Leica GNSS Spider中心化網絡RTK監測應用

周 俊

(徠卡測量系統貿易(北京）有限公司，北京 100020）

Leica GNSS Spider中心化網絡RTK監測應用

周 俊

(徠卡測量系統貿易(北京）有限公司，北京 100020）

一、引 言

目前，隨著城市進程的不斷加快，越來越多的高層、超高層建筑及大型橋梁出現在大中型城市。由于高層建筑物處在很多不利因素的監測環境中，使得在利用傳統監測方法時顯得力不從心，GNSS因其連續、實時、高精度、全天候測量和自動化程度高等優點，在這類監測中被廣泛使用。

眾所周知，GNSS RTK結果是與距離相關的。隨著監測站與參考站之間距離的增加，監測站與參考站誤差相關性變得越來越差，軌道誤差、電離層延遲的殘余誤差和對流層延遲的殘余誤差都將迅速增加，從而導致難以正確確定整周模糊度，進而無法獲得固定解，定位精度迅速下降。

在監測項目中為了達到GNSS RTK高精度，參考站和監測站之間基線要保持盡可能短，這可能導致和產生某些問題，如參考站建在變形區域或建筑物阻礙GNSS天線跟蹤信號。另外，在某些低緯地區，常規GNSS RTK結果在午后還會因電離層擾動受到較明顯的影響。

由于常規RTK的局限性，越來越多的省份、地市建立連續運行參考系統(CORS），用來減少大氣和幾何誤差對GNSS信號的影響。將中心化網絡RTK引入高層/超高層建筑、橋梁實時監測具有廣闊前景。

二、Leica GNSS Spider中心化實時網絡RTK定位

徠卡GNSS參考站網軟件包Leica GNSS Spider V4.x，處理內核采用非差處理算法及優異的徠卡智能檢測(SmartCheck＋）技術，使得該系統能夠提供出色的可靠性和良好的操作性能。GNSS Spider是模塊化設計的，可為各種測繪、地震和結構監測等應用量身定做所需要的軟件功能。

實時數據處理基于Leica GNSS Spider Positioning中心化網絡RTK處理功能模塊。該模塊能夠應用主輔站網絡改正數實時處理來自監測站的觀測數據，可以20 Hz的高速率和高精度對所有基線組合提供實時和后處理，如圖1所示。

圖1 監測區域與網絡RTK區域示意圖

三、試 驗

將網絡RTK用于監測，通常要求GNSS網絡RTK必須覆蓋變形區域/建筑物，至少需要3個參考站進行處理，筆者推薦5個參考站，以便更好地建模和有足夠的冗余來提高估算精度。

筆者選取監測區域周邊5個站點組成一個集群(cluster），選取距離監測區域較近的一個站點為主站，其余4個為輔站，通過Spider軟件進行網絡解算，并將包含主輔站(MAX）網絡改正數的數據流應用于實時定位計算。分布在變形區域的監測接收機將觀測值以數據流形式實時發送給運行Spider軟件的服務器。

在Spider軟件里選用監測點為流動站，將包含MAX網絡改正數的參考點設為參考站，實時進行基線解算，同時對比常規RTK定位監測結果，如圖2―圖4所示。

圖2 流程示意圖

圖3 Spider網絡處理

圖4 中心化網絡RTK(使用網絡改正數用于定位計算）

試驗結果使用Leica GNSS SpiderQC軟件進行分析，結果如圖5―圖6所示。

圖5 定位平面圖

圖6 定位高程圖

從試驗數據來看，Leica GNSS Spider中心化網絡RTK改正數對結果有明顯的改善。這里的結果僅僅是Spider計算的基線以NMEA格式輸出顯示，并未進行過濾或平滑。圖中，黑色代表常規RTK解決方案，灰色代表應用GNSS網絡解決方案）

同一時間僅使用GPS L1處理基線，驗證單頻GPS L1接收機也能從GPS網絡解決方案中受益，結果如圖7―圖8所示。圖中，起伏很大的曲線是代表僅L1常規RTK解決方案，起伏平緩的曲線代表應用GNSS網絡解決方案）。

圖7 定位平面圖

圖8 定位高程圖

四、結束語

數據結果證明GNSS監測項目結合Leica Spider GNSS中心化網絡RTK具有突出的優點，包括：

1）獲得更高的精度和可靠性；

2）更好地控制操作和結果；

3）對低緯度電離層嚴重影響信號處理地區提供良好的解決方案；

4）支持單頻(L1）和雙頻(L1/L2），降低監測傳感器成本；

5）無須網絡平差；

6）無須為高層建筑、橋梁監測而在城區特別建立單參考站。

(本專欄由徠卡測量系統和本刊編輯部共同主辦）

天寶測繪解決方案專欄