明利

引言：VRS技術(shù)作為全球定位系統(tǒng)GPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位RTK技術(shù)之一，相較于常規(guī)RTK技術(shù)以及傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)而言具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)作用。本文基于建筑紅線定位測(cè)量的角度立足于相關(guān)概念理解，闡述了虛擬參考站VRS技術(shù)的系統(tǒng)組成和工作原理以及在建筑紅線定位測(cè)量中的應(yīng)用。

一、引言

隨著現(xiàn)代數(shù)字測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，在GPS測(cè)繪已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的數(shù)字測(cè)繪時(shí)代，載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS定位已經(jīng)以其高精度優(yōu)勢(shì)在建筑測(cè)量領(lǐng)域突破傳統(tǒng)所限并為工程測(cè)量帶來(lái)高效率。然而利用RTK系統(tǒng)實(shí)施建筑工程高精度測(cè)量作業(yè)的時(shí)候，仍然不得不讓測(cè)量人員提前在測(cè)區(qū)附近建立基準(zhǔn)站，只有這樣移動(dòng)站才可以在基準(zhǔn)站有效半徑范圍之內(nèi)順利接收到GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量。虛擬參考站VRS技術(shù)在建筑紅線為測(cè)量中的應(yīng)用，讓測(cè)量工作人員能夠直接進(jìn)入測(cè)區(qū)任一點(diǎn)就立刻可以進(jìn)行開始實(shí)施GPS高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。而且這種現(xiàn)代數(shù)字測(cè)量技術(shù)的精度可以達(dá)到厘米級(jí)要求，同時(shí)還能夠在很大程度上提高系統(tǒng)性能以及可靠性。

二、建筑紅線定位測(cè)量的概念

建筑紅線定位測(cè)量的概念主要是指根據(jù)經(jīng)過(guò)我國(guó)規(guī)劃主管部門審定的建筑核位紅線圖，將擬建工程外廓主軸角樁測(cè)放到施工實(shí)地的工作，用以確保建筑工程嚴(yán)格按規(guī)劃施工建造。建筑紅線定位測(cè)量通常使用全站儀配合電子手簿的解析法在控制點(diǎn)上進(jìn)行放線，樁位點(diǎn)點(diǎn)位中誤差必須小于或等于5 cm左右。但這種常規(guī)測(cè)量技術(shù)難免會(huì)有一些限制：例如相鄰的控制點(diǎn)之間和控制點(diǎn)與所放樁位點(diǎn)之間必須相互通視，不同等級(jí)的導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線邊長(zhǎng)有不同的規(guī)范和限差等。

三、VRS技術(shù)的概念由來(lái)和應(yīng)用發(fā)展

建筑測(cè)量中GPS技術(shù)的深入發(fā)展和RTK技術(shù)的面世，漸漸讓傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的缺陷得到彌補(bǔ)。然而常規(guī)的RTK技術(shù)也并不是非常完美，例如作用范圍不但但卻不得不頻繁設(shè)置本地參考站，并且誤差會(huì)隨距離而增加，可靠性會(huì)隨距離降低等。于是，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)適時(shí)出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷。尤其是網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CORS）應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其實(shí)，CORS就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在一定區(qū)域設(shè)置多個(gè)永久性參考站，在多參考站環(huán)境下的GPS載波相位差分定位技術(shù)。特別是CORS系統(tǒng)中最常用的虛擬參考站（簡(jiǎn)稱VRS）技術(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度等級(jí)更是達(dá)到厘米級(jí)。VRS技術(shù)作為一種新型技術(shù)系統(tǒng)，一般是通過(guò)固定參考站的數(shù)據(jù)針對(duì)工作區(qū)域內(nèi)誤差實(shí)施模型化處理，而這種模型的最主要功能就是用以生成一個(gè)靠近測(cè)量位置的“虛擬參考站”。 VRS技術(shù)可以向流動(dòng)站接收機(jī)提供更標(biāo)準(zhǔn)化和本地化格式的修正信息，所以只要在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)，就能夠無(wú)視距離基準(zhǔn)站的遠(yuǎn)近實(shí)施實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的定位。可見，VRS技術(shù)的應(yīng)用范圍還不止是建筑紅線定位測(cè)量，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

四、VRS技術(shù)的系統(tǒng)組成

VRS技術(shù)的系統(tǒng)組成以控制中心和固定參考站以及接收機(jī)三個(gè)主要部分構(gòu)成。

（一）控制中心

控制中心不但是VRS系統(tǒng)的通訊控制中心，同時(shí)也是數(shù)據(jù)處理中心，不但能夠通過(guò)通訊線和所用固定參考站之間建立通訊，而且還能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動(dòng)用戶之間建立通訊。VRS技術(shù)系統(tǒng)控制中心通常是運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)整體系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制。

（二）固定參考站一般都分布于VRS整體網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)站，整體系統(tǒng)的個(gè)站數(shù)通常是在3個(gè)以上，現(xiàn)階段各站之間的距離通常是70km左右，即使傳統(tǒng)的高精度GPS網(wǎng)絡(luò)各站之間的距離也僅僅只是10-20km左右，VRS系統(tǒng)固參考定站和控制中心之前通過(guò)通訊線進(jìn)行聯(lián)接。各個(gè)參考站之間全天候24小時(shí)不間斷實(shí)施監(jiān)測(cè)，同時(shí)還可以將觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向控制中心進(jìn)行傳輸。

（3）接收機(jī)的功能是為應(yīng)用客戶提供定位信息服務(wù)，在此基礎(chǔ)上再加上無(wú)線通訊的調(diào)制解調(diào)器，用戶能夠根據(jù)自身需要放置在不同載體上。同時(shí)，接收機(jī)還被另外稱之為移動(dòng)站，因?yàn)楣こ虦y(cè)量定位人員能夠?qū)⑵潆S身攜帶進(jìn)行作業(yè)。接收機(jī)能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將工作人員位置發(fā)送給控制中心，同時(shí)接收控制中心提供的差分信號(hào)，以此獲取厘米級(jí)位置信號(hào)。

五、建筑紅線定位測(cè)量中VRS技術(shù)的作用原理

固定參考站的GPS系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)一般是通過(guò)通訊鏈將觀測(cè)數(shù)據(jù)送達(dá)VRS的中央服務(wù)器，同時(shí)還會(huì)對(duì)各個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)將較大粗差去除再進(jìn)行修正周跳。針對(duì)數(shù)據(jù)的周全檢測(cè)結(jié)束以后，由中央處理器針對(duì)流層和星歷以及電離層誤差實(shí)施分析雙差觀測(cè)量計(jì)算。這些誤差對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流動(dòng)站產(chǎn)生的影響被模型化，因此常規(guī)RTK定位系統(tǒng)誤差就能夠非常明顯的被去除，但是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)站必須向中央服務(wù)器提供自身位置才能得到虛擬參考站。中央服務(wù)器可以自動(dòng)接收用戶所傳送的定位信息，再對(duì)所接收到的定位信息運(yùn)用幾何形式代替處理，同時(shí)通過(guò)內(nèi)插修正后的流層和電離層以及星歷誤差生成一個(gè)流動(dòng)站的“虛擬參考站”進(jìn)而自動(dòng)生成一組標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行改正系統(tǒng)的信息，最后通過(guò)蜂窩通訊將信息從控制中心傳輸?shù)搅鲃?dòng)站內(nèi)。所以，流動(dòng)站的測(cè)量人員接受的VRS傳輸信息也就明顯的更加直接簡(jiǎn)便。

六、虛擬參考站VRS技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

應(yīng)用VRS技術(shù)針對(duì)某市均勻分布的60個(gè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行建筑紅線定位測(cè)量，各個(gè)站點(diǎn)之間最遠(yuǎn)距離的參考站為22km左右，最近距離的參考站點(diǎn)為5km左右。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)誤差較大的10個(gè)站點(diǎn)如下表1統(tǒng)計(jì)所示，誤差最大的約為±21mm。同時(shí)測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析也充分證明了VRS技術(shù)運(yùn)用于工程測(cè)量的定位精度非常高，而且具有非常強(qiáng)的可靠性，技術(shù)優(yōu)勢(shì)超越了傳統(tǒng)的RTK技術(shù)。

這個(gè)案例工程的紅線定位測(cè)量需要作出二級(jí)導(dǎo)線，但是工程所在地區(qū)以山區(qū)地形為主，而且周圍最近的控制點(diǎn)距離都超過(guò)3km，假如測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用傳統(tǒng)的RTK技術(shù)就很難開展，因此選擇了應(yīng)用VRS技術(shù)進(jìn)行工程紅線定位測(cè)量。具體實(shí)施方法是在初始化各個(gè)點(diǎn)以后采樣180S，再將測(cè)量結(jié)果使用全站儀打邊檢查，檢查結(jié)果是最大誤差為12mm左右，證明測(cè)量精度符合二級(jí)導(dǎo)線的要求。同時(shí)，總結(jié)VRS技術(shù)在工程紅線定位測(cè)量中的應(yīng)用成效，可以將VRS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)概括如下：

（一）VRS技術(shù)的差分信號(hào)其傳播距離相較于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的傳播距離而言更遠(yuǎn)，而且字測(cè)量過(guò)程中工作人員即使不用設(shè)置基準(zhǔn)站也能開展測(cè)量工作，對(duì)于RTK技術(shù)的測(cè)量距離有了很大的提高。

（二）VRS技術(shù)在測(cè)量時(shí)因?yàn)椴捎枚鄠€(gè)參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)所以能夠提升測(cè)量的可靠性。

（三）VRS網(wǎng)絡(luò)的控制范圍之內(nèi)測(cè)量誤差不會(huì)隨距離變化，測(cè)量精度可以維持在1-2cm之間。

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（作者單位：重慶渤能房地產(chǎn)開發(fā)有限公司）