網(wǎng)絡RTK在工程測量中的應用及誤差分析

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【摘要】世界科技伴著計算機技術(shù)、通訊與網(wǎng)絡技術(shù)和全球衛(wèi)星定位技術(shù)在迅猛發(fā)展的同時，還有一項以其效率、精度、可靠性都極高的技術(shù)也在工程測量的應用中愈來愈炙手可熱，應用范圍在逐步擴大，此技術(shù)就是網(wǎng)絡RTK技術(shù)。本文將針對此興起的技術(shù)進行介紹并且分析其原理方法應用以及誤差探討。

【關鍵詞】網(wǎng)絡RTK VRS 系統(tǒng) 工程測量 誤差

【中圖分類號】P25 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0251—02

一、網(wǎng)絡RTK的介紹

網(wǎng)絡RTK即network RTK。在某一區(qū)域內(nèi)建立構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋的多個GPS基準站，利用載波相位觀測值，以這些基準站中的一個或多個為基準計算和發(fā)播GPS改正信息，對該區(qū)域內(nèi)的用戶進行實時改正定位。RTK定位技術(shù)是以載波相位觀測值為依據(jù)的實時差分GPS技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在測繪、交通、能源、城市建設等領域有著廣闊的應用前景。RTK系統(tǒng)由基準站、流動站和數(shù)據(jù)鏈組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設備接受基準站上的觀測數(shù)據(jù)，流動站上的計算機根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。這樣用戶就可以實時檢測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的熟練情況，根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

其實網(wǎng)絡RTK的出現(xiàn)，要歸功于現(xiàn)在高科技技術(shù)的發(fā)展，顧名思義它是一種網(wǎng)絡，是一種集網(wǎng)絡技術(shù)、計算機網(wǎng)絡的管理、無線通訊網(wǎng)技術(shù)以及全球定位技術(shù)于一身的新型網(wǎng)絡系統(tǒng)。

1.VRS技術(shù)（網(wǎng)絡RTK的主要技術(shù)其實是VRS技術(shù)，VRS指的是虛擬參考站，它是Virtual Reference Stition的簡稱，與一般的RTK不同的是在VRS網(wǎng)絡中，每個固定參考站不是直接對移動用戶發(fā)送一些改正信息，它是把所有原始數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)通訊的形式發(fā)送給控制中心，與此同時，移動用戶工作前，要先利用GPS短信功能給控制中心發(fā)個概略坐標，當控制中心接收到這個地方的信息之后，依照用戶所在的位置，有電腦自行選擇最好的一組固定的基準站，再依照這些站傳送來的信息，將GPS軌道的誤差、對流層和電離層以及由于大氣折射從而引起的誤差將被整體改正，把精度高的差分信號轉(zhuǎn)發(fā)送給移動站，這樣就解決了RTK在作業(yè)距離的限制性問題，并且可PAR證測量結(jié)果的高精度。

2.VRS系統(tǒng)

VRS系統(tǒng)有三部分構(gòu)成：

（1）固定站（連續(xù)運作的參考站）

固定站是既定的GPRS接收系統(tǒng)，它存在于整個網(wǎng)絡，網(wǎng)絡里能容納無數(shù)個站。通常情況下，每個站之間的距離能夠達到七十公里，控制中心和固定站有著可以相連的通訊線，數(shù)據(jù)可以按時的傳達發(fā)送到控制中心。

（2）流動站

GPS接受機又稱流動站，與無線通訊調(diào)制解調(diào)器一起，接收機使用無線網(wǎng)絡把自己最初的位置傳送給控制中心，并且接收控制中心差分信號，從而生成力微米級的位置信息。

（3）控制中心

VRS系統(tǒng)的核心部分就是控制中心，控制中心不僅是整個系統(tǒng)的關鍵組成也是數(shù)據(jù)的處理中心，控制中心通過通訊線和每一個固定的參考站進行通訊，通過流動站與GRS、CDMA這樣的無線網(wǎng)絡通訊，把整個系統(tǒng)運行用計算機的實時系統(tǒng)給控制住。

二、網(wǎng)絡RTK在實際工程測量的應用

網(wǎng)絡RTK技術(shù)的產(chǎn)生，使得動態(tài)GPS外業(yè)的工作的效率及質(zhì)量有了極大的提高，所以我們只可以通過運用無線網(wǎng)絡控制中心，就可以獲得精度很高并且可以定位的服務。

（1）虛擬參考站的初始化和建立

在戶外的時候，打開GPS接收機，之后我們可以運用無線網(wǎng)絡給控制中心傳送此流動站概略坐標，當控制中心接收到這條信息后，會自行進行分析然后生成一個距離流動站從幾米到十幾米虛擬的參考站，這個參考站在傳送給流動站TCRM的改正信息，在接到虛擬參考站傳送的改正信息之后流動展會在很短的時間內(nèi)完成初始化。

（2）有關網(wǎng)絡RTK的數(shù)據(jù)采集

完成數(shù)據(jù)初始化后的流動站此時可以進行數(shù)據(jù)采集了。這個時候采集數(shù)據(jù)的形式與一般的RTK是相同的，如果流動站所在地方可以觀測五顆以上的衛(wèi)星，則網(wǎng)絡RTK就可以正常工作，以此保證高精度。對于一般的RTK來說，網(wǎng)絡RKT的優(yōu)點就是不用考慮它和基準站之間的遠近距離問題，因為全部來自控制中心。

（3）處理數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡RTK處理數(shù)據(jù)的方法與一般RTK處理數(shù)據(jù)的方法是相同的，首先，把測到的數(shù)據(jù)下載到計算機中，然后把數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，換成數(shù)據(jù)處理軟件相應的格式，比如（.dat）格式是CASS的軟件要求。

（4）網(wǎng)絡RTK在工程測量中的長處

相對一般的RTK來說，網(wǎng)絡RTK的優(yōu)勢首先在于其效率很高，它不用用戶建立基準站，這就大大省下了作業(yè)的時間，而在代狀地形測繪圖中網(wǎng)絡RTK的此中有事就更為明顯了，其次，網(wǎng)絡RTK既可以采用多基準站模式，也可以采用單基站模式，這就體現(xiàn)了它的有一大優(yōu)勢：測量模式的多樣性。一般的RTK只可以運用單基站模式，并且由于基準站和流動站之間通訊是直接進行的，所以就要求這兩項的通訊設置必須相同，第三，覆蓋面積更廣也是網(wǎng)絡RTK的優(yōu)勢所在，發(fā)送改正信息，相比常規(guī)的RTK來講網(wǎng)絡RTK受地勢與地形的影響較小。

三、分析網(wǎng)絡RTK由于測量出現(xiàn)的誤差

誤差，會對網(wǎng)絡RTK與常規(guī)RTK都造成影響。誤差包括：多路徑誤差、接收機殘差和電離層延遲誤差、衛(wèi)星殘差以及對流層延遲誤差等，想要實現(xiàn)精度高的動態(tài)實時定位，此時就必須減小甚至消除上述所列誤差。但是因為沒中誤差的影響因素都是各不相同的，所以采用措施的方法也是不一樣的。

1.對流層延遲誤差

對流層誤差在穿越大氣層的過程中中由于載波信號受到大氣折射的作用而迫使載波的傳播速度與傳播路徑發(fā)生改變而發(fā)生的，因為不穩(wěn)定的對流層大氣，所以十分難準確化對流層延遲誤差，一般用來修改對流層延遲誤差模型的有：博蘭克模型和霍普菲爾德模型以及薩斯他莫寧模型。由于網(wǎng)絡RTK里各個基準間距比較大，所以仍然存在對流層延遲誤差的存在。

2.電離層延遲誤差

電離層延遲誤差，是由于空氣的分子中的分子電離成為帶有正負電荷的離子。載波信號在穿過電離層的過程中，由于受到離子的作用而使傳播的路徑和速度發(fā)生了改變。延遲誤差的大小，取決于電子密度的大小，在網(wǎng)絡RTK中，由于基準站間距較遠，通過站間差分也不能完全消除電離層誤差對觀測量的影響。

通過電離層所具有的色散效應來建立改正模型；利用電離層的色散效應建立雙頻改正模型；利用若干個GPS基準站上的雙頻觀測值來建立相應區(qū)域的電離層延遲改正模型。

3.多路徑誤差多路徑誤差是由于接收機接收到來自測站附近的反射物所反射的衛(wèi)星信號與直接來自衛(wèi)星的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離了真值所產(chǎn)生的。多路徑效應嚴重影響測量精度，為了減弱多路徑效應的影響，在選擇基準站站址時，應盡量選在平坦開闊的地方，儀器也應選擇具有抑制多路徑效應產(chǎn)生的抑經(jīng)圈或者抑徑板，同時延長觀測時間。

四、網(wǎng)絡RTK的誤差評定標準：

系統(tǒng)外附合精度的評定

系統(tǒng)的外附合精度，是指利用測點的WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成相應的地方坐標系下的坐標后，與該坐標系下的該測點已知值相比較所得的結(jié)果。

五、結(jié)束語

綜上所述，網(wǎng)絡RTK在測量方面有很多優(yōu)秀的方面，毋庸置疑，網(wǎng)絡RTK的應用前景會越來越廣泛，但是網(wǎng)絡RTK也有很多的技術(shù)限制，而有關這方面的研究也會逐步加深，網(wǎng)絡RTK技術(shù)更會越來越完善。

參考文獻

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