網(wǎng)絡ＲＴＫ在工程測量中的應用及誤差分析

田春華　王文革

摘要：隨著全球衛(wèi)星定位技術、計算機技術、網(wǎng)絡和通訊技術的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡RTK技術已日益成熟，其應用范圍也日益擴大，網(wǎng)絡RTK在相關工程測量中的應用也越來越普及，其高效率、高精度、高可靠性贏得了廣大測繪工作者的青睞。本文對目前已廣泛應用的網(wǎng)絡RTK技術進行介紹，并對其原理、應用、發(fā)展及誤差進行探討。

關鍵詞：網(wǎng)絡RTK；VRS；工程測量；誤差分析

１關于網(wǎng)絡RTK

關于網(wǎng)絡RTK的出現(xiàn)，得益于現(xiàn)在高科技的發(fā)展，是集internet技術、無線通訊技術、計算機網(wǎng)絡管理和GPS定位技術于一身的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

１.1VRS技術

網(wǎng)絡RTK的核心技術就是VRS技術，VRS就是虛擬參考站（Virtual Reference Stition）的意思，與常規(guī)RTK不同，VRS網(wǎng)絡中，各固定參考站不直接向移動用戶發(fā)送任何改正信息，而是將所有的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊發(fā)給控制中心，同時，移動用戶在工作前，先通過GPRS的短信功能向控制中心發(fā)送一個概略坐標，控制中心收到這個位置信息后，根據(jù)用戶位置，由計算機自動選擇最佳的一組固定基準站，根據(jù)這些站發(fā)來的信息，整體地改正GPS的軌道誤差、電離層、對流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號發(fā)給移動站，從而解決了RTK作業(yè)距離上的限制問題，并保證測量成果的精度。

１.2VRS系統(tǒng)

共分三部分：

１.2.1控制中心

整個系統(tǒng)的核心，它既是通訊控制中心，也是數(shù)據(jù)處理中心，它通過通訊線與所有的固定參考站通訊，通過無線網(wǎng)絡（GPRS 、CDMA…）與流動站通訊，由計算機實時系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的運行。

１.2.2固定站（連續(xù)運行的參考站）

固定參考站是固定的GPRS接收系統(tǒng)，分布在整個網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡中可包括無數(shù)個站，一般情況下，站與站之間的距離可達70公里，固定站與控制中心之間有通訊線相連，數(shù)據(jù)實時地傳送到控制中心。

１.2.3流動站

流動站就是GPRS接收機，加上無線通訊的調(diào)制解調(diào)器，接收機通過無線網(wǎng)絡將自己初始位置發(fā)給控制中心，并接收中心的差分信號，生成厘米級的位置信息。

２網(wǎng)絡RTK在工程測量中的應用

網(wǎng)絡RTK的產(chǎn)生，使動態(tài)GPS的外業(yè)工作的質(zhì)量和效率得到了很大提高，只需要利用無線網(wǎng)絡登錄控制中心，即可獲得高精度的定位服務。

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，通過無線網(wǎng)絡向控制中心發(fā)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(fā)送TCRM格式的改正信息，流動站在接收到虛擬參考站發(fā)送來的改正信息后在很短的時間內(nèi)便可完成初始化。

２.２網(wǎng)路RTK的數(shù)據(jù)采集

流動站完成初始化后，便可以進行數(shù)據(jù)的采集。此時數(shù)據(jù)的采集方式跟常規(guī)RTK是一致的，只要流動站所在位置能同時觀測到至少4顆以上的衛(wèi)星，網(wǎng)絡RTK就能正常工作，以保證其精度，相對于常規(guī)RTK來講，網(wǎng)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訊，流動站所獲得的改正信息，是來自于控制中心。

２.３數(shù)據(jù)的處理

網(wǎng)絡RTK所采集的數(shù)據(jù)的處理方式與常規(guī)RTK所采集的數(shù)據(jù)的處理方式是一樣的，將所測數(shù)據(jù)下載到電腦中，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)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。

２.４網(wǎng)絡RTK在各種工程測量中的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)RTK相比，網(wǎng)絡RTK的效率更高，它不需要用戶自己建立基準站，節(jié)省了作業(yè)時間，這種優(yōu)勢在帶狀地形圖測繪中尤為明顯；網(wǎng)絡RTK測量模式具有多樣性，可以采用單基站模式，多基站模式等等，而常規(guī)RTK只能采用單基站模式，且流動站與基準站之間是直接通訊的，這就要求兩者的通訊設置是一致的，網(wǎng)絡RTK覆蓋范圍更加廣泛，其改正信息的發(fā)送，受測區(qū)內(nèi)地形和地勢影響較常規(guī)RTK小。

３網(wǎng)絡RTK的測量誤差分析

網(wǎng)絡RTK跟常規(guī)RTK一樣，受多種誤差的影響，這些誤差包括衛(wèi)星殘差、接收機殘差、對流層延遲誤差、電離層延遲誤差、多路徑誤差等等，要實現(xiàn)高精度動態(tài)實時定位，就必須減弱或消除上述誤差。由于各種誤差的影響因素不一樣，所以要減弱或消除相應的誤差，采取的措施也是不一樣的。

３.1對流層延遲誤差

對流層延遲誤差，是由于載波信號在穿越大氣層的過程中，受大氣折射的影響使得載波的傳播路徑和傳播速度發(fā)生改變而產(chǎn)生的，由于對流層大氣的不穩(wěn)定性，很難將對流層延遲誤差模型準確化，通常用于改正對流層延遲誤差的模型有：霍普菲爾德模型、薩斯塔莫寧模型、博蘭克模型。在網(wǎng)絡RTK中，基準站間距較大，對流層延遲誤差殘差仍然存在。

３.2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。對電離層延遲誤差的改正，可以采用以下幾種方式：

根據(jù)全球各電離層觀測站長期以來積累的大量觀測資料來擬合電離層模型，建立經(jīng)驗改正公式；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。

３.3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。

４網(wǎng)絡RTK的誤差評定標準

對網(wǎng)路RTK系統(tǒng)精度的評定，通常是以系統(tǒng)的內(nèi)附合精度和外附合精度兩方面來進行的。

４.1系統(tǒng)內(nèi)符合精度的評定。

系統(tǒng)的內(nèi)附合精度，可用下式來表示 ：

M=±√（【△△】/n-1）

式中: n 是指每一測點測量值總數(shù)； △是測點測量值與相應測量平均值在X .Y .H方向上的差值；M是系統(tǒng)分別在X.. Y .H方向上的內(nèi)附合精度，反映系統(tǒng)實時定位的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的收斂性。

４.2 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。 可用下式表示：

δ=±√（【θθ】/N）

式中：θ是測量點采用參數(shù)轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換值與已知值之差，N為每一測點測量值總數(shù)，δ為系統(tǒng)外符合精度，反映系統(tǒng)定位的準確性和與已有坐標系的一致性。

５結(jié)語

毋庸置疑，網(wǎng)絡RTK的應用前景會越來越廣泛，而有關這方面的研究也會逐步加深，網(wǎng)絡RTK技術更會越來越完善。

作者簡介：田春華（1957-），畢業(yè)于阜新礦業(yè)學院，工程師，長期從事地質(zhì)測量工作。