摘要：隨著GPS-RTK在工程測量中大范圍的普及應用，由于RTK高程測量精度的不確定性，結合實際工程中測量數據的統計、分析結果，針對影響RTK高程測量精度的各種因素，提出了提高RTK高程精度的具體措施。得出了在小測區范圍內RTK高程測量的精度能滿足圖根高程的結論。
　　關鍵詞：GPS-RTK，高程精度，粗差
　　1． 引言
　　在測繪工作中，GPS-RTK以其定位精度高、效率快、不要求點位相互通視、自動化程度高、誤差累積小、測繪成果統一、操作簡單、全天候等優點，在測繪各個領域被廣泛運用。
　　RTK系統包括三部分即基準站、移動站和軟件系統。基準站由雙頻GPS接收機、GPS天線、發送電臺及天線、電源等組成，移動站由雙頻GPS接收機、GPS天線、接收電臺及天線、手薄、電源、對中桿等組成，軟件系統由支持實時動態差分的軟件系統(如WindowsCE)及工程測量應用軟件組成。
　　它通過在基準站上安置一臺GPS接收機對所有可視的GPS衛星進行連續觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給移動觀測站。在移動站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號同時通過無線電接收設備接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地計算并顯示移動站的三維坐標及精度
　　在實際工程測量中，RTK所采集的為WGS-84坐標，其平面坐標經過差分處理，修正值改正后其相對精度較高是毋庸置疑的，已得到了廣泛應用并取得了顯著的經濟效益。但高程精度在由大地高向正常高轉換中，由于方法不同和高程異常的不確定性，導致高程精度存在不確定性，故需對影響RTK高程精度的因素進行一定的分析研究．以確定RTK擬合高程的可行性。
　　2． RTK高程擬合原理
　　地面點沿橢球法線到參考橢球面的距離稱為大地高，用H表示。地面點沿鉛垂線方向到似大地水準面的距離叫做正常高．用h表示。似大地水準面與橢球面之間的距離稱為高程異常。用ξ表示．其關系式如下：
　　ξ=H-h
　　因此要將GPS測得的大地高轉換為正常高就需要精確獲取該異常差值。
　　
　　圖1大地高正常高高程異常關系圖
　　三者中已知任何兩個即可求得第三個．由于GPS—RTK技術一般用于局部區域測量，在一定范圍內高程異常雖然不為常數，但可以認為在此范圍內變化平緩。通過采集一定數量已知控制點的近似大地高，經數學函數擬合．求得能反映GPS—RTK網控制范圍內高程異常變化的函數，通過內插求得測區中其它各未知點的高程異常。常用的擬合方法有直線擬合、二次曲面擬合以及多面函數擬合等等．當測區起伏不大，比較平坦時，對應的高程異常面一般可用平面或二次曲面擬合．但若某區域的似大地水準面較復雜，可以采用二次曲面等較為簡單的函數對移去后的曲面進行擬合，然后再將移去的EGM96高恢復，可望得到較好的擬合結果[1]．
　　3.工程實例
　　SICOMINES銅鈷礦區位于剛果（金）南部科爾韋茲市西偏南，該地區為熱帶草原邊緣得帶，平均海拔1430米。測繪工作區面積為11平方公里，測區范圍內分布有兩個大型采坑，采坑內積水，多個大型渣山，測區北部為灌木叢區，中部分布大片量尾沙區。適逢雨季結束，開始旱季，植被茂盛，雜草叢生，灌木、雜草均達到2米，通視條件不理想。
　　測區首級控制采用GPS靜態觀測布設，精度達到D級，各點高程采用四等水準測量數據。四等水準網最弱高程中誤差為±0.6cm。測區范圍內圖根點大部分采用等外水準測量。
　　測量采用中海達ZHDV8RTK系統，基準站架設在地勢相對較高、視野開闊、交通方便且安全的地方。為了得到較好的高程精度，三個校正點均勻分布在測區范圍內，應用RTK測量D級GPS控制點和經水準測量的圖根控制點的高程。數據統計如下表：
　　表1RTK高程與水準高程比較

　　由表1中數據計算得出平均誤差為21mm,中誤差為32mm。從以上統計數據可以看出，較差最大的為62mm，較差最小的為4mm，根據《工程測量規范》規定，最后一次加密的高程控制點(圖根高程控制)，對鄰近基本高程控制點的高程中誤差不得大于±h／10(h為測圖等高距)．結果表明，RTK高程精度滿足大比例尺地形圖測量對圖根控制高程精度的要求。RTK測量的高程可以代替五等水準高程
　　4.影響RTK高程精度的因素及采取的措施
　　4.1影響RTK高程精度的因素
　　（1） 接收機公有誤差：GPS衛星，衛星信號的傳播過程中產生的誤差，如：衛星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等。
　　（2） 接收機自身觀測誤差：通道延遲、天線相位中心變化、接收機內部噪聲等。
　　（3） 校正點得精度及選擇校正點得分布。如果校正點坐標精度低，流動站測得三維坐標將帶有系統偏差，校正點分布是否均勻會影響到函數擬合面是否合理。
　　（4） 外界觀測環境的影響。作業時周圍是否存在樹木，房屋等障礙物影響觀測精度，高壓電塔等影響信號質量。
　　4.2為提高RTK高程精度應采取的措施
　　（1）與衛星、接收機有關誤差，應合理選擇設置基準站，限制移動站作業半徑，遠離大型電磁干擾源和大面積信號反射面等。作業前根據星歷預報編制觀測計劃，選擇最佳衛星分布，保證衛星與接收機之間具有較強的圖形強度。
　　（2）提高大地高的測量精度及校正點高程精度，大地高測定的精度是影響GPS一RTK高程測量精度的主要因素之一。這可以從提高起算點精度，縮短基線距離，采用雙頻機，精確量取儀器高和流動站高[2]，嚴格對中整平。采用水準精度高的校正點作為參數系統的起算點，減少起算點誤差與接收機測量的大地高匹配以減少殘差，調高參數的相吻合性，獲取最終啟動參數。
　　（3）校正點分布要合理、均勻。根據測區的不同情況校正點最好成幾何圖形均勻分布于測區范圍內，高程要聯測幾何水準[3]。對含有不同趨勢地區的大測區，可采用分區選取的辦法，避免從一端向另一端無限制的外推。以獲得與函數擬合面的最佳相似，減少內插產生的異常殘差。在測量工作中校正點個數必須保證在3個以上，已知點越多精度越高。
　　（4）測量用RTK選用高精度，性能穩定且受外界環境因素影響小的儀器。RTK觀測的采樣間隔為1s，每次測量的歷元數不小于10個，單次觀測的平面收斂精度應小于2cm，高程收斂精度應小于3cm，因此要求RTK測定的點必須是固定解狀態下測定。作業過程中，有效衛星個數應不少于5個，PDOP值不應大于6。
　　（5）在野外觀測中，由于地形條件和天空衛星分布情況，致使GDOP值較大，而GDOP值較大時容易出現粗差，而RTK作業可靠性只有95%-99%，因此RTK作業不可避免出現粗差，剔除粗差方法為：一、增加多余觀測值，多次進行初始化觀測，比較觀測值剔除粗差。二、在測圖時用全站儀檢較，檢查是否存在粗差。
　　5.結束語
　　綜上所述對GPS-RTK進行高程測量的誤差來源進行了分析，在嚴格控制各項誤差，采取諸多控制措施，選用合理作業方法，從根源處進行質量控制，高程精度能夠滿足圖根高程所需。因此，在小范圍測區內（輻射距離不宜過長，應小于2KM），采用多點校正的RTK測量，省時、省力，高程精度可靠。隨著GPS技術的發展和應用，RTK將在多方面取代傳統測量，尤其在應用RTK與全站儀的相配合的作業中，在解決GPS信號盲區的同時將大大提高工作效率，提供更加穩定可靠的數據成果。
　　
　　參考資料
　　[1]成偉．GPS高程擬合的若干問題研究[J]．地質測繪，20(5)：4—5．
　　[2]崔玉柱，鄧增兵。HD5800RTK山區高程測量精度介析[J]。煤。2007（9）；60,69。
　　[3]潘觀平.RTK測量校正點布設對高程擬合精度影響[J]。江淮水利科技，2009（2）；34-35。