GPS—RTK測量研究

騰永峰+劉盼盼

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

關(guān)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(shí)踐經(jīng)驗，并借鑒國際同類先進(jìn)軟件的相關(guān)功能，根據(jù)國內(nèi)測量行業(yè)的野外生產(chǎn)習(xí)慣而開發(fā)的，是專門為大地測量、工程測量和工程建設(shè)而設(shè)計的功能強(qiáng)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(chǔ)上開發(fā)而成的。南方公司（同時也是國內(nèi)）最早使用的RTK測量手簿是內(nèi)嵌DOS操作系統(tǒng)的PSION手簿，所以控制采集手簿軟件也是基于DOS操作系統(tǒng)的，在圖形顯示上有一定的局限性。隨著RTK產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，基于WinCE操作系統(tǒng)的手簿逐漸成熟起來，南方公司實(shí)時開發(fā)了基于WinCE操作系統(tǒng)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(chǎn)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(shù)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(jī)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(zhǔn)站選擇和設(shè)置、流動站設(shè)置、中繼站的設(shè)立等。

2.1.1基準(zhǔn)站的觀測點(diǎn)位選擇和系統(tǒng)設(shè)置

（1）基準(zhǔn)站的觀測點(diǎn)位選擇。GPSRTK定位的數(shù)據(jù)處理過程是基準(zhǔn)站和流動站之間的單基線處理過程，基準(zhǔn)站和流動站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無線電的信號傳播質(zhì)量好壞對定位結(jié)果的影響很大。野外工作時，測站位置的選擇對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量、無線電傳播影響很大。但是，流動站作業(yè)點(diǎn)只能由工作任務(wù)決定觀測地點(diǎn)，所以基準(zhǔn)站位置的選擇非常重要。（2）基準(zhǔn)站的系統(tǒng)設(shè)置。基準(zhǔn)站的設(shè)置包括：建立項目和坐標(biāo)系統(tǒng)管理、基準(zhǔn)站電臺頻率的選擇、GPSRTK工作方式的選擇、基準(zhǔn)站坐標(biāo)輸人、基準(zhǔn)站工作啟動等。

2.1.2流動站GPS的設(shè)置

流動站GPS的設(shè)置包括：建立項目和坐標(biāo)系統(tǒng)管理、流動站電臺頻率的選擇、有關(guān)坐標(biāo)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(diǎn)等。

2.1.3中繼站電臺的設(shè)立

由于工作環(huán)境的復(fù)雜性，基準(zhǔn)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(bǔ)救作用：一是它可以接收來自基準(zhǔn)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(zhuǎn)發(fā)信號，不必安排在已知點(diǎn)上，完全可以按需要隨時任意安排位置。

2.2網(wǎng)絡(luò)RTK測量

實(shí)時網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)，是利用基準(zhǔn)站的載波相位觀測數(shù)據(jù)，與流動站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)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(dá)到厘米級定位精度。網(wǎng)絡(luò)RTK不需要架設(shè)基準(zhǔn)站，比傳統(tǒng)的RTK測量效率提高30%左右。網(wǎng)絡(luò)RTK根據(jù)其解算模式可分為以下幾種。

2.2.1單基站RTK技術(shù)

CORS站網(wǎng)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(shù)據(jù)中心發(fā)出。在這種網(wǎng)絡(luò)RTK模式下，每個基準(zhǔn)站服務(wù)于一定作用半徑的GPS用戶，對于一般的RTK應(yīng)用，服務(wù)半徑可以達(dá)到30km。GPS差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)的數(shù)據(jù)鏈，可以用無線電臺，也可用公用無線通信網(wǎng)，如移動GSM/GPRS或聯(lián)通CDMAIX。單工站CORS就是只有一個連續(xù)運(yùn)行站。

類似于一加一的RTK，只不過基準(zhǔn)站由一個連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站代替，基站同時又是一個服務(wù)器，通過軟件實(shí)時查看衛(wèi)星狀態(tài)、存儲靜態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)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(wǎng)絡(luò)兩種通訊方式基站服務(wù)器進(jìn)行通訊。

2.2.2多基站CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

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

當(dāng)前國內(nèi)不同行業(yè)建設(shè)的CORS系統(tǒng)基本上還是獨(dú)立運(yùn)行的，很多單位的數(shù)據(jù)只在本單位甚至是本部門內(nèi)共享和利用。在當(dāng)前技術(shù)水平和市場可供產(chǎn)品條件下，根據(jù)本部門實(shí)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(tǒng)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(shù)（VRS）

VRS技術(shù)是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的代表。采用VRS技術(shù)，基準(zhǔn)站網(wǎng)子系統(tǒng)必須包含三個以上的連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，數(shù)據(jù)中心通過組合所有基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，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(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)中心發(fā)出服務(wù)請求，并將流動站的概略位置回傳給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心利用與流動位置最接近的三個基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)及誤差模型，生成一個對應(yīng)于流動站概略位置的虛擬基準(zhǔn)站（VRS），然后將這個虛擬基準(zhǔn)站的改正數(shù)信息發(fā)送給流動站，流動站再結(jié)合自身的觀測數(shù)據(jù)實(shí)時解算出其所在位置的精確坐標(biāo)。

2.2.4主副站技術(shù)（MAC）

主副站技術(shù)首先選取一個基準(zhǔn)站作為主站，并將主站所有的改正數(shù)及坐標(biāo)信息傳送給流動站，而網(wǎng)絡(luò)中其他基準(zhǔn)站只是將其相對于主站的改正數(shù)變化及坐標(biāo)差信息傳送給流動站，從而減少了傳送的數(shù)據(jù)量。

VRS技術(shù)和MAC技術(shù)服務(wù)半徑可以達(dá)到40km左右。

2.3GPS測量數(shù)據(jù)處理

外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核主要有以下內(nèi)容：

（1）數(shù)據(jù)剔除率同一時段內(nèi)觀測值的數(shù)據(jù)剔除率，不應(yīng)超過10%。（2）復(fù)測基線的長度差C、D級網(wǎng)基線處理和B級網(wǎng)外業(yè)預(yù)處理后，若某基線向量被多次重復(fù)，則任意兩個基線長度之差ds應(yīng)滿足規(guī)范要求。

單點(diǎn)觀測模式不同點(diǎn)間不進(jìn)行重復(fù)基線、同步環(huán)和異步環(huán)的數(shù)據(jù)檢驗，但同一點(diǎn)間不同時段的基線數(shù)據(jù)（與連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)）長度較差，兩兩比較也應(yīng)滿足上述內(nèi)容。

2.4一體化設(shè)計與抗干擾的完美結(jié)合

（1）一體化設(shè)計是世界同類產(chǎn)品的潮流，徹底擺脫“線”制，模塊化的設(shè)計有效解決機(jī)器內(nèi)部的干擾問題。（2）專業(yè)設(shè)計的數(shù)傳電臺，誤碼率低，方便寫頻掌握核心的數(shù)傳電臺技術(shù)，主體性能達(dá)到國外先進(jìn)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(shè)計（防塵、防水、防震）專業(yè)的模具、高強(qiáng)度的工業(yè)外殼材料以及具有很強(qiáng)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