GPS—RTK測量研究

騰永峰+劉盼盼

摘要：在實際測量工程中傳統的作業(yè)方式已逐漸不能滿足工程的需要，隨著GPS技術的快速發(fā)展，RTK測量技術也日益成熟，并逐步在測繪中得到應用。RTK測量技術因其精度高、實時性和高效性，使得其在工程測量中的應用越來越廣。因此，本文對GPSRTK測量進行了研究。

關鍵詞：GPS RTK；測量

1RTK野外測繪軟件

RTK野外測繪軟件是最新開發(fā)的GPSRTK控制采集手簿軟件，其融合了多年來在野外測繪軟件上的實踐經驗，并借鑒國際同類先進軟件的相關功能，根據國內測量行業(yè)的野外生產習慣而開發(fā)的，是專門為大地測量、工程測量和工程建設而設計的功能強大野外測繪軟件。

工程之星軟件是在南方公司最早的Psion控制采集手簿軟件和CASIO天王星控制采集軟件的基礎上開發(fā)而成的。南方公司（同時也是國內）最早使用的RTK測量手簿是內嵌DOS操作系統的PSION手簿，所以控制采集手簿軟件也是基于DOS操作系統的，在圖形顯示上有一定的局限性。隨著RTK產品技術的發(fā)展，基于WinCE操作系統的手簿逐漸成熟起來，南方公司實時開發(fā)了基于WinCE操作系統的天王星控制采集手簿，天王星野外測量軟件便捷的窗口菜單式功能操作和直觀的圖形界面是PSION手簿軟件無法比擬的。

隨著RTK產品的廣泛使用，許多用戶對手簿軟件有了更高、更多的功能需求，而緊跟國際RTK測量技術前沿的南方公司在這樣的需求下推出了南方一體化接收機及其最新配套的手簿野外測繪軟件――工程之星。

2GPSRTK測量

2.1臨時基站RTK測量

GPSRTK測量過程一般包括：基準站選擇和設置、流動站設置、中繼站的設立等。

2.1.1基準站的觀測點位選擇和系統設置

（1）基準站的觀測點位選擇。GPSRTK定位的數據處理過程是基準站和流動站之間的單基線處理過程，基準站和流動站的觀測數據質量好壞、無線電的信號傳播質量好壞對定位結果的影響很大。野外工作時，測站位置的選擇對觀測數據質量、無線電傳播影響很大。但是，流動站作業(yè)點只能由工作任務決定觀測地點，所以基準站位置的選擇非常重要。（2）基準站的系統設置。基準站的設置包括：建立項目和坐標系統管理、基準站電臺頻率的選擇、GPSRTK工作方式的選擇、基準站坐標輸人、基準站工作啟動等。

2.1.2流動站GPS的設置

流動站GPS的設置包括：建立項目和坐標系統管理、流動站電臺頻率的選擇、有關坐標的輸人、GPSRTK工作方式的選擇、流動站RTK工作啟動、使用RTK流動站測量地形點等。

2.1.3中繼站電臺的設立

由于工作環(huán)境的復雜性，基準站和流動站之間往往無法避免障礙物對電臺通信的影響，這時中繼站電臺可以起到比較好的補救作用：一是它可以接收來自基準站的信號，又可以將其發(fā)送出去供流動站使用；二是中繼站電臺只轉發(fā)信號，不必安排在已知點上，完全可以按需要隨時任意安排位置。

2.2網絡RTK測量

實時網絡RTK服務，是利用基準站的載波相位觀測數據，與流動站的觀測數據進行實時差分處理，并解算整周模糊度，由于通過差分消去了絕大部分的誤差，因而可以達到厘米級定位精度。網絡RTK不需要架設基準站，比傳統的RTK測量效率提高30%左右。網絡RTK根據其解算模式可分為以下幾種。

2.2.1單基站RTK技術

CORS站網由若干個CORS站組成，GPS差分信號可從各個CORS站發(fā)出，也可從數據中心發(fā)出。在這種網絡RTK模式下，每個基準站服務于一定作用半徑的GPS用戶，對于一般的RTK應用，服務半徑可以達到30km。GPS差分數據播發(fā)的數據鏈，可以用無線電臺，也可用公用無線通信網，如移動GSM/GPRS或聯通CDMAIX。單工站CORS就是只有一個連續(xù)運行站。

類似于一加一的RTK，只不過基準站由一個連續(xù)運行的基準站代替，基站同時又是一個服務器，通過軟件實時查看衛(wèi)星狀態(tài)、存儲靜態(tài)數據、實時向Internet發(fā)送差分信息以及監(jiān)控移動站作業(yè)情況。移動站通過GPRS、CDMA網絡兩種通訊方式基站服務器進行通訊。

2.2.2多基站CORS網絡系統

多基站CORS是指分布在一定區(qū)域內的多臺連續(xù)運行的基站，每個基站都是一個單基站系統，由控制軟件自動計算流動站與基站間的距離，選點距離最近的CORS基站作為RTK差分作業(yè)的參考站。

當前國內不同行業(yè)建設的CORS系統基本上還是獨立運行的，很多單位的數據只在本單位甚至是本部門內共享和利用。在當前技術水平和市場可供產品條件下，根據本部門實際情況，從提高投資效益角度出發(fā)，選擇單基站和多基站CORS系統是適合一些地、市、縣測繪部門的優(yōu)選方案。

2.2.3虛擬基站技術（VRS）

VRS技術是現有網絡RTK技術的代表。采用VRS技術，基準站網子系統必須包含三個以上的連續(xù)運行基準站，數據中心通過組合所有基準站的數據，確定整個CORS覆蓋區(qū)域的電離層誤差、對流層誤差、軌道誤差模型等。流動站作業(yè)時，首先通過GPRS或CDMA無線通信網絡向數據中心發(fā)出服務請求，并將流動站的概略位置回傳給數據中心，數據中心利用與流動位置最接近的三個基準站的觀測數據及誤差模型，生成一個對應于流動站概略位置的虛擬基準站（VRS），然后將這個虛擬基準站的改正數信息發(fā)送給流動站，流動站再結合自身的觀測數據實時解算出其所在位置的精確坐標。

2.2.4主副站技術（MAC）

主副站技術首先選取一個基準站作為主站，并將主站所有的改正數及坐標信息傳送給流動站，而網絡中其他基準站只是將其相對于主站的改正數變化及坐標差信息傳送給流動站，從而減少了傳送的數據量。

VRS技術和MAC技術服務半徑可以達到40km左右。

2.3GPS測量數據處理

外業(yè)觀測數據質量檢核主要有以下內容：

（1）數據剔除率同一時段內觀測值的數據剔除率，不應超過10%。（2）復測基線的長度差C、D級網基線處理和B級網外業(yè)預處理后，若某基線向量被多次重復，則任意兩個基線長度之差ds應滿足規(guī)范要求。

單點觀測模式不同點間不進行重復基線、同步環(huán)和異步環(huán)的數據檢驗，但同一點間不同時段的基線數據（與連續(xù)運行站網）長度較差，兩兩比較也應滿足上述內容。

2.4一體化設計與抗干擾的完美結合

（1）一體化設計是世界同類產品的潮流，徹底擺脫“線”制，模塊化的設計有效解決機器內部的干擾問題。（2）專業(yè)設計的數傳電臺，誤碼率低，方便寫頻掌握核心的數傳電臺技術，主體性能達到國外先進水平，方便寫頻，為客戶解決串臺問題，誤碼率在10-7。（3）工業(yè)級模具三防設計（防塵、防水、防震）專業(yè)的模具、高強度的工業(yè)外殼材料以及具有很強防水能力的防水圈，使得S82-2008的野外性能更優(yōu)越。

作者簡介：騰永峰，身份證號碼：330724198002202530

劉盼盼，身份證號碼：410423198810142529