GPS—RTK求坐标转换参数误差及点校正实质

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GPS-RTK测量精度问题

RTK点校正你不得不知道的要点点校正就是求出WGS-84和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系（转换参数）。

在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据，而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或是地方（任意|当地）独立坐标系为基础的坐标数据。

因此必须将WGS-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方（任意）独立坐标系。

坐标系统之间的转换可以利用现有的七参数或三参数，也可以利用华测测地通软件进行点校正求四参数和高程拟合。

单点校正：利用一个点的 WGS84坐标和当地坐标可以求出3个平移参数，旋转为零，比例因子为1。

在不知道当地坐标系统的旋转、比例因子的情况下，单点校正的精度无法保障，控制范围更无法确定。

因此建议尽量不要使用这种方式。

两点校正：可求出3个坐标平移参数、旋转和比例因子，各残差都为零。

比例因子至少在0.9999***至1.0000****之间，超过此数值，精度容易出问题或者已知点有问题；旋转的角度一般都比较小，都在分以下如（0度0分0.02秒），如果旋转上度，就要注意是不是已知点有问题或是中央子午线的问题。

三点校正：三个点做点校正，有水平残参，无垂直残差。

四点校正：四个点做点校正，既有水平残参，也有垂直残差。

点校正时的注意事项：1、已知点最好要分布在整个作业区域的边缘，能控制整个区域，并避免短边控制长边。

例如，如果用四个点做点校正的话，那么测量作业的区域最好在这四个点连成的四边形内部；2、一定要避免已知点的线形分布。

例如，如果用三个已知点进行点校正，这三个点组成的三角形要尽量接近正三角形，如果是四个点，就要尽量接近正方形，一定要避免所有的已知点的分布接近一条直线，这样会严重的影响测量的精度，特别是高程精度；3、如果在测量任务里只需要水平的坐标，不需要高程，建议用户至少要用两个点进行校正，但如果要检核已知点的水平残差，那么至少要用三个点；如果既需要水平坐标又需要高程，建议用户至少用三个点进行点校正，但如果要检核已知点的水平残差和垂直残差，那么至少需要四个点进行校正；4、注意坐标系统，中央子午线，投影面（特别是海拔比较高的地方），控制点与放样点是否是一个投影带；5、已知点之间的匹配程度也很重要，比如GPS 观测的已知点和国家的三角已知点，如果同时使用的话，检核的时候水平残差有可能会很大的；6、如果有3 个以上的点作点校正，检查一下水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足用户的测量精度要求，如果残差太大，残差不要超过2 厘米，如果太大先检查已知点输入是否有误，如果无误的话，就是已知点的匹配有问题，要更换已知点了；7、对于高程要特别注意控制点的线性分布（几个控制点分布在一条线上），特别是做线路工程，参与校正的高程点建议不要超过2个点（即在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平差的）。

GPS定位系统误差校正技术及精度

GPS定位系统误差校正技术及精度GPS定位系统是一种全球性的卫星定位系统，广泛应用于航空航天、交通、电信、测绘等领域。

然而，由于各种原因，GPS定位系统存在一定的误差，因此需要进行误差校正以提高其精度。

误差校正是通过对GPS信号中的误差进行测量和分析，然后对定位结果进行修正的过程。

根据GPS定位系统的误差来源，可以将误差分为两类：系统误差和随机误差。

系统误差主要是由卫星时钟不精确、电离层延迟和大气延迟等因素引起的。

对于系统误差，常用的校正技术有卫星时钟校正、电离层和大气延迟模型校正等。

卫星时钟校正是通过对GPS卫星上的原子钟进行精密测量，得到它们与标准原子钟之间的时间误差，并将这些误差传送到接收机，从而校正接收机上的卫星钟偏差。

这样可以有效减小由于卫星时钟不精确引起的系统误差，提高定位精度。

电离层延迟是指GPS信号在穿过电离层时，由于电离层的电子密度分布不均匀，造成信号传播速度的变化，从而引起定位误差。

为了校正电离层延迟，一种常用的技术是双频观测与组合，即利用接收机同时接收L1和L2频率的信号，并对其进行组合处理。

通过计算两个频率之间的差异，可以得到电离层延迟的近似值，然后根据模型进行误差校正。

大气延迟是指GPS信号在穿过大气层时，由于大气密度的变化而引起的信号传播速度的变化。

为了校正大气延迟，一种常用的技术是差分定位技术。

差分定位技术需要设置参考站和用户站，通过比较参考站和用户站接收到的GPS信号，测量出它们之间的差异。

这些差异就反映了大气延迟对定位的影响，从而可以进行相应的校正。

随机误差主要是由于多路径效应、接收机噪声和多普勒效应等因素引起的。

对于随机误差，常用的校正技术有滤波器、克拉姆-拉勒伯（Kalman Filter）滤波和差分定位技术。

滤波器可以通过对GPS信号进行滤波和平滑处理，减小多路径效应和接收机噪声带来的误差。

常用的滤波器包括卡尔曼滤波器、无源滤波器等。

克拉姆-拉勒伯（Kalman Filter）滤波是一种递归滤波器，可以根据已知的过去状态和观测值来预测当前状态，并用于误差校正。

RTK测量定位的误差原因及其解决方法汇总，值得学习！

RTK测量定位的误差原因及其解决方法汇总，值得学习！RTK测量定位的误差主要来源于地面接收设别、卫星信号的传播过程和GPS卫星等。

1.转换参数的影响RTK测量时必须先求转换参数，就是将WGS-84坐标系转换成地方坐标系，参数的精度直接影响测量成过的精度，转换参数受影响的因素有：转换控制点的精度、转换控制点的分布，不同的方式对rtk的测量精度产生不同的结果，在rtk转换参数时，基准站必须保证不动，然后再去测控制点，不然就会产生系统误差，获得的成果可能整体出错，另外参数的确定有四参数和七参数。

2.卫星信号的影响RTK要求基准站和移动站能同时接收至少5颗相同的卫星信号，卫星数量越多和分布情况好的时候，RTK的信号越好，反之测量精度会很差，甚至不能解算。

3.RTK基准站数据链传输的影响因为RTK测量时要求基准站rtk接收机实时的把观测数据和基准站已知数据通过无线电传输给移动站rtk，所以无线电信号的传输在rtk测量中至关重要。

但无线电的数据链信号在传输过程中容易被高山，楼房的阻挡，也有可能会受到其他电磁波的干扰产生异常，所以移动站的电台接收跟rtk测量信号稳定有很大关系。

4.移动站工作方式的影响移动站工作方式一般有对中杆和三脚架两种。

使用对中杆方便使用，但机子容易晃动，精度起伏稍大，三脚架稍繁琐，但精度要高一点，特别是在对控制点进行测量的时候就需要机子稳定下来在测。

5.作业时段的选择为了使RTK能够接收到足够多的卫星，应该避开雨天，云层比较厚的天气，同时为了减少电流层，对流层的影响应该避开14时左右的时间段。

6.基准站作业的选择为了保证接收到足够多的卫星信号和发射无线电数据链，基准站上空应无大面积遮蔽和影响数据链通讯的无线电干扰，因此，rtk基准站应选择视野开阔的建筑物楼顶或地势较高处，必须避开电视、电台发射塔，飞机场、高压线和大面积水域等。

7.移动站作业时的选择除了地形地貌和放样外，移动站应和基站一样避免卫星信号和数据链的影响和多路径效应的产生。

浅析GPS-RTK测量中的坐标转换

对于三参数的校正而静态测量的数据输入到专业的平差软件言，其从原理而言，每次开机参考站都应该中，通过软件的自动处理，而求出七参数，
此坐标转换也成为当前工程测量中的重要参数和七参数以及拟合参数等等构成，下测量数据库中的控制点，然后输入相应的
工作，也成为当前测量企业需要解决的问面就对其的简单计算以及输入等等进行简ＷＧＳ８４坐标，这样软件就能够自动的计算
时对这两种参数的确定也成为一个重要的
的地域情况的国家大地坐标系统。此坐标问题。就ＧＰＳ－ＲＴＫ测量而言，其直接测量系统在１９８０正式做成而命名为１９８０年西安坐标的基础是ＷＧＳ８４坐标系，但就目前我国而言，其采用的是国家标准坐标系统，如ｉ９５４年北京坐标系，当两者不是一个椭球，那么原则基本而言是应该采用七参数而对两个椭球的实现转换。
而具体对于四参数以及七参数的计算
精准度的要求之上，这使得工程测量学科
的重要性以及应用性增大。而当前的ＧＰＳ大地坐标系统。其能够使得整体平差在系

GPS-RTK测量求取坐标转换参数的探讨

ＤｉｃｓｉｎｏｔｉｉｇｔｅＰａａｅｅｓｆｒＣｏｒｉａｅｓｕｓｏｎＯｂａｎｎｈｒｍｔｒｏｏｄｎｔｓ
ＴｒｎｆｒｉｉｇＧＰＳ —ＲＴＫｕｖｙａｓｅｒｎｇｕｓｎ — Ｓｒｅ
０引言
ＧＳ相对定位可以获得厘米级的相对位置，Ｐ目前的动态ＲＫ可以在几秒钟内就获得相对于ＧＳ基准站的高ＴＰ
和尺度因子的影响，标系之间的变化就被简化为两个坐坐标原点之间的平移（。△ ，）。ＧＳ动态ＲＫ技，ＰＴ术可以实时获取流动站的ＷＧ８Ｓ一４坐标或者当地坐标，为了达到实时获得当地坐标的目的就必须进行坐标变换，可以在手簿内通过输入转换参数，者通过现场联这或测已知点，由手簿自带软件现场算出转换参数来完成。但是如何计算准确的转换参数以及进行恰当的转换是需要通过一定的标准和经验来完成的，以有必要做适当所的探讨以适合工程建设的需要。
ＲｓａｃｎｔｕｅＧｕｎｚｏ１００ＣｉａｅｅｒｈＩｓｔｔ，ａｇｈｕ５０６，ｈｎ）ｉ
ＡｂｔａｔｈｐｌａｉｎｏＳ—ＲＴｓｗｄｒａｄｗｉｅｎｕｂｎｓｒｅｉｇａｄｅｇｎｅｎｕｖｙａｄｔｅｍａｉｕａｉｎｏｓｒｃ：ＴｅａｐｉｔｆＧＰｃｏＫｉｉｅｎｄｒｉｒａｕｖｙｎｎｎｉｅｒｇｓｒｅ，ｎｈｎｐｌｔｆｉｏＧＰＳ—ＲＫｓｂｃｍｉｇｓｍｐｅ．ｗａｃｌｔｈｃｕａｅｔａｓｅｒｇｐｒｍｅｅｓｎｅｓｓａｄｒｓａｄｅｐｒｎｅ．ｔｎｅｐｌＴｉｅｏｎｉｌｒＨｏｔｃｌｕａｅｔｅａｃｒｔｒｎｆｒｉａａｔｒｅｄｔｎａｄｎｘｅｅｃｓＩｅｄａｐｙｏｎｉＶｒＯＳｍｏｅｓｔｅｕｅａｄｒｍｏｅｒｌｖｎｆｃｎｃｌｕａｉｇｔｅｔｎｆｒｎａａｔｒｎｅｉｅｅｔｐａｔａｏｄｔｎ．ａＵｄｌｏｒｄｃｎｅｖｅｅａｔｅｆｔｉａｃｌｔｈｒｓｅｒｇｐｍｅｅｓｕｄｒｄｆｒｎｒｃｉｌｃｎｉｏｓｉｅｎａｉｒｃｉＫｅｒｓＧＳ—ＲＴｔｎｆｒｉｇｐａｔｒ；ｏｒｉａｅｒｎｆｒｉｇｙｗｏｄ：ＰＫ；ａｓｅｒｎａｍｅｅｃｏｄｎｔｓｔａｓｅｒｒｒｓｎ

GPS RTK技术的误差分析及质量控制

１、ＧＰＳ　ＲＴＫ定位的误差分析１．１　ＲＴＫ定位的误差１．１．１　同仪器和ＧＰＳ卫星有关的误差包括天线相位中心变化、轨道误差、钟误差、观测误差等；１．１．　２　同信号传播有关的误差包括电离层误差、对流层误差、多路径效应、信号干扰等。

对固定基准站而言，同仪器和ＧＰＳ卫星有关的误差可通过各种校正方法予以削弱，同信号传播有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大，所以ＲＴＫ的有效作业半径是有限的（一般为１０ｋｍ内）。

１．２　同仪器和ＧＰＳ卫星有关的误差１．２．１　天线相位中心变化天线的机械中心和电子相位中心一般不重合。

而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。

天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到３—５ｃｍ。

因此，天线相位中心的变化对ＲＴＫ定位精度的影响是非常大的。

实际作业中，可通过观测值的求差来削弱相位中心偏移的影响，要求接收机的天线均应按天线附有的方位标志进行定向，必要时应进行天线检验校正。

１．２．２　轨道误差目前，随着定轨技术的不断完善，轨道误差只有５～１０ｃｍ，影响到基线的相对误差不到１ｐｐｍ，就短ＧＰＳ　ＲＴＫ　技术的误差分析及质量控制陈仲居阳东县测量队５２９９００基线（＜１０ｋｍ）而言，对结果的影响可忽略不计。

但是，对２０—３０ｋｍ的基线则可达到２～３ｃｍ。

１．２．３　卫星钟差目前钟差可通过对卫星钟运行状态的连续监测而精确地确定，钟差对传播距离的影响不会超过６ｍ，影响基线的相对误差约０．２　ｐｐｍ，就ＲＴＫ观测的影响可忽略不计。

１．２．４　观测误差主要是对中、整平及天线高量取的误差。

要求对仪器要认真细心地架设，要有高度的责任心，对天线高的量取可采用两次量取，量取部位要准确，不能有差错。

１．３　同信号传播有关的误差１．３．１　电离层误差电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切相关，电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化，白天为夜间的５倍，冬季为夏季的５倍，太阳黑子活动最强时为最弱时的４倍。

GPS-RTK不同点校正模式的精度比较

GPS-RTK不同点校正模式的精度比较[摘要]：GPS技术在测量行业中应用已经相当普及，正在逐步替代传统的测量技术，其中RTK测量更是以其便携、便捷、快速、经济的优势在测量作业中得到青睐，本文通过实例分析GPS-RTK在不同点校正模式下的测量精度，为不同需求的GPS-RTK测量任务提供参考。

[关键词]：GPS-RTK；点校正；坐标转换；参数校正；测量精度1、GPS-RTK简介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，只要能保持四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。

GPS-RTK技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，是GPS 应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

图1 RTK系统的组成2、GPS-RTK点校正原理及点校正实施2.1点校正原理点校正就是求出WGS-84和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系（转换参数）。

在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标数据，而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或地方（任意/当地）独立坐标系为基础的坐标数据。

因此必须将WGS-84坐标系转换到相应坐标系中。

GPS点校正功能允许进行GPS和校正所用地方控制点的匹配（GPS坐标必须从GPS点和观测值得到），坐标系统之间的转换可以利用现有七参数或三参数，也可以利用GPS-RTK自带软件进行点校正求四参数和高程拟合。

GPS RTK测量的误差分析

米级或分米级的ＧＰＳ定位测量，都必须清除观测数据中的全部周跳。
３测站有关的误差分析
３．１坐标转换带来的误差。ＲＴＫ与其他测量模式（静态、快速静态）一样，ＧＰＳ接收的卫星信号经数据处理软件处理后，首先得到的是ＷＧＳ－８４坐标，为了把ＷＧＳ－８４坐标系坐标转换为地方坐标系坐标及高程，必须应用坐标转换关系式，由于其中的７参数在不同的区域并不完全相同，因此必须求出适合于本地区的转换参数。同样，为了得到测区控制点高精度的高程值，也必须求出适合于本地区的参考椭球面与大地水准面之间的拟合参数即水准面模型转换参数。要想求得两种坐标系之间的转换参数，必须在测内以ＧＰＳ静态方式布设均匀分布的高等级的ＧＰＳ控制点，获得各点的ＷＧＳ一８４坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的２种坐标求出转换参数。需要注意的是，为了提高转换参数的可靠性，最好选ＪＬｆＪ３个以上的点进行观测和求解，这样可以通过多种点的配方案，检验转换参数的
１与卫星有关的误差分析
也会对所测量产生几厘米的误差，对次定位点产生几毫米到几厘米的
１．１遮蔽角即卫星高度截止角。随着卫星高度￣＋２ｔＬ角的变化，接收机所能接收到的卫星数目也是变化的。高度截止角越小，接收机接收的有效范围就越大，即在天空中覆盖的面积就越大，则接收到的卫星数目越多，反之就越小。在测量时高度截止角要设置适当，如果该值设置的较小了，就可能将带有错误信息的卫星信号也接收进来，导致测量结果误差增大，甚至无效；如果该值设置的过大，卫星数目不能满足测量要求，会导致测量：［作无法进行。在城市中进行ＧＰＳＲＴＫ测量，因为高大的建筑物比较多，卫星信号容易被遮挡，高度截止角应该根据

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ｉｔｓＮｏｔｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｔｒａｎｓｆｏｍａｒｔｉｏｎ；ｐｉｎｏｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｒｒｏｓｒ
０引言
ＧＰＳ相对定位可以获得厘米级的相对位置，目前的动态ＲＴＫ可以在几秒钟内就获得相对于ＧＰＳ基准站的高
叫做“ 点校正” ，但实质是一样的。
１七参数转换
首先是基准转换，ＧＰＳ所测坐标是基于ＷＧＳ一８４椭球的，它的椭球参数（长半轴ｏ、短半轴ｂ、扁率ｅ）与目标平面坐标系所对应椭球参数（简称 “目标椭球 ” ）可能相同，也可能有差异，这就需要我们确定目标椭球的参数。如果目标椭球就是国家椭球（北京一５４，西安一８Ｏ，或２０００坐标系），则椭球参数是已知的公开的。若目标坐标系是地方独立坐标系，它对于的椭球一般是国家椭球或
中图分类号：Ｐ２２８．４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２— ５８６７（２０１３）１０— ０１７６ — ０３
ＥｒｒｏｒｏｆｔｈｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｓＴｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｕｓｉｎｇＧＰＳ — ＲＴＫａｎｄＰｉｎｏｔＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＥｓｓｅｎｃｅ
者是在国家椭球长短半轴加上一个参数，这个参数一般
是这个地区的平均高程。
标系下求转换参数。这几种方法和其转换数学模型都被
大家所熟知，每种方法的特点适应范围很多文章都讨论过。但是对于求转换参数所用的已知数据来源及其误差
１．１平面坐标转到空间直角坐标
高斯反算公式目标大地坐标目标平面坐标，ｙ，Ｈ
精度定位数据，在城市测量和工程测量中应用越来越广
泛。由于在实际测量工程中往往是采用地方（局部）坐标系统，而ＧＰＳ定位是直接得到点位在ＷＧＳ一８４中的坐标和高程，故进行ＧＰＳ—ＲＴＫ测量时需要进行坐标转换或点位校正。求取转换参数方法有三种：三参数法、四参数法、七参数法。这三种方法中三参数和七参数法是在空间直角坐标系下求转换参数，四参数是在平面直角坐
，
ｄａｔａｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｉｔｓｅｒｒｏｒａｎｄｉｔｓｅｒｒｏｒ￣ａｆｆｅｃｔｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈｏｗｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｒｒｏｓｒｂｙｐｏｉｎｔｃｏｒｅｃｔｉｏｎａｎｄ
ＺＨＡＯＬｕｏ—ｍｉｎｇ，ＸＩＯＮＧＹｏｎｇ—ｌｉａｎｇ
（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ
ＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｔｈｒｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｆｏｕｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｅｖｅｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｓｉｒｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｋｎｏｗｎ
第３６卷第ｌ０期
２０１３年１０月
测绘与空间地理信息
ＧＥｏＭＡＴＩＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦｏＲＭＡＴＩｏＮＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ
Ｖｏ１．３６．Ｎｏ．１０
０ｅｔ．．２标转换参数误差及点校正实质
赵罗明，熊永良
（西南交通大学地球科学与环境工程学院。四川成都６１００３１）
摘
要：详细阐述三参数、四参数、七参数转换过程，分析已知数据来源、误差及其误差对转换参数的影响，如何
通过点校正消除系统误差，点校正中的注意事项。关键词：转换参数；点校正；系统误差