周 俊

(徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易(北京）有限公司，北京 100020）

Leica GNSS Spider中心化網(wǎng)絡(luò)RTK監(jiān)測(cè)應(yīng)用

周 俊

(徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易(北京）有限公司，北京 100020）

一、引 言

目前，隨著城市進(jìn)程的不斷加快，越來越多的高層、超高層建筑及大型橋梁出現(xiàn)在大中型城市。由于高層建筑物處在很多不利因素的監(jiān)測(cè)環(huán)境中，使得在利用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法時(shí)顯得力不從心，GNSS因其連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度、全天候測(cè)量和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在這類監(jiān)測(cè)中被廣泛使用。

眾所周知，GNSS RTK結(jié)果是與距離相關(guān)的。隨著監(jiān)測(cè)站與參考站之間距離的增加，監(jiān)測(cè)站與參考站誤差相關(guān)性變得越來越差，軌道誤差、電離層延遲的殘余誤差和對(duì)流層延遲的殘余誤差都將迅速增加，從而導(dǎo)致難以正確確定整周模糊度，進(jìn)而無法獲得固定解，定位精度迅速下降。

在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中為了達(dá)到GNSS RTK高精度，參考站和監(jiān)測(cè)站之間基線要保持盡可能短，這可能導(dǎo)致和產(chǎn)生某些問題，如參考站建在變形區(qū)域或建筑物阻礙GNSS天線跟蹤信號(hào)。另外，在某些低緯地區(qū)，常規(guī)GNSS RTK結(jié)果在午后還會(huì)因電離層擾動(dòng)受到較明顯的影響。

由于常規(guī)RTK的局限性，越來越多的省份、地市建立連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)(CORS），用來減少大氣和幾何誤差對(duì)GNSS信號(hào)的影響。將中心化網(wǎng)絡(luò)RTK引入高層/超高層建筑、橋梁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有廣闊前景。

二、Leica GNSS Spider中心化實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)RTK定位

徠卡GNSS參考站網(wǎng)軟件包Leica GNSS Spider V4.x，處理內(nèi)核采用非差處理算法及優(yōu)異的徠卡智能檢測(cè)(SmartCheck＋）技術(shù)，使得該系統(tǒng)能夠提供出色的可靠性和良好的操作性能。GNSS Spider是模塊化設(shè)計(jì)的，可為各種測(cè)繪、地震和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)等應(yīng)用量身定做所需要的軟件功能。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理基于Leica GNSS Spider Positioning中心化網(wǎng)絡(luò)RTK處理功能模塊。該模塊能夠應(yīng)用主輔站網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)實(shí)時(shí)處理來自監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以20 Hz的高速率和高精度對(duì)所有基線組合提供實(shí)時(shí)和后處理，如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)區(qū)域與網(wǎng)絡(luò)RTK區(qū)域示意圖

三、試 驗(yàn)

將網(wǎng)絡(luò)RTK用于監(jiān)測(cè)，通常要求GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK必須覆蓋變形區(qū)域/建筑物，至少需要3個(gè)參考站進(jìn)行處理，筆者推薦5個(gè)參考站，以便更好地建模和有足夠的冗余來提高估算精度。

筆者選取監(jiān)測(cè)區(qū)域周邊5個(gè)站點(diǎn)組成一個(gè)集群(cluster），選取距離監(jiān)測(cè)區(qū)域較近的一個(gè)站點(diǎn)為主站，其余4個(gè)為輔站，通過Spider軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算，并將包含主輔站(MAX）網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)的數(shù)據(jù)流應(yīng)用于實(shí)時(shí)定位計(jì)算。分布在變形區(qū)域的監(jiān)測(cè)接收機(jī)將觀測(cè)值以數(shù)據(jù)流形式實(shí)時(shí)發(fā)送給運(yùn)行Spider軟件的服務(wù)器。

在Spider軟件里選用監(jiān)測(cè)點(diǎn)為流動(dòng)站，將包含MAX網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)的參考點(diǎn)設(shè)為參考站，實(shí)時(shí)進(jìn)行基線解算，同時(shí)對(duì)比常規(guī)RTK定位監(jiān)測(cè)結(jié)果，如圖2―圖4所示。

圖2 流程示意圖

圖3 Spider網(wǎng)絡(luò)處理

圖4 中心化網(wǎng)絡(luò)RTK(使用網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)用于定位計(jì)算）

試驗(yàn)結(jié)果使用Leica GNSS SpiderQC軟件進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5―圖6所示。

圖5 定位平面圖

圖6 定位高程圖

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，Leica GNSS Spider中心化網(wǎng)絡(luò)RTK改正數(shù)對(duì)結(jié)果有明顯的改善。這里的結(jié)果僅僅是Spider計(jì)算的基線以NMEA格式輸出顯示，并未進(jìn)行過濾或平滑。圖中，黑色代表常規(guī)RTK解決方案，灰色代表應(yīng)用GNSS網(wǎng)絡(luò)解決方案）

同一時(shí)間僅使用GPS L1處理基線，驗(yàn)證單頻GPS L1接收機(jī)也能從GPS網(wǎng)絡(luò)解決方案中受益，結(jié)果如圖7―圖8所示。圖中，起伏很大的曲線是代表僅L1常規(guī)RTK解決方案，起伏平緩的曲線代表應(yīng)用GNSS網(wǎng)絡(luò)解決方案）。

圖7 定位平面圖

圖8 定位高程圖

四、結(jié)束語

數(shù)據(jù)結(jié)果證明GNSS監(jiān)測(cè)項(xiàng)目結(jié)合Leica Spider GNSS中心化網(wǎng)絡(luò)RTK具有突出的優(yōu)點(diǎn)，包括：

1）獲得更高的精度和可靠性；

2）更好地控制操作和結(jié)果；

3）對(duì)低緯度電離層嚴(yán)重影響信號(hào)處理地區(qū)提供良好的解決方案；

4）支持單頻(L1）和雙頻(L1/L2），降低監(jiān)測(cè)傳感器成本；

5）無須網(wǎng)絡(luò)平差；

6）無須為高層建筑、橋梁監(jiān)測(cè)而在城區(qū)特別建立單參考站。

(本專欄由徠卡測(cè)量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦）

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