篇一：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（△X，△Y，△H），不考虑旋转参数及比例因子。数学模型如下：
??X?X已知-XWGS84
?
??Y?Y已知-YWGS84 ??H?H
已知-HWGS84?
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△X△Y、1个旋转参数α、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△H。数学模型如下：
?X已知??X?XWGS84(1?m)cos?-YWGS84(1?m)sin?
?
Y??Y?X(1?m)sin?-Y(1?m)cos?WGS84WGS84?已知
（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GPS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?X?Y?H，3
个旋转参数
，目前常用的为布尔莎七参数模型。 ?x?y?h及一个尺度参数m）
?X已知??X?(1?m)?XWGS84-?yWGS84?HWGS84??h?XWGS84?
?Y已知??Y?(1?m)?YWGS84??xWGS84?HWGS84??h?XWGS84 ?H
?已知??H?(1?m)?HWGS84-?yWGS84?YWGS84??h?XWGS84
（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。
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 北坐标差（mm） 东坐标差（mm） 高程差（mm）
1 15 12 55
2 23 23 70
3 26 32 76
4 33 38 88
5 43 56 110
平均值 28 32.2 79.8
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 北坐标差（mm） 东坐标差（mm） 高程差（mm）
1 17 22 52
2 15 25 58
3 23 22 63
4 32 37 82
5 36 42 104
平均值 23.6 28 71.8
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；高程最大差值为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A、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 北坐标差（mm） 东坐标差（mm） 高程差（mm）
1 13 15 42
2 11 8 39
3 7 9 36
4 11 15 45
5 22 19 56
平均值 12.8 13.2 43.6
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
篇二：GPS测量控制点复核
XXX水库浚深筑岛工程
测量控制点布网及复核方案实施
XXX水库位于XXX，总面积约XXX，大堤周长约XXX。我标段取土区面积约XXX，取土后底高程±0.00；筑岛2个，分别为5-1岛和5-2岛，两岛面积约XXX，岛顶高程XXX。 1.测量控制点的交付
经过现场实地踏查，并与监理沟通，监理单位决定将G003、G004、G005、G018、G020共5个控制点交付予我方，以便进行施工放样和高程控制。详见下表：
[注]坐标系采用北京1954高斯投影，位属中央子午线117，天津地方坐标系统。
2.使用GPS进行参数计算并复核精度
此5点恰能大致覆盖我标施工区域，我方决定使用GPS计算四参数和高程拟合参数，以便进行施工放样和高程控制。
测量仪器：南方测绘 灵锐S82型 RTK-GPS 及配套PSION电子手薄 控制点参数：北京1954高斯投影，中央子午线117，天津地方坐标系 求转换参数及校正步骤如下：
a. 任意选址架设GPS基站,并整平开机；
b. 手持移动站在没有校正参数起作用的Fixed状态下，依次在5个控制点上记录原始坐标和高程（平滑处理60秒）；
c. 依据监理交付的控制点资料，输入5个控制点的已知坐标和高程； d. 在电子手薄中依次导入5个控制点的原始和已知坐标和高程，并察看精度；
e. 平面和高程精度满足要求后，利用电子手薄计算四参数并应用； f. 保存参数设置，任选一点试测，其误差如下表：
3.参数计算结果
经过参数计算和复核，误差满足要求。 以下为监理交付和计算求得的相关参数： a. 椭球参数
椭球名称：北京1954椭球 长半轴：6378245.000000 扁率：298.3000000000 b. 投影参数
中央子午线：117.000000 X加常数：0.000 Y加常数：500000.000 投影比例尺：1.00000000
投影高0.0000 基准纬度：0.000000 c. 校正参数 X校正：4.9888 Y校正：2.3425 H校正：-7.2855 d. 四参数
ΔX：-4031326.1770602916 ΔY：-426391.1448044949 旋转角：0.0723900503 比例尺：0.9999853487 北原点：0.000 东原点：0.000 e. 高程拟合参数 A0：-4.8602000000 A1：0.0000060104 A2：0.0000033117 A3：0.0000000000 A4：0.0000000000 A5：0.0000000000 X0：275170.8552000001 Y0：92410.23560000000
篇三：GPS放样操作步骤
论文摘要：本论文主要介绍GPS(RTK)的基本原理、系统组成、技术特点、误差来源和使用方法及操作步骤，并利用GPS(RTK)在工程测量中进行点放样、曲线放样以及在地籍测量中进行界址点测量，对测量结果进行精度分析。通过对放样点和界址点测量结果的精度分析，得出了GPS(RTK)的测量精度是可以达到工程放样和界址点测量的精度要求的结论，并且通过工程实例说明了GPS(RTK)具有工作效率高、定位精度高、全天候作业、数据处理能力强和操作简单易于使用等特点。通过本文的论述我们了解了如何使用GPS(RTK)进行工程放样和界址点测量，并为GPS(RTK)在工程放样和界址点测量的可行性进行了论证，拓展了GPS(RTK)在测量领域的应用范围，增强了使用GPS(RTK)的实际操作能力，为以后承担更多的测量工作奠定了基础。
ABSTRACT：The present paper is mainly introduced GPS(RTK) the basic principle, the system composition, the technical characteristic, the error source and the application method and the sequence of operation, and carry on a lofting, the curve lofting as well as using GPS(RTK) in the project survey carry on the boundary point survey in the cadastration, carries on the precision analysis to the measurement result. Through to the lofting and the boundary point precision analysis, has obtained the GPS(RTK) measuring accuracy is may achieve the project lofting and the boundary point survey precision request conclusion, and explained through the project example GPS(RTK) has the working efficiency high, the pointing accuracy high, the all-weather work, data-handling
capacity strong and the operation simple easy to use and so on the characteristics. Elaborated us through this article to understand how used GPS(RTK) to carry on the project lofting and the boundary point survey, and was
GPS(RTK) has carried on the proof in the project lofting and the boundary point survey feasibility, has developed GPS(RTK) in the survey domain application scope, strengthened has used GPS(RTK) the actual operation ability, will undertake the more surveying work for later to lay the foundation.
Key words：GPS(RTK)；Project lofting； Lofting；Curve lofting；Cadastration； Boundary point
第1章 绪 论
1.1 概述
全球定位系统（Global Positioning System）是由美国国防部联合美国海、陆、空三军为满足其军事导航定位而建立的无线电导航定位系统。其系统从1973年开始研究，到1993年完成全部工作卫星组网工作。该系统由24颗卫星组成，卫星分布在相隔60°的6个轨道面上，轨道倾角55°卫星高度20200km，卫星运行周期11h58m，这样在地球上任何地点、任何时间都可以接收至少4颗卫星运行定位。由于GPS具有实时提供三维坐标的能力，因此在民用、商业、科学研究上也得到了广泛应用。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。从静态定位到快速定位、动态定位，GPS技术已广泛应用于测绘工作中。
对于我们所熟知GPS，可以说它是测量史上的一次变革，它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它自己的不足之处，比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。
RTK(Real Time kinematic)是GPS发展的最新成果，它弥补GPS原有的不足之处，它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果，可以说RTK的产生是GPS应用的拓展，是测量方法的又一次突破，是测量史上的又一次变革。由于RTK能够实时提供高精度的定位结果，所以有人又称它为“GPS全站仪”。
1.2 RTK应用于工程放样和界址点测量的分析
本文将对RTK用于工程测量中的点放样、曲线放养及地籍测量中的界址点测量做具体的阐述，由于RTK是利用高空中的卫星进行定位的，在定位过程中是有很多干扰因素的存在的，加之RTK自身的不完善，这样就会影响RTK的定位精度，对于RTK能否达到上述测量工作的精度要求，以及实际应用时能否方便的操作使用，对此，我们要对RTK进行点放样、曲线放样及界址点测量的可行性进行实例论证，并制定如下方按。
为了论证RTK用于点放样、曲线放样，我们制定了如下方案：首先用RTK进行点的放样，并且放样点的数量较多，在放样完后，用高精度的全站仪对放样点进行测量，并把全站仪测量的值看作为放样点的
真值，这样我们对点坐标的设计值与全站仪的实际测量值进行对比并进行精度分析，由于放样点较多，我们可以把这些点的点位中误差作为RTK放样的点位中误差，并与《工程测量规范》的规定中误差进行比较，看RTK的放样点位精度能否达到要求。
对于界址点的测量我们依然采取上述方法：先用RTK进行界址点测量，再用全站仪用一定的方法对界址点进行检验测测量，最后进行精度分析。对于分析的结果我们可以与《地籍测量规范》中的规定值进行比较，看测量结果能否达到要求。
通过对分析结果的对比，我们得出了RTK的测量精度是可以用于点放样、曲线放样及界址点测量的结论，这样我们不仅有了RTK测量的理论依据还具备了RTK测量的实践依据，也为以后使用RTK进行测量工作奠定了基础。
由于RTK可以用于上述测量，我们以RTK的测量方法与传统的测量方法进行比较，并通过对比说明RTK的特点。
对于工程测量来说，工程放样是必不可少的，一个较大的工程建设，含有大量的工程放样工作，放样质量的好坏直接影响到工程建设的质量，能否高质量，高效率的完成放样工作是我们亟待解决的问题，而工程放样中的最基本的放样就是点放样。
放样就是要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用的常规放样方法很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2 -3人配合操作。同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能实现，在生产应用上效率不是很高。如果采用 RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输人到电子手簿中，拿着GPS接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于RTK是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。RTK工程放样与“经纬仪加钢尺”或“全站仪”放样相比，可以说是工程放样的一次深远的测量革命，它具有作业简便、直观、高效等诸多优点。
地籍测量是精确测定土地权属界址点的位置，同时测绘供土地和房产和管理部门使用的大比例尺的地籍平面图，并量算土地和房屋面积。常规的测量方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点，这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点；最后依据加密的控制点和图根控制点，测定界址点的位置并按照一定的规律和符号绘制宗地图；这种测图方法不仅要求测站点界址点通视，而且要求至少2~3人操作，作业效率较低；而利用RTK技术不仅可以高精度、快速地测定各级控制点的坐标，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以测定界址点。采用 RTK技术用于地籍界址点测量，在宗地间指界过程中，就可以完成界址点的平面坐标数据采集，并能得到厘米级甚至更高精度，提高了工作效率及经济效益。
1.3 本章小结
通过本章的论述我们了解了GPS的产生为我们的生产、生活带来了方便。RTK的产生是GPS发展的最新成果，本章通过对RTK应用于工程放样中的点放样和曲线放样及地籍测量中的界址点测量的方按设计，说明了RTK用于上述测量的方法及如何对测量结果的精度进行检验。对传统测量方法存在的问题进行论述，并结合RTK的技术特点，通过对比分析，说明了RTK用于点放样、曲线放样及界址点的测量的可行性进行及优点，得出了 RTK是可以用于上述测量的结论。
第2章 RTK的基本原理、误差来源及作业过程
2.1 RTK的基本原理、误差来源及作业过程
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，
即可进行每个历元的实时处理，只要能保持5颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK 系统可应用于两项主要测量任务，即测点定位和测设放样。
2.1.1 RTK的基本原理、系统组成及工作条件
1、RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展里程中的一个标志，是一种高校的定位技术。它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，另一台用来测定未知点的坐标——移动站，基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站，移动站根据这一改正数来改正其定位结果，从而大大提高定位精度。它能够实时的地提供测站点指定坐标系的三维定位结果，并达到厘米级精度。RTK技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站接收到的载波相位，再解求坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标。RTK的关键技术主要是初始整周期模糊度的快速解算数据链的优质完成——实现高波特率数据传输的高可靠性和强抗干扰性。RTK工作原理及模式如下图2.1所示。
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