网络RTK测量中应注意的几个问题

国土测绘分院测绘天地 网络RTK测量中应注意的几个问题网络RTK测量中应注意的几个问题方位达，佟洞、赵秀定、李晓华（江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013）摘 要：本文从 JSCORS网络RTK技术原理、外业观测、坐标转换、正常高计算等几个方面阐述了网络 RTK作业中与测量成果可靠性和精度有关的几个主要问题，供相关技术人员参考。关键词：网络RTK；JSCORS；似大地水准面；坐标转换；正常高1 前言JSCORS由62个GNSS连续运行参考站组成，向江苏省及周边地区提供高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的全球导航卫星系统综合信息服务。网络RTK作为JSCORS服务一项重要功能，具有操作简便、成本低、精度高、实时性强、覆盖率广等优点，在江苏省正逐步取代传统单基站RTK技术，被越来越多的测量用户所接受。2 网络RTK技术网络RTK系统由基准站网、数据处理中心、数据通信链路和用户部分组成。一个基准站网可以包括若干个基准站，每个基准站上配备有双频全波长GNSS接收机、数据通讯设备和气象仪器等。基准站的精确坐标一般可采用长时间GNSS静态相对定位等方法确定。基准站GNSS接收机按1s采样率进行连续观测，通过数据通信链实时将观测数据传送给数据处理中心，数据处理中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析，然后对整个基准站网数据进行统一解算，实时估计出网内的各种系统误差的改正项（电离层、对流层和轨道误差），建立误差模型。用户在观测时会实时发送GGA数据给数据处理中心，然后数据处理中心会根据发送的GGA信息给流动站用户发送误差改正项和误差模型，这样用户就能根据自己的位置和相应的误差改正模型计算出误差改正数，然后进行高精度定位。目前主要的几种网络RTK技术有虚拟参考站（VRS）技术、主辅站技术（i -MAX）、区域改正参数（FKP）技术和综合误差内插法技术等。JSCORS网络RTK采用主辅站技术（i-MAX），是由瑞士徕卡测量系统有限公司基于“主辅站概念”推出的网络RTK技术，其基本概念是将所有相关的代表整周未知数水平的观测数据及差分改正数，作为网络的改正数据播发给流动站。i-MAX技术的整个处理过程为数据处理中心首先进行基准站网的数据处理如模糊度解算，辅站相对于主站改正数差的计算，然后把主站改正数和辅站与主站改正数差发送给流动站。作业时，流动站先播发自己的概略位置信息GGA给数据处理中心，数据处理中心根据其位置计算出流动站的改正数，再以标准差分协议格式RTCM发播给流动站，然后流动站根据其改正数计算出该点的坐标。3 外业观测为了保证网络RTK测量的精度、速度（初始化时间）和可靠性，在使用JSCORS进行网络RTK测量时应注意以下几点：3.1 观测卫星的图形强度在进行坐标解算时，所采用的卫星数越多，分布越均匀，则PDOP值小，网络RTK的解算的精确性和可靠性越高，初始化的时间也越短。为保证测量结果的可靠性，一般要求接收卫星数保持5颗或5颗以上，且PDOP小于6时，才进行网络RTK测量。3.2 观测时间使用网络RTK方法测定的坐标可以是观测一个历元的结果，也可以是几个历元的平均值，但是为了保证测量成果的精确、可靠，一般选观测历元大于6个，同时要求发送GGA和接收差分数据的时间间隔为小于等于3秒；而且在初始化后等35秒，其3Q精度稳定才能开始观测。在测量精度要求高的时候，观测时应使用脚架固定移动站的天线，进行严格的对中、整平再进行观测，并且在重新初始化后观测两次，取平均值作为最终结果。3.3 观测精度观测精度随流动站与参考主站的距离而定，一般情况下，距离在20km以内时，3Q精度5cm；距离20-40km之间，3Q精度10cm；距离在40km以上，3Q精度15cm。实际测量成果平面精度能达到5cm，大地高精度能达到10cm。测量时如果网路信号不好，延时较大时，要求对该点进行静态观测1-5分钟，视卫星情况而定，利用观测的数据采用网路RTK后处理软件进行处理，精度一般高于实时差分精度。3.4 已知点检验进行网络RTK作业前，先测量已知点检验测量成果的可靠性和精度，一方面可以检验观测精度，另一方面也可以检验坐标转换精度和正常高计算精度。4 坐标转换网络RTK直接测量成果是WGS-84坐标系成果，使用时需要将WGS-84坐标系成果转换为地方坐标系成果，如果地方坐标系成果与江苏省C级网成果一致，可以采用全省统一的坐标转换参数转换。如果地方坐标系成果与江苏省C级网成果不一致，需要用网络RTK或静态联测已知点和JSCORS站点。已知点数要满足转换模型的要求，已知点分布要均匀，且能控制整个测区。4.1 点校准在测区已知点只有地方坐标系成果，没有WGS84坐标时，并且测区面积不大，测量精度要求不高的情况下可以采用点校准的方法。先利用网络RTK实测3个以上已知点，利用GPS控制器内置的实时处理软件中的点校正功能进行坐标转换。这种方法精度不高，一般不使用。4.2 采用转换模型进行坐标转换采用转换模型进行坐标转换时，要求测区内的已知点既有地方坐标系成果，又有与JSCORS一致的WGS84坐标系成果。如果已知点没有与JSCORS一致的WGS84坐标系成果，一般先要把已知点和JSCORS站点进行静态联测，平差计算出已知点的WGS84坐标，再进行坐标转换。当测区面积不大时可以选用四参数转换，有的仪器中还提供三参数和五参数转换功能；当测区面积较大时，应选用七参数转换，在Leica仪器中称为经典三维转换方法，这种转换方法转换精度高，是RTK测量首选的转换方法。5 正常高计算正常高不能由网络RTK直接测量得到。可以采用高程拟合或利用似大地水准面模型计算。采用高程拟合方法时，要求已知点经过等级水准测量，且已知点在测区分布均匀，包围整个测区。在测区范围较小，精度要求不高的情况下，可以采用直接拟合的方法计算正常高。在测区范围较大或精度要求较高时，在高程拟合时使用大地水准面模型（如EGM96）或植入地方似大地水准面数据的方法精化拟合结果，往往能够较好地控制拟合模型带来的系统误差。如果地方似大地水准面精度能满足正常高精度要求时，可直接利用似大地水准面计算正常高，这种情况下要求似大地水准面采用的WGS84坐标系与JSCORS采用的WGS84坐标系IRTF YY框架和历元一致。6 结论网络RTK作为一项迅速发展的测量技术，也和其他测量方法一样测量时需要遵守一定的规则才能得到可靠的，满足一定精度要求的成果。测量点应适合GPS观测，观测前待初始化结果稳定后方可开始测量，测量时要求图形强度好，显示的测量精度与距离匹配，且取接收两次以上差分数据的测量结果平均值作为最终结果。要求作为坐标转换的已知点至少3个以上，且能控制整个测区；要求作为正常高拟合计算已知点在测区均匀分布，且能包围整个测区，已知点正常高成果是等级水准联测成果。当已知点没有与JSCORS一致的WGS84坐标系成果时，采用静态或快速静态方法联测已知点，得到可靠性强，精度高的成果，以提高已知点WGS84坐标系成果的精度，提高坐标转换精度和高程拟合精度。坐标转换模型宜采用七参数转换模型，不仅适合大的区域，转换精度也较高。正常高计算宜利用大地水准面模型对大地高加入高程异常改正再进行拟合，能有效地控制拟合模型带来的系统性误差的影响。当区域似大地水准面精度较高时，直接利用区域似大地水准面计算正常高。参考文献1. JSCORS成果资料汇编，2006年.2. 刘大杰,施一民.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理. 同济大学出版社.3. 唐卫明.大范围长距离GNSS网络RTK技术研究及软件实现，博士学位论文，2006年.4. 吉渊明,赵水泉.曲面拟合求GPS网正常高的几点认识,测绘通报,