沈陽某新區網絡RTK測量實施研究

摘 要：GPS網絡RTK技術的優勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。本文以筆者參與的沈陽某城市新區工程測量項目為工程背景，探討了網絡RTK技術在工程測量中的應用思路，全文基于具體實例詳細論述了城市工程測量的具體流程和需要注意的細節，是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，能直接用于指導實踐。

關鍵詞：網絡RTK 城市工程測量 基準站 測區轉換參數

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0028-02

1 GPS網絡RTK測量技術

GPS網絡RTK技術的基本原理就是：在一個較為廣闊的區域均勻、稀疏的布設若干個（一般至少3個）固定觀測站（稱為基準站），構成一個基準站網，并以這些基準站中的一個或多個為基準，計算和播發改正信息，對該地區內的衛星定位用戶進行實時改正。

其原理借鑒了廣域差分GPS（Wide Area DGPS，即WADGPS）和具有多個基準站的局域差分GPS（Local Area DGPS，即LADGPS）的基本原理和方法。廣域差分GPS采用誤差分離技術，將GPS定位中的主要誤差源分別加以“模型化”，把偽距誤差分離為衛星星歷誤差、衛星鐘差和電離層誤差，并產生相應的改正數。用戶利用廣域差分改正數改正GPS偽距誤差，以提高導航定位的精度。局域差分GPS（LADGPS）定位系統則向用戶提供綜合的DGPS改正信息—觀測值改正，而不是提供單個誤差源的改正。與廣域差分GPS和局域差分GPS不同的是，GPS網絡RTK技術通過內插法或線性組合法求得改正數，對載波相位進行改正，而非對偽距或位置進行改正。因為這三種類型的差分定位中，利用載波相位進行的差分定位精度最高。

GPS網絡RTK技術的優勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。這也是CPS網絡RTK技術能夠很快發展的原因之一。

GPS網絡RTK技術利用的是差分GPS技術，包括一次差分和二次差分，選擇的儀器是雙頻GPS接收機，采用的技術手段是同步觀測法，因此，它可以消除和減弱大部分的系統誤差。如：接收機鐘差、衛星鐘差、衛星軌道誤差等，而對流層延遲和電離層延遲也都可以得到大幅度的削弱。

GPS網絡RTK技術出現以后，很快在實際中得到應用。它已不僅僅屬于GPS的范疇，而是集Internet技術、無線通訊技術、計算機網絡管理和GPS定位技術于一身的系統。

2 GPS網絡RTK系統的工作過程

網絡RTK的產生，使動態GPS的外業工作的質量和效率得到了很大的提高。與傳統的RTK相比，網絡RTK不需要自己架設基準站，只需要利用無線網絡登錄控制中心，即可獲得高精度的定位服務，操作簡單快捷。（圖1）

2.1 虛擬參考站的建立和初始化

在野外打開GPS接收機以后，通過GSM向控制中心（數據處理中心）發送流動站的概略坐標。控制中心在收到此信息后，通過分析，生成一個距流動站幾米到十幾米的虛擬參考站。此參考站向流動站發送各類格式的改正信息，流動站在接收到虛擬參考站發送來的改正信息后，在很短的時間內變可完成初始化。

2.2 網絡RTK的數據采集

流動站完成初始化后，便可以進行數據的采集。此時，數據的采集方式跟常規RTK是一致的。只要流動站所在位置能同時觀測到至少四顆以上的衛星，網絡RTK就能正常工作以保證其精度。相對與常規RTK來講，網絡RTK不需要考慮其與基準站之間的距離，因為流動站與基準站之間并沒有進行相互通信，流動站所獲得的改正信息，是來自于控制中心。

2.3 數據的處理

網絡RTK所采集的數據的處理方式與常規RTK所采集的數據的處理方式是一樣的。將所測數據下載到電腦中，將數據轉換成數據處理軟件所需要的相應的格式。如CASS軟件要求文件為（.dat）類型。對于Leica接收機來講，在將數據導出到電腦之前，就應在手簿上將測量數據進行轉換，使其導出到電腦中的數據格式為（.txt）。然后可以直接將（.txt）文件轉換成（.dat）文件。

3 網絡RTK系統的作業模式

根據實際需要，實時動態測量系統（RTK GPS）的作業模式主要有以下幾種。

（1）快速靜態測量：這種測量模式，要求在觀測過程中，綜合的接收基準站的同步觀測數據，實時的解算整周未知數和用戶站的三維坐標。而在流動過程中，可以不必保持對GPS衛星的連續跟蹤。其定位精度可以達到1～2 cm。

（2）準動態測量：這種測量模式，首先要求在某一起始點上進行靜止的觀測，以便快速解算整周未知數，達到完成實時初始化的工作。然后再進行基準站和用戶流動站的同步觀測，實時解算流動站的三維坐標。觀測過程中，要求接收機保持對所觀測衛星的連續跟蹤，一旦發生失鎖現象，就需要重新進行初始化工作。目前其定位精度可以達到厘米級。

（3）動態測量：動態測量模式中，可以選擇靜態初始化（與準動態測量模式的初始化相同），也可以采用動態初始化技術（On The Fly，OTF），達到解算整周未知數的目的。初始化工作完成后，流動站和基準站的接收機，就按照預定的采樣時間間隔自動的進行同步觀測，實時的確定采樣點（流動站點）的空間位置。其精度也可以達到厘米級。

4 城市測量應用實例

4.1 測區概況

某城市新區是沈陽市規劃建設的新區域之一，是今后幾年沈陽市城市基礎建設的重點地區。該測區地勢相對平緩，高大建筑物較少，對視空影響不大。除個別地方外對RTK作業無大的影響。

4.2 確定轉換參數

為保證轉換參數的精度，共加進5個高等級GPS控制點（A，B，C，D，E），通過多種點的匹配方案，選擇殘差較少、精度較高的一組參數為最終啟用參數。

4.3 工程應用及定位精度比較分析

（1）工程控制測量和放樣測量均采用RTK作業。對同一觀測點在不同時間段進行重復RTK測量，坐標較差比較見表2；相鄰觀測點間全站儀實測距離和RTK實測距離進行抽樣檢查，結果見表3。由于采用了殘差較小的參數控制文件，正式工作之前檢測已知點，觀測時利用帶對中桿的三角支架作業，提高了觀測精度。

（2）測區位于沈陽市東南方向，測區地勢平坦，多路徑效應小，大車路縱橫交錯，交通極為便利，適合RTK作業。重復測量同觀測點的坐標較差統計表，見表4；相鄰觀測點間全站儀實測和RTK實測距離抽樣檢查，見表5。

根據工作應用來看，RTK作業既可以實時提供點位坐標和高程，又可實時知道測量點位精度，能夠極大地提高工作效率。只要在作業過程中加強檢核、采用對中誤差較小的支架、遠離無線電發射電臺、避免多路經效應，RTK測量完全能夠滿足城市建設的需要。

5 結語

與傳統RTK相比，網絡RTK的效率更高。它不需要用戶自己架設基準站，節省了用戶的作業時間，這種優勢在帶狀地形圖測繪當中尤為明顯；網絡RTK測量模式具有多樣性，可以采用單基準站模式，多基準站模式等等，而常規RTK只能采用單基準站模式，且流動站與基準站之間是直接通信的，這就要求兩者之間的通信設置必須是一致的；網絡RTK覆蓋范圍更加廣泛，其改正信息的發送受測區內地形和地勢影響較常規RTK小。

參考文獻

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