势较为平坦，相对高差不大。本实验使用鉴定合格的中海
达HD8200X GPS三台接收机进行同步观测，GPS E级网共进行5个时段观测，各条
基线边有效观测时段为3小时。用专用刚尺量取GPS接收机天线外边缘至控制点顶
部中心距离（斜距），量取斜距时分别在脚架空挡互成0120的位置各量一次，且
三次斜距差不超过2mm。取中数作为斜距值。观测结束时再量一次作检核。
GPS E级网由起算点E级GPS点IT1109和2个待定点组成。采用中海达随机软件
中海达HDS2003进行观测数据处理和平差计算。为了检验GPS基线向量网本身的内
部符合精度以及基线向量之间有无明显的系统误差和粗差，GPS网首先在WGS-84
坐标系下进行了无约束平差。在无约束平差中，对GPS网观测值X、Y、Z坐标分量
改正数均进行了检验，且全部检验合格，说明GPS 网的内部符合精度较好，外业
观测成果可靠，平差结果满足规范要求。
利用中海达HDS2003软件，首先建立北京-54坐标系，中央子午线为0114的3
度带椭球，在此椭球下进行GPS网的三维约束平差，平差后基线相对误差最大为
1/106195(距离为143.1168米)，最弱点北区IT110符合9的点位中误差为0.5mm，
0.5mm。符合GPS E级网平面规范要求。
为了验证GPS 静态高程的精度是否可取，我们安照国家四等水准测量方法观
测。高程控制网由一个三等水准点作为起算数据，外业严格按照国家四等水准规
范要求， 采用鉴定合格的徕卡电子水准仪进行观测采集数据。内业采用《南方
平差易2005》按距离定权进行附合水准和闭合环形平差解算。每公里高差中误差
为3.74mm，小于规范允许每公里高差中误差10mm，闭合水准路径：IT1109-广场-
红楼的高差闭合差为2.20(mm),小于限差±20 * SQRT(2.036)=±28.54(mm)。因
此整个高程控制网符合四等水准规范要求。
由GPS 静态测量和水准测量分别可以求出各个控制点的GPS 静态高程和水准
高程，具体数据如下表1：
表1
点号GPS高程高差水准高程高差高差之差边长
GPS和水准
高程之差
IT1109106.379211.0777106.385511.08020.00252016.952-0.0063
广场95.30150.920495.30530.9197-0.0007143.2562-0.0038
红楼94.381111.998194.385611.99990.001821601097-0.0045
IT1109106.37920
由上表可以看出，同点的GPS 高程均比水准高程要低，最大相差为-0.0063
米，最小为-0.0038米，因本次工程系统使用的为1985 国家高程基准，故GPS 高
程比正常高要低，最弱点为IT1109。而在GPS 高程和水准高程点间的高差之差可
见，最大误差为+2.5毫米，从而确定测区GPS 点间的相对精度满足规范要求。
3 结论
本测区远离中央子午线，海拔不在似大地水准面上，存在一定的投影变形，
具有一般特性。本工程测区地势较为平坦，在高差较大的地区，GPS 所测高程与
水准测量高程可能相差较大，不建议用GPS 所测高程代替水准测量高程。据此分
析可知，GPS 静态高程适用于小面积、平坦地区的控制测量，这样就可以省去繁
重的水准测量或者三角高程控制测量。
参考文献：
[1] 徐绍铨, 张华海, 杨志强, 王泽民。GPS测量原理及应用[M ]. 武汉: 武汉大学出版社.
[2] 李征航, 黄劲松。GPS测量与数据处理[M]. 武汉: 武汉大学出版社.
[3] 北京市测绘设计研究院. GJJ73- 97 全球定位系统城市测量技术规范[S] . 北京: 中国
建筑工业出版社, 1997.
[4] 胡伍生. GPS 精密高程测量理论与方法及其应用研究[D] . 南京: 海河大学, 2002.
