山西省VRS網絡系統在地籍控制測量中的應用

□ 班國慶

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

山西省VRS網絡系統在地籍控制測量中的應用

□ 班國慶

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

VRS（Virtual Reference Station）英文意思就是虛擬參考站，是網絡RTK技術其中的一種。本文主要簡單的闡述了VRS系統的組成、工作原理和流程，最后以VRS技術在山西晉中梅苑山莊地籍控制測量中的應用為例。測量結果表明，利用VRS技術布設圖根控制點就變得像開啟接收機一樣簡單自如，到達一個控制點上只需幾秒鐘的初始化時間，就能獲得高精度的測量結果，而且精度均勻，不像常規RTK一樣受距離遠近和基準站遷移過程的影響。

VRS技術；網絡RTK；虛擬基準站；地籍測量

1.引言

山西省VRS基站網的建立構建了山西省新一代基礎測繪平臺，對促進“數字山西“建設具有重要的作用。在基站網建成后如何擴展其應用領域是重要的研究內容。

VRS（Virtual Reference Station)技術集成了GPS技術、Internet技術、無線網絡通訊技術和計算機網絡管理技術于一體的新型網絡定位系統，它憑借固定連續運行參考站上的數據對作業區域內的誤差進行模型化統一處理和分析，使該模型生成一個靠近流動站用戶附近的“虛擬”基準站，它能向流動站接收機提供“本地”基準站信息和RTK標準格式的差分改正信息。除此之外，更重要的是，這些測量結果比標準的RTK更為可靠，因為VRS系統具有獨特的“容錯”功能，即便某一個參考站數據出現錯誤，中央服務器會自動將其從網絡中剔除，并用其它參考站的數據進行補償，從而確保了流動用戶的定位精度和成果的可靠性。

2.VRS系統組成部分以及工作原理

2.1 VRS系統組成

網絡RTK系統是網絡RTK技術的應用實例，它由固定連續運行參考站網、系統控制中心、數據通信網絡和用戶服務系統組成。如圖2所示，各個組成部分的功能如下：

圖2 網絡RTK系統圖

（1）固定連續運行參考站網。它可以包括若干個基準站，每個基準站上有雙頻全波長GNSS接收機、數據通訊設備、氣象設備及防雷設施等。參考站站點的精確坐標一般可采用長時間GNSS靜態相對定位等方法確定。參考站上的GNSS接收機按設定的采樣率進行連續觀測，通過數據通信鏈實時將觀測數據傳送給系統控制中心。

（2）系統控制中心。它是整個VRS系統的核心，內部組成也最為復雜，中心由計算機系統、軟件系統等組成，與各基準站之間依靠SDH專線或PSTN的方式相連。我們可以簡單地將控制看作為數據中轉中心。控制中心具有數據處理、系統運行監控、信息服務、網絡管理和用戶管理的功能。

（3）數據通信系統和用戶部分。數據處理中心實時接收來自流動站的服務請求和接收流動站發送過來的概略位置，得到經過控制中心改正后的NMEA信息數據。

2.2 VRS系統工作原理及流程

（1）VRS系統工作原理

虛擬參考站技術是多參考站載波相位定位技術的一種。其原理是在用戶流動站附近建立一個虛擬的參考站，并根據周圍各網絡內所有參考站的實際觀測值計算出該虛擬參考站上的虛擬觀測值。從用戶角度分析，上述原理相當于為該流動站生成一個“虛擬的基準站”。然后再生成一組標準格式的改正信息，這些信息可以通過蜂窩通訊設備由控制中心傳送給流動站，就像基準站在身邊一樣。

（2）VRS系統工作流程

圖1為VRS系統的作業流程示意圖，其工作流程如下：

圖1 VRS作業流程圖

1）VRS用戶通過RTCM數據傳輸格式，把數據源源不斷地傳輸到控制中心，系統完成流動用戶區域內所有基準站的信息融合并將誤差模型化；

2）流動站用戶在測區作業的時候，先將測量點的概略位置發送到系統數據處理和控制中心，系統數據處理和控制中心根據該點的概略位置形成虛擬參考站觀測值，并回傳給VRS用戶；

3）流動站用戶通過數據鏈接收來自基準站網的數據，流動站本身還觀測GPS數據，在系統內差分觀測數據進行實時處理，只要能保證至少四顆以上衛星相對觀測值得跟蹤和必需的幾何圖形，流動站就可以得到高精度的定位結果。

3.實例應用

VRS系統與常規的RTK作業方式相比優勢主要體現在：擴大了RTK使用信號覆蓋范圍、降低了作業成本、提高了定位精度、確保了成果的可靠性、減少了用戶測量的等待時間、提高了工作效率，更重要的是解決了常規RTK作業受距離限制的問題。下面以VRS技術在山西晉中梅苑山莊地籍控制測量中的應用為例。

3.1作業前準備事項

在進行室外作業前，需要對GPS手簿進行設置，如PDOP值小于3、平面坐標1.5cm、高程2.5cm等，如果測區有三個或三個以上的已知點，在手簿中輸入這些點的WGS84坐標和當地已知坐標，進行工地坐標校正。

流動站電臺以及流動站選項；打開藍牙連接接收機，再進行GPRS連接，如山西VRS有專網和公網兩種設置，主要是進行IP地址的設置，設置完畢后進入測量菜單便可以進行圖根或碎部點的采集。

3.2圖根控制點測量

VRS技術的測量精度目前能達到1~2厘米，完全可以滿足地籍測量中圖根控制測量和地形要素采集的要求。

對于控制測量（圖根點），網絡RTK作業要求如下：

（1）使用雙頻RTK接收機及通訊模塊，實際圖根點測量儀器采用Trimble R8 GNSS雙頻機；

（2）使用三腳架或三腳對中桿，正確量取天線高；

（3）衛星圖形強度因子PDOP<3；

（4）通訊延遲<3秒，可靠性100%；

（5）固定解收斂精度：平面<1.5cm；高程<2.5cm；

（6）觀測與記錄方式：滿足上述條件下測量3測回。在待測點上得到固定解且需要收斂精度穩定2-5秒后，開始記錄結果，每測回測量三個值，測量設置為10個歷元；

（7）測回內三次測量值較差需滿足：平面<1cm，高程<3cm，該測回結果為三次測量值的平均值，否則該測回作廢。測回間較差需滿足：平面<2cm，高程<3cm，該點測量結果為三次測回平均值，否則需補測測回。

表1為此次圖根控制點部分成果（外業WGS84成果轉換成西安80成果，為了保密平面成果進行整體平移）。

通過以上測回之間數據的比較和分析可以看出，采用網絡RTK技術進行圖根控制測量完全可以達到《城市測量規范》中的精度要求。

4.結論

VRS技術的應用解決了常規RTK技術受距離限制等缺陷問題。隨著VRS技術、大地水準面精化水平的進一步提高和CGCS2000國家大地坐標系的運用，只要解決好與現有數據資料的銜接問題，VRS技術完全可以取代傳統的RTK測量，并可能替代部分高等級的控制網，VRS基站網的建成能使更多的部門和更多的人使用GPS高精度服務，它必將在城市經濟建設中發揮重要作用。

表1 圖根控制點部分成果

【1】上海市測繪院.基于Internet的網絡RTK定位技術[J].2006.

【2】楊小軍，周樂韜，黃丁發等.利用多基站網絡生成VRS/RTK差分改正信息的方法研究[J].地理信息世界2005（01）.

【3】楊洋.虛擬參考站（VRS）技術及其精度評定[D].西南交通大學，2007.

班國慶（1973年——），男，山西省測繪工程院三分院副分院長，主要從事地籍測量、控制測量工作。

P227

A

2095-7319（2014）03-0049-04