GPS網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)過程中質(zhì)量控制的研究

李鳳霞，吳俐民

(1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西西安 710055;2.昆明市測繪管理中心，云南昆明 650500)

1 引言

連續(xù)運(yùn)行GPS參考站系統(tǒng)(continuous operational reference station，CORS)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，該系統(tǒng)通常由參考站子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、用戶應(yīng)用子系統(tǒng)組成，可以滿足不同行業(yè)、不同用戶對精密定位、快速和實(shí)時(shí)定位、導(dǎo)航的需求，同時(shí)，CORS是城市信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施［1］。

網(wǎng)絡(luò)RTK是近年來在常規(guī)RTK(real time kinematic)和差分 GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)［3］，是GPS參考站系統(tǒng)的一個(gè)典型應(yīng)用，代表了實(shí)時(shí)動態(tài)定位的最新發(fā)展方向，且具有時(shí)代的特征。目前，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)主要包括主輔站技術(shù)(MAX)——改進(jìn)的FKP技術(shù)、虛擬參考站技術(shù)(virtual reference station，VRS)及綜合誤差內(nèi)差技術(shù)(combined bias interpolation，CBI)。

常規(guī)RTK是建立在流動站與參考站誤差強(qiáng)相關(guān)這一假設(shè)的基礎(chǔ)上，隨著流動站和參考站距離的增加，該誤差相關(guān)性將變得很差。與常規(guī)RTK相比，網(wǎng)絡(luò)RTK具有作業(yè)范圍廣、定位精度高、可靠性高，作業(yè)效率高等優(yōu)勢。但是，網(wǎng)絡(luò)RTK也存在不足之處，比如，網(wǎng)絡(luò)RTK確定整周模糊度的可靠性為95% ～99%，同時(shí)還存在著數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差、粗差等，因此，必須對網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行質(zhì)量控制，以得到更加穩(wěn)定、可靠的測量成果。

2 GPS網(wǎng)絡(luò)RTK流動站實(shí)驗(yàn)分析

流動站試驗(yàn)采用兩種方案進(jìn)行研究，分別對內(nèi)符合精度、外符合精度和初始化時(shí)間進(jìn)行了分析。內(nèi)符合精度，可以反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位的穩(wěn)定性;外符合精度，能反映系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確性;初始化時(shí)間反應(yīng)了作業(yè)的效率。

2.1 網(wǎng)絡(luò)RTK同點(diǎn)不同時(shí)段的觀測

表1、表2、表3分別是對內(nèi)符合精度、外符合精度及初始化時(shí)間的比較分析。

同點(diǎn)不同時(shí)段觀測內(nèi)符合精度比較 表1

同點(diǎn)不同時(shí)段觀測外符合精度的比較 表2

從撥號到獲得浮動解及初始化時(shí)間在不同時(shí)段的情況 表3

2.2 網(wǎng)絡(luò)RTK同點(diǎn)不同主參考站的觀測

內(nèi)、外符合精度的比較分析如表4、表5所示:

同點(diǎn)不同主參考站觀測內(nèi)符合精度的比較 表4

同點(diǎn)不同主參考站觀測外符合精度的比較 表5

同點(diǎn)不同主參考站觀測，初始化時(shí)間的比較如圖1所示。

圖1 同點(diǎn)不同主參考站觀測初始化時(shí)間曲線圖

3 結(jié)論

通過GPS網(wǎng)絡(luò)RTK流動站實(shí)驗(yàn)研究，歸納起來可以得出以下結(jié)論:

(1)上午、下午時(shí)段觀測，網(wǎng)絡(luò)RTK的內(nèi)、外符合精度較高，且比較均勻，初始化時(shí)間較短。中午時(shí)段觀測的精度較低，初始化時(shí)間較長，十分不穩(wěn)定。因此，應(yīng)盡量避免在中午時(shí)段作業(yè)，避開電離層和對流層活躍的時(shí)段作業(yè)，以便進(jìn)一步提高作業(yè)效率和質(zhì)量。

(2)隨著流動站(Rover)與主參考站距離的增加，網(wǎng)絡(luò)RTK的內(nèi)、外符合精度越來越低，穩(wěn)定性變差，初始化時(shí)間變長。因此，應(yīng)盡可能地選擇離流動站較近的參考站作為主參考站，來提高測量的精度和效率。

(3)流動站接收機(jī)撥號之后，在較長時(shí)間內(nèi)得不到固定解時(shí)，將手放置在接收機(jī)天線上，暫時(shí)阻擋接收機(jī)接收衛(wèi)星，約幾十秒之后，把手放開，使其重新接收衛(wèi)星、重新初始化，即Hand Block法(用手阻擋法)，是比較有效的，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究表明，通常初始化時(shí)間比較短時(shí)，數(shù)據(jù)精度會比較高，且比較可靠。

(4)獲取精確的、較大區(qū)域的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，以確保GPS網(wǎng)絡(luò)RTK的質(zhì)量控制，同時(shí)，對于網(wǎng)絡(luò)RTK的廣泛應(yīng)用具有十分重要的意義。

(5)要保證測量成果的可靠性，必須剔除粗差，比如多次初始化，比較各次的觀測成果，剔除粗差。

隨著GPS參考站技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)將會服務(wù)于更多的領(lǐng)域，比如:智能交通系統(tǒng)(ITS)、氣象、農(nóng)林業(yè)、石油、高層建筑物變形觀測等，發(fā)揮更大的作用。

［1］劉經(jīng)南，劉暉.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)——城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2003(3).

［2］吳俐民，吳學(xué)群，丁仁軍.GPS參考站系統(tǒng)理論與實(shí)踐［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2006.

［3］朱照榮，陳品祥.網(wǎng)絡(luò)RTK測量成果質(zhì)量控制方法的研究［A］.現(xiàn)代空間定位技術(shù)應(yīng)用研討交流會，2007.

［4］黃丁發(fā)，熊永良，袁林果.全球定位系統(tǒng)(GPS)——理論與實(shí)踐［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2006.

［5］吳俐民，丁仁軍，李鳳霞.GPS參考站系統(tǒng)原理與應(yīng)用［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2008.

［6］吳俐民，陳云波，丁仁軍.昆明市連續(xù)運(yùn)行GPS參考站系統(tǒng)的研究及建設(shè)［J］.測繪科學(xué)，2006(3).