浅谈GPS实时动态（RTK）高程的误差与控制

1、    浅谈gps实时动态（rtk）高程的误差与控制    庞健摘要目前，gps（rtk）高程已被广泛应用到各测量工程领域，且表现出测量距离远、测量速度快、劳动强度低及集成化程度高的优点。本文笔者结合实践经验，浅析gps（rtk）高程的误差与控制，以期提高gps（rtk）高程的测量精度。关键词gps（rtk） 高程误差 测量精度 p271 文献码 b 1000-405x（2015）-8-195-11引言gps（rtk）是一种三维测量工具，目前此种测量工具已被广泛应用到各平面测量领域，如地形测量、平面控制测量及施工测量等。但gps（rtk）却很少被用来进行

2、高程测量，究其原因为相位整周模糊度解算、多路径效应、电离层延迟、星力与参考坐标、天线高及潮汐的制约及影响。为此，本文以gps（rtk）高程测量误差进行讨论，由此提出控制此种误差及提高测量精度的方法。2 gps（rtk）高程误差的来源采用gps（rtk）求出的值为wgs-84坐标系内地面点的大地高h84，但国内高程多采用正常高。若要切实改进工程实际领域gps高程的应用效果，必须使gps大地高转化为正常高。此转化关系式为：hr=h84-。结合该方程式可知，gps（rtk）高程误差hr由大地高h84误差及高程异常误差组成。本章节着重介绍大地高h84误差的来源。大地高h84误差的影响因素颇多，如：（1

3、）相位整周模糊度解算的影响。相位整周模糊度解算值的可靠性对三维坐标测量精度产生着直接性的影响，因此若测量过程采用实时动态或快速静态测量技术，则均需先进行精确解算，以获取相位整周数，但相位整周数模糊度的解算过程，极易出现结算错误的问题，从而对gps高程测量精度造成影响。（2）多路径效应的制约。多路径效应指卫星直接发射信号与测站周围反射物反射出的卫星信号被接收机同时接受，而此信号经相互作用导致观测值与实际值产生偏差，即为多路径误差。多路径效应具有直接性及间接性的影响，且能对三维坐标产生分米级的影响。（3）电离层延迟的影响。电离层对gps高程测量的影响表现为电离层群延、电离层载波相位超前、电离层多普

4、勒频移等，且电离层的变化均会对gps信号的传播路径产生延迟作用，并最终对gps高程的测量精度造成影响。除此三点以外，星力与参考坐标、天线高及潮汐同样会对gps高程测量精度造成影响。与大地高h84误差相比，很难精确求解出高程异常误差，因此对高程异常的求解精度对gps高程测量精度起着直接性的作用。3 gps（rtk）高程测量精度的控制结合gps（rtk）高程测量误差的来源，本文笔者试图从下列方面浅析如何控制gps（rtk）高程的测量精度，以减少测量误差。3.1选用型号相同的双频gps接收机研究表明，双频gps接收机能够降低电离层对卫星信号时延的影响，而选用型号相同的双频gps接收机，能够使gps天

5、线相位中心产生的偏差被控制到最低。另外，天线高始终不变，而固定的脚架高及天线高能有效控制天线高产生的误差。gps高程观测过程，应尽量增加多余的观测，以此降低或消除相位整周模糊度解算的错误率，同时亦可控制多路径效应对gps高程测量精度的影响。当然，务必要控制好高程异常误差的解算精度。高程异常误差的获取办法较多，而较为常用的方法为几何法及直接法。（1）直接法（或称重力法）是根据流动站周围的重力测量资料来解算大地水准面非线性变形区域内的高程異常值。高程异常作为地球重力场的参数，多可采用地球重力场模型及结合点位分布位置来求解此点的高程异常。直接法多用来控制高程精度要求高及水准测量难度大的高程测量误差。

6、（2）几何法（或称解析法）是用1次/高次的多项式来拟合出高程异常模型（或称似大地水准面模型），由此随意确定出内插点的高程异常值，而从测区的实际情况而言，允许采用多项式曲面、平面拟合及多项式曲线来表示似大地水准面，此时可延伸出三种拟合方法，即多项式曲面拟合、平面拟合及多样式曲线拟合。可见，所采用的拟合方法应符合测区的实际情况，如此方能对高程异常的求解精度进行有效控制。若测区呈现出线状的分布状态，则应结合控制点的高程异常及平面坐标，构造出对应的插值函数来拟合特定方向的大地水准面曲线，而后再内插高程异常值。若测区地势平坦且范围小或为低丘地区，则对应的似大地闪准面可看作平面且采用平面拟合法进行解算，此

7、时高程异常值所计算出的拟合结果精度更高。若测区起伏较大且范围较广，则对应的似大地水准面可看作多项式曲面及采用曲面拟合，从而拟合出较好的高程异常值，并最终实现对高程精度的控制。3.2高程异常拟合精度的评价gps高程异常拟合精度多采用下列方法进行评价：计算出拟合点的误差对gps拟合高程的内符合精度进行解析对多个几何水准高程的已知gps网点（检核点）进行联测对检核点的拟合中误差进行计算gps拟合高程的外符合精度进行解析求解出拟合高程与检核点高程的异常差值比较异常差值与同等级的水准测量限差解析gps拟合高程的精度。4结束语结合前文可知，gps（rtk）测量高程受到多方面因素的影响，因此误差的类型呈多样

8、化。gps（rtk）高程测量过程，应结合测区的实际情况，如地势地貌及范围大小等，采取相应的精度控制方法。就高程异常 误差的控制而言，本文提出两种解算方法，即直接法与几何法。直接法多用来控制高程精度要求高及水准测量难度大的高程测量误差。几何法的应用过程，务必要考虑到测区的实际情况，同时采用多项式曲面、平面拟合及多项式曲线进行表示，并采用相对应的方法进行拟合，以控制拟合高程的精度。参考文献1邱蕾，罗和平，王泽民等.gps网络rtk流动站的对流层内插改正分析j.测绘工程，2011，20（5）：70-73.2陈远鸿，邱蕾，冯玉钊等.利用神经网络建立gps网络rtk的双差对流层误差模型j.大地测量与地球动力学，2011，31（6）：128-131.3韩江，王晓玲，宁长春等.机载lidar在测量中的高程精度验证及误差来源j.油气田地面工程，2014，（1）：