摘要：通過對VRS系統(tǒng)的組成及原理的研究，結(jié)合生產(chǎn)的實際，闡述了如何在城市地段、信號弱區(qū)域進行GPS測量

關(guān)鍵詞：VRS系統(tǒng)解算原理 系統(tǒng)組成 VRS精度測試

一：VRS系統(tǒng)解算原理

VRS 技術(shù)是在全球GPS技術(shù)上發(fā)展起來的，是基于多參考站環(huán)境下的GPS實時動態(tài)定位技術(shù),它整個集Internet技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GPS定位于一體。

在一定區(qū)域通過均勻布設(shè)若干個久性連續(xù)運行參考站(CROS)，

其信號達到對該地區(qū)完全覆蓋,數(shù)據(jù)控制中心不斷地接收各參考站觀測數(shù)據(jù),并實時接收流動站的概略坐標,這就相當于在流動站附近生成一個參考站,當然這個參考站是不存在的，即虛擬的(Virtual

Reference Station)。利用參考站精確已知的坐標和參考站實時觀測數(shù)據(jù)來對VRS位置的對流層延遲和電離層延遲建模,計算VRS 虛擬觀測值

然后向眾多用戶發(fā)送改正數(shù),從而實現(xiàn)高精度的實時定位。

二，系統(tǒng)組成

一般而言其由3個部分組成(1)控制中心 (2)固定參考站 (3)用戶部分

控制中心通過通訊線(光纜, ISDN,電話線) 與所有的固定參考站通訊，另外也與移動各個用戶聯(lián)系，它肩負著通訊和數(shù)據(jù)處理的功能，整個系統(tǒng)的核心。

固定參考站分布在整個網(wǎng)絡中, 是位置固定的GPS接收裝置,固定參考站視其范圍可由若干個組成，但是其數(shù)目需大于3個, 固定參考將數(shù)據(jù)實時地傳送到控制中心，站與站之間的間距可達70 km。

用戶部分即接收機和調(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。

：在VRS網(wǎng)絡中，選擇不同的時間和不同的地點，使用移動站采集120個點的坐標，利用相鄰地物點和控制點進行檢驗，其結(jié)果是120個點的平面誤差為1.6cm，99%的點位誤差小于23mm。檢驗的結(jié)果表明VRS系統(tǒng)具有常規(guī)RTK所無法比擬的優(yōu)越性，其先進的多基站RTK算法是GPS技術(shù)的突破。其主要優(yōu)勢在于：①增大了流動站與參考站的作業(yè)距離;②改進了初始化時間，擴大有效工作范圍;③無需架設(shè)基站、實現(xiàn)了單機作業(yè)，極大地提高了作業(yè)精度和工作效率，降低了成本和費用;④完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周跳，增強RTK作業(yè)的可靠性，使用固定的通訊方式，減少了噪聲干擾;⑤擴大了應用范圍，國土資源、城市規(guī)劃、市政建設(shè)、交通管理、氣象、環(huán)保、農(nóng)業(yè)以及所有在室外進行的測繪工作。

三，在城市配氣管道建設(shè)中，管線測量時高樓林立、遮擋嚴重，給常規(guī)的觀測帶來嚴重的制約，全站儀由于視線受到阻擋，需不停地支點，以便完成困難地段的測量，但是由于不斷的發(fā)展下一級的圖根點，其測量的精度已不能保證測量的進度要求。而常規(guī)GPS配備電臺測量時，其信號傳播易受到建筑物的影響，傳播距離比理論值降低不少。如常規(guī)電臺在空曠處傳播6公里，而在城市建筑物區(qū)只能達到4公里左右，如果控制點超過4公里，那么需從控制點向測區(qū)進行傳遞，既影響效率，又降低了精度。另外，在網(wǎng)絡RTK測量中,移動用戶與基準站之間的通訊主要采用電臺方式或是GSM方式,電臺方式可靠性不好,且傳輸距離非常有限,嚴重制約測量的距離;并且GSM方式只能一對一進行通訊,信道有限,信號質(zhì)量也不是很好,且通訊雙方均要收取通訊費用,成本較高。在VRS系統(tǒng)下,通訊方式有了巨大變化,采用CDMA /GPRS上網(wǎng)方式,通訊費用大幅度下降,可靠性大大增加,不再有距離和信道數(shù)的限制。在成都地區(qū),推薦使用CDMA方式, CDMA具有非常穩(wěn)定可靠的效果。

四：VRS精度測試

(1)內(nèi)符合精度

在咸陽城市天然氣管網(wǎng)測量中，利用網(wǎng)絡信號，在6小時之內(nèi)共采集了49個點位數(shù)據(jù)，測試方法:在該網(wǎng)絡中,在一段時間內(nèi),移動站采集100個初始化位置。測試結(jié)果: 100個位置的平面標準差為115 cm。其中90%的點位誤差小于9 mm,99%的點位誤差小于20 mm。

(2)外符合精度

測試方法:在成綿峨城際客運專線成都至雙流段,采用儀器為Trimble R7,通訊模式為中國聯(lián)通CDMA。移動站采集20個GPS靜態(tài)測量點,此20個點的高程均按二等水準進行了聯(lián)測。測試結(jié)果: 20個點的平面中誤差為215 cm,高程中誤差為415 cm。實驗結(jié)論: GPS VRS基線初始化平均時間小于1 min,內(nèi)符合精度和外符合精度較高,具有常規(guī)RTK所無法比擬的優(yōu)越性。其多基站算法是GPS技術(shù)的突破,從根本上提高了作業(yè)的效率和測量的質(zhì)量。

5 　結(jié)束語

高精度實時動態(tài)GPS RTK定位已經(jīng)在測量和工程界產(chǎn)生了重大變革,帶來了空前的高效率。用RTK系統(tǒng)來進行高精度的測量作業(yè),意味著你必須首先在測區(qū)附近建立一個控制點,然后在該控制點上架設(shè)參考站。想要進入測區(qū)內(nèi)的任何一點就能立即開始GPS測量而無需架設(shè)參考站是一個夢想�，F(xiàn)在隨著虛擬參考站VRS系統(tǒng)的誕生這個夢想成真了,這一創(chuàng)新的定位理論思想是采用了固定參考站網(wǎng)絡來合成“虛擬參考站”,使測區(qū)內(nèi)每個測量員都能使用,它能得到厘米級的精度,并大大增強系統(tǒng)的性能和可靠性。這種全新的RTK定位方法從根本上提高了作業(yè)效率和測量的質(zhì)量。它不再要求建立參考站,從而可以節(jié)省時間,也省去了購買另一臺參考站接收機的費用。在VRS網(wǎng)內(nèi),等于已經(jīng)建立了公用的控制點,因此不存在不精確的控制點所產(chǎn)生的誤差傳播。接收機初始化會更快,而且可以確信在得到結(jié)果之前所有的數(shù)據(jù)都進行了嚴格的質(zhì)量檢查。VRS技術(shù)的出現(xiàn),標志著高精度GPS的發(fā)展進入了一個新的階段。需要指出的是, GPS VRS網(wǎng)絡內(nèi)測得的點的精度均勻是相對的,當初始化完成后,如果保持衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤而不進行重新初始化,那么隨著距初始化時“虛擬參考站”的距離的增長,可靠性和可行性也隨之降低。因此在鐵路線狀測量時,當距離初始化時“虛擬參考站”達到一定限度時,應重新進行初始化。

參考文獻：

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[2] 張　瓊, 王建文。VRS技術(shù)原理及網(wǎng)絡RTK在城市規(guī)劃測量中的應用[M]63-65，測繪與空間地理信息，2008年8月，第31卷第4期

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