Trimble RTX實時定位精度評估

陳超賢 李祖寧 陳光 洪明泉 王紫燕 林靜茹

摘要：通過對布設于浮臺上高頻GPS接收機數據進行實時RTK處理來驗證Trimble RTX實時定位的精度，經過對比測試認為RTX技術的水平精度可達10cm以內，高程向可達20cm以內。同時測試發現高頻GPS實時處理技術能夠實現對浮臺精確運動軌跡的實時監測，通過與強震儀的模擬仿真位移記錄對比驗證高頻GPS位移記錄及其精度是穩定和可靠的，可以作為有效的“地震位移計”來使用，可以應用于地震烈度速報、地震預警和快速獲取震源破裂過程，尤其在特大地震發生后發揮其獨特的作用。

關鍵詞：Trimble RTX;單點定位;GPS;實時;RTK

1、簡介

高頻精密單點定位技術是獲取高精度地表形變，建筑、橋梁形變的有效手段，高頻精密單點定位技術可以直接獲取高精度位移信息，而且不存在限幅，但存在著信噪比低，信號穩定性差等缺陷。目前天寶公司針對高頻精密單點定位需求提供了Trimble RTX全球高精度定位服務，標稱精度可達4cm以內[1]。為了對該服務精度進行驗證，以福建省地震局開展的水庫氣槍震源激發浮臺為載體，在浮臺上的四個角分別布設四臺高頻GPS接收機和四臺強震儀[2]，分別通過高頻RTK實時處理技術，強震儀數據位移仿真及RTX實時處理技術得到浮臺運動的三分量位移軌跡，并對位移軌跡數據進行分析對比處理來檢驗Trimble RTX實時定位技術的精度，經測試在實際觀測中Trimble RTX的水平精度在10cm以內，高程精度在20cm以內。

2、Trimble RTX技術介紹

Trimble RTX技術基于在全球部署的120個左右的跟蹤基站形成的全球跟蹤基站網絡，對GNSS觀測值進行實時跟蹤和存貯，將GNSS觀測值時發送給分別位于歐洲和美國的控制中心，控制中心對全星座精密衛星軌道、鐘差和大氣建模，得到全球精密定位改正數。全球精密位置改正數通過L波段衛星或者網絡的方式廣播給服務授權的終端用戶，形成了無需CORS基準站及VRS網絡的精密單點定位的效果，如圖1所示。目前已經形成支持包括中國北斗、美國GPS、俄羅斯Glonass、歐洲Galileo、日本QZSS在內的全星座，全頻率，通過L波段通訊衛星覆蓋全中國（全球）的定位服務網絡[3]。

3、基于浮臺的高頻精密單點定位精度評估

2018年6月1日至6月25日福建省地震局在沙溪口水庫和山美水庫實施水庫氣槍震源激發。為了實現對氣槍震源激發浮臺運動的實時三維監控，布設了4臺高頻GPS接收機，其中3臺布設于浮臺三個角，以監測其浮臺的平動和轉動，另外1臺布設于近岸作為實時差分處理的參考站（圖2）。同時3臺高頻GPS接收機的觀測資料都通過網絡實時傳輸到廈門總指揮部通過高頻GNSS軟件對高頻GNSS實時數據流進行實時單厲元RTK解算，再通過浮臺運動時實時顯示軟件，實現對浮臺運動的軌跡監控。

為了使浮臺能夠成為一個良好的測試儀器平臺，我們對浮臺的四個角進行了掛重設計，使浮臺在每次氣槍激發后都基本能夠回到原來的初始位置，通過統計每次氣槍激發后浮臺漂移然后回到平衡位置與初始激發前位置的偏差，我們可以得到浮臺穩定性控制的精度，如圖3所示，從圖上我們可以看出，安砂沙溪口水庫激發453次后浮臺位移精度在1m內可達到99.6%，高度的重復性使得浮臺成為一個可靠的理想的測試平臺。為了驗證天寶最新的實時定位技術RTX的實時解算的精度，我們對同一臺接收機的數據實時解算結果進行了對比，以RTK數據技術處理的數據為對比基準。從圖4到圖6可以看出RTX數據解算結果的東西向精度在4.8cm，南北方向的精度在8.4cm，高程上的精度15.4cm，水平方向的精度比較好。

除了以RTK處理結果作為對RTX定位技術進行精度評估的參考基礎，為了更準確驗證RTX的精度，我們還在浮臺的四個角安裝了強震儀，通過對強震儀的數據進行仿真位移，對氣槍激發時瞬間的三分量位移信號進行了處理，作為對比RTX的精度的參考。從圖7可以看出高頻GPS在水平向與強震儀的仿真位移穩合得比較好，特別是NS方向，垂直向的位移由于高頻GPS的噪聲比較大，對比精度稍微差一些。通過對布設于浮臺上高頻GPS接收機數據的實時RTK處理以及RTX技術實時處理數據的對比測試認為RTX技術的水平精度可達10cm以內，高程向可達20cm以內，同時測試發現高頻GPS實時處理技術能夠實現對浮臺精確運動軌跡的實時監控。實時處理的高頻GPS位移記錄及其精度是穩定和可靠的，可以作為有效的“地震位移計”來使用，可以應用于地震烈度速報、地震預警和快速獲取震源破裂過程，尤其在特大地震發生后發揮其獨特的作用。

參考文獻：

[1]徐以廳，宋濟宇. Trimble RTX技術綜述.測繪通報.2014.2：137-138.

[2]陳超賢等. 浮臺三維GPS實時監控軟件的開發及應用.中國高新技術， 2017，1（10）：6-8.

[3]KRZYZEK R. Verification of applicability of the Trimble RTX satellite technology with xFill function in establishing surveying control networks[J]. Geodesy & Cartography，2013，62（ 2） ： 217-233.

福建省地震局 福建 福州 350003

基金項目：福建省地震局青年科技基金項目：Y20193