摘 要:GPS網(wǎng)絡RTK技術的優(yōu)勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。這也是CPS網(wǎng)絡RTK技術能夠很快發(fā)展的原因之一。本文基于筆者多年從事控制測量的相關工作經(jīng)驗，以筆者參與的上海某工程測量為案例，研究探討了GPS網(wǎng)絡RTK用于圖根控制測量及精度分析的方法，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:GPS RTK 圖根控制測量 精度分析 靜態(tài)GPS

中圖分類號:TB22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0135-02

1 常規(guī)RTK與網(wǎng)絡RTK對比

人們對GPS的應用不僅局限于平面定位方面，而且深入到高程領域。常規(guī)RTK(GPS載波相位實時差分技術)定位技術是差分GPS技術的一種應用。隨著OTF技術的日益成熟，整周模糊度能夠在很短的時間內(nèi)被精確確定，從而保證了RTK能夠在動態(tài)環(huán)境下，獲得cm級甚至mm級的水平定位精度和cm級的高程定位精度。然而隨著流動站和基準站間間距的增加，這種誤差相關性將變得越來越差。軌道偏差項，電離層延遲的殘余誤差項和對流層延遲的殘余誤差項都將迅速增加，從而導致難以正確確定整周模糊度，無法獲得固定解;定位精度迅速下降，當流動站和基準站間的距離大于50km時，常規(guī)RTK的單歷元解一般只能達到分米級的精度。在這種情況下為了獲得高精度的定位結果就必須采取一些特殊的方法和措施，于是網(wǎng)絡RTK技術便應運而生了。

GPS網(wǎng)絡RTK技術的基本原理就是:在一個較為廣闊的區(qū)域均勻、稀疏的布設若干個(一般至少3個)固定觀測站(稱為基準站)，構成一個基準站網(wǎng)，并以這些基準站中的一個或多個為基準，計算和播發(fā)改正信息，對該地區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星定位用戶進行實時改正。其原理借鑒了廣域差分GPS(Wide Area DGPS，即WADGPS)和具有多個基準站的局域差分GPS(Local Area DGPS，即LADGPS)的基本原理和方法。廣域差分GPS采用誤差分離技術，將GPS定位中的主要誤差源分別加以“模型化”，把偽距誤差分離為衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差和電離層誤差，并產(chǎn)生相應的改正數(shù)。用戶利用廣域差分改正數(shù)改正GPS偽距誤差，以提高導航定位的精度。

GPS網(wǎng)絡RTK技術的優(yōu)勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。這也是CPS網(wǎng)絡RTK技術能夠很快發(fā)展的原因之一。

2 GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)的構成

2.1 GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)的工作過程

首先要在一定的區(qū)域(如一個國家、一個城市或者一個地區(qū))建立永久性的連續(xù)運行GPS參考站，通過網(wǎng)絡技術(Internet)把它們連接到控制中心，控制中心接收和處理所有參考站的原始觀測值，整體平差，消除和減弱軌道誤差、電離層和對流層影響以及周跳，建立改正數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)庫。用戶在作業(yè)過程中，不需要建立基準站，通過無線網(wǎng)絡或移動網(wǎng)絡等方式訪問控制中心，并把自己的初始位置信息發(fā)給控制中心?？刂浦行母鶕?jù)用戶的位置，計算出流動站處的觀測值改正數(shù)，并通過控制中心播發(fā)給流動站用戶。用戶根據(jù)控制中心播發(fā)的改正數(shù)信息，就可以求得流動站處的精確坐標信息。

根據(jù)上述的GPS網(wǎng)絡RTK的工作過程，很明顯，一個完整的GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)至少包括了四個部分:基準站網(wǎng)，數(shù)據(jù)處理中心(或控制中心)，數(shù)據(jù)通信線路以及用戶部分。每個組成部分都有它不可替代的作用，也與其它部分相互聯(lián)系，相互依存。

2.2 GPS網(wǎng)絡RTR系統(tǒng)的組成

GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)有4個基本的組成部分:基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心(控制中心)、數(shù)據(jù)通信線路和用戶部分。其中最核心的就是數(shù)據(jù)處理中心或者控制中心，它包括了GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸、接收、轉(zhuǎn)換、處理、發(fā)送等重要任務?；鶞收揪W(wǎng)是由固定的基準站組成的網(wǎng)絡，一般一個完整的GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)至少有3個固定的己知基準控制點(標準的是6個)。數(shù)據(jù)處理中心也稱為控制中心，是整個GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)的核心部分，由GPS網(wǎng)絡RTK軟件、計算機、路由器和通訊服務器組成。數(shù)據(jù)通信線路是整個系統(tǒng)中不可缺少的部分，它擔負著聯(lián)系控制中心與基準站和流動站的重大任務。用戶部分也就是流動站部分，由GPS接收機、移動電話和調(diào)制解調(diào)器等構成。接收機通過無線網(wǎng)絡將自己初始位置發(fā)給控制中心，并接收控制中心的差分信號，生成厘米級的位置信息。這也是GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)最終要得到的結果。

以上是GPS網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)四個基本組成部分的簡單介紹，它們構成了整個系統(tǒng)的框架和靈魂。

3 GPS網(wǎng)絡RTK技術圖根控制測量

3.1 圖根控制的技術要求

圖根控制點即是直接供測圖使用的控制點，簡稱圖根點。測定圖根點位置的工作，稱為圖根控制測量。中等城市一般以四等網(wǎng)作為首級控制網(wǎng)。在測圖中，要求首級圖根點相對于起算三角點的點位誤差，在圖上應不超過±lmm，相對于地面點的點位誤差則不超過±0.1Nmm(N為測圖比例尺分母)。而圖根點對于國家三角點的相對誤差，又受圖根點誤差和國家三角點誤差的共同影響，為使國家三角點的誤差影響可以忽略不計，應使相鄰國家三角點的點位誤差小于(1/3)×0.1Nmm。據(jù)此可得出不同比例尺測圖對相鄰三角點點位的精度要求。

根據(jù)《城市測量規(guī)范》，圖根控制網(wǎng)中圖根點高程中誤差不得大于測圖基本等高距的1/10，1/500的等高距為0.5m，1/1000的等高距為0.5m或lm，隨著比例尺的減少，等高距可相應的加大。

我們此次測量的基準點選的是靜態(tài)GPS點，其點位精度是遠高于國家四等控制網(wǎng)的精度的，所以采用上面的技術要求是可以對我們的測量點作控制的。

3.2 控制測量實施

下面以上海某工程圖根控制測量實施為研究背景，分析圖根控制測量的實施步驟。

3.2.1 控制網(wǎng)布設及精度測試

以已知點G3為基準站:

(1)分別在已知點G2，G4，G5上進行連續(xù)10min的RTK觀測，計算各點的點位精度;(2)將G2，G4，G5連成三角形，形成一三角網(wǎng)，對測量數(shù)據(jù)進行角度，邊長以及坐標的比較，最后參照圖根控制的技術要求評定成果;(3)在GX、GY、GA、GZ四個未知點上各進行5min的測量，與已知點形成一導線，并與全站儀三聯(lián)腳架法測得的成果進行比較，檢驗其精確度，看RTK可否代替導線測量。通過(1)，(2)，(3)判斷RTK可否代替常規(guī)測量方法進行圖根控制測量;(4)在信號差的地方選一點CESHI點，進行5min的連續(xù)觀測，計算點位精度，評定測量結果，看其精度是否滿足圖根控制要求;(5)將觀測時間分成3min，5min，8min，10min四個時間段，分別計算其點位精度，并比較找出實用的觀測時間;(6)分別采樣，采樣率分別是3s和5s的觀測數(shù)據(jù)，比較其精度，找出實用的采樣歷元。

3.2.2 測量實施

(1)儀器:此次采用的RTK測量系統(tǒng)由一套基準站和兩套流動站組成?；鶞收局饕?南方測繪公司生產(chǎn)的S5基準站一套。每套流動站主要包括:南方S82接收機及手簿。

(2)過程:

啟動基準站，確認基準站工作正常，測試網(wǎng)絡通信是否正常;連接好流動站儀器，用手薄設置好流動站信息。準備就緒后開始測量;啟動連續(xù)測量模式，設置記錄間隔為5S，測最直至任務完成;④重新設置記錄間隔為3S，進行若干點的測量;RTK測量完成后，用全站儀在其中幾點上進行一附合導線的觀測;數(shù)據(jù)處理。

4 精度分析

mx，my，mh為各方向的點位中誤差，mo為總的平面點位中誤差，△X，△Y，△H為測量值與已知坐標的偏差(下同)。

我們可以看出，絕大多數(shù)的方向測量中誤差都在lcm 以內(nèi)，X方向最大誤差為0.0120，只有一個超出1cm;Y方向最大誤差為0.0112，有兩個超過lcm。總的平面點位中誤差在2cm以內(nèi)，最大為0.0164.CESHI點是我們特意選取的測量環(huán)境比較差的測試點，其觀測誤差與其他相比大了許多，但根據(jù)圖根控制測量的技術要求，其仍然滿足1/50。圖幅圖根控制的精度要求。

G2，G4，G5為已知點，RTK的測量較差中X和Y方向符合的比較好，滿足1/500控制的要求，而高程的測量有一些稍稍的偏出，允許值是5cm，這也是與RTK自身的作業(yè)模式有關的。它要求大地高到海拔高的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國的高程異常圖在有些地區(qū)存在較大誤差，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的精度也不均勻，這是所測高程出現(xiàn)大偏差的一個原因。其次我們的測量環(huán)境也是出現(xiàn)偏差的一個因素。如果提供一個好的測量條件，加上適當?shù)母叱绦拚诟叱谭矫鎽撘部蛇_到要求。

參考文獻

[1] 董平，吳成云.GPS RTK技術在大比例尺地形測圖圖根控制測量中的應用與探討[J].科技資訊，2008(2).

[2] 楊慶文，姚排，梁作平.RTK技術在地形測量中的應用[J].吉林地質(zhì)，2005(4).