RTK外業(yè)測量的主要誤差來(lái)源和消減方法
RTK外業(yè)測量是通過(guò)地面接收設備接收衛星傳送的信息來(lái)確定地面點(diǎn)的三維坐標,測量結果的誤差主要來(lái)源于GPS衛星,衛星信號的傳播和地面接收設備,按誤差性質(zhì)可分為系統誤差和偶然誤差。而系統誤差無(wú)論從誤差的大小還是對定位結果的危害性來(lái)講都比偶然誤差要大的多,然而系統誤差有一定的規律性,可采取一定的措施加以消除。
下面對 GNSS外業(yè)測量中常見(jiàn)的幾種系統誤差進(jìn)行分析。
1、電離層折射誤差
當GPS信號通過(guò)電離層時(shí),信號的路徑會(huì )發(fā)生彎曲,傳播速 度也會(huì )發(fā)生變化,此時(shí)用信號的傳播時(shí)間乘上真空中光速得到的距離就不等于衛星到接收機間的幾何距離,這種偏差叫做電離層折射誤差。
解決方法
利用同步觀(guān)測值求差:用兩臺GPS接收機在基線(xiàn)的兩端進(jìn)行同步觀(guān)測并取其觀(guān)測量之差,可以減弱電離層折射的影響。因為兩測站相距不太遠時(shí),有衛星至兩測站電磁波傳播路程上的大氣狀況相似,因此大氣狀況的系統影響可通過(guò)同步觀(guān)測量的求差而減弱。
這種方法對于短基線(xiàn)(小于20km)的效果比較明顯,這時(shí)經(jīng)電離層折射改正后基線(xiàn)長(cháng)度的殘差一般為1ppm.D,但是,隨著(zhù)基線(xiàn)長(cháng)度的增加,其精度隨之明顯降低。
2、GPS接收機的位置誤差
GPS接收機天線(xiàn)相位中心相對測站標石中心位置的誤差,叫做接收機位置誤差。這里包括天線(xiàn)的置平和對中誤差,量取天線(xiàn)高誤差。如當天線(xiàn)高度為1.6m時(shí),置平誤差為0.1°時(shí),可能會(huì )產(chǎn)生對中誤差3mm。
解決方法
在對要求精密定位的大型水利水電工程或者精密儀器安裝工程的施工控制網(wǎng)進(jìn)行GPS外業(yè)觀(guān)測時(shí),測量人員必須要有高度的責任心,仔細操作,儀器要嚴格對中置平,儀器高要從三個(gè)方向量三次取平均值,盡量減少GPS接收機位置誤差所產(chǎn)生的影響。如果是進(jìn)行變形監測,必須采用有強制對中裝置的觀(guān)測墩。
3、GPS接收機天線(xiàn)相位中心位置的偏差
在GPS外業(yè)測量過(guò)程中,觀(guān)測值都是以接收機天線(xiàn)的相位中心位置為準的,而天線(xiàn)的相位中心與其幾何中心,在理論上是一致的,可實(shí)際上天線(xiàn)的相位中心隨著(zhù)信號輸入的強度和方向不同而有所變化,即觀(guān)測時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置與理論上的相位中心有所不同,這種誤差叫做天線(xiàn)相位中心的位置偏差。這種偏差的影響,可達數毫米至數厘米。
解決方法
在實(shí)際工作中,如果使用同一類(lèi)型的天線(xiàn),在相距不遠的兩個(gè)或者多個(gè)觀(guān)測站上同步觀(guān)測了同一組衛星,那么,邊可以通過(guò)觀(guān)測值的求差來(lái)消弱相位中心偏差的影響。
在RTK外業(yè)測量中除了上述各種誤差外,衛星的星歷誤差、衛星鐘差、接收機鐘差、大氣折射模型和衛星軌道攝動(dòng)模型的誤差等也會(huì )對RTK的觀(guān)測量產(chǎn)生影響。
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