陸衛(wèi)東 ,洪春曉 , 周華明 ,陸 豪

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074）

傳統(tǒng)的RTK技術是對動態(tài)用戶進行實時相對定位的技術，是建立在流動站與基準站誤差強相關這一假設的基礎上的。我們在進行常規(guī)RTK測量時，基準站將自己獲得的載波相位觀測值，通過數據通信鏈實時發(fā)送給在基準站周圍游動的動態(tài)用戶。然而，當流動站與基準站之間的間距逐漸增加時，其誤差相關性就變得越來越差，導致其難以正確確定整周模糊度，從而無法獲得固定解。傳統(tǒng)的RTK技術采用無線電傳遞信號，距離過遠時流動站信號弱，而且有其他信號源的干擾，特別是山區(qū)及城區(qū)高大建筑的遮擋，根本無法接收到信號。為了獲得高精度定位且不受地形條件限制，利用現(xiàn)代計算機技術、數據通信和互聯(lián)網（LAN/WAN）技術組成的網絡RTK技術便誕生了。

1 CORS系統(tǒng)簡介

CORS系統(tǒng)是連續(xù)運行參考站（continuously operating reference stations）的簡稱。通過在目標區(qū)域內建立一定數量連續(xù)運行的永久性基準站，利用通信、計算機、衛(wèi)星定位等技術，由網絡互聯(lián)構成網絡化的GNSS參考站，從而向不同類型、不同需求、多層次、差別化的用戶實時自動提供經過檢驗的不同類型的觀測值、各種改正數、狀態(tài)等空間位置、時間信息的綜合服務；并逐漸發(fā)展成為城市空間數據服務的基礎設施，廣泛運用于國土測繪、地震地質災害監(jiān)測、導航安保監(jiān)控、城市建設規(guī)劃、氣象預報防災減災、農業(yè)精細化等領域。

2 HBCORS系統(tǒng)建設及特點

在湖北省境內，現(xiàn)有的CORS站是由不同部門和單位根據本行業(yè)需要建立的。其主要有武漢市勘測設計研究院于2005年建設的武漢城市CORS系統(tǒng)，該系統(tǒng)2008年擴容到鄂州，主要用于城市規(guī)劃、國土管理、市政建設測繪；武漢大學建設的主要用于教學科研的CORS系統(tǒng)以及省內宜昌、襄陽、荊門等市建設的小區(qū)域的參考站系統(tǒng)和獨立的基準站。這些或專業(yè)、或獨立的基準站，只能滿足某些特定的項目和小區(qū)域的需要。

這些小而散的獨立基準站，不僅設站條件、接收設備不一致，而且技術要求，精度標準也不同。湖北省級CORS系統(tǒng)要建成各地區(qū)、城市及專業(yè)級CORS的坐標參考框架，以保證全省范圍內采集的數據信息坐標系統(tǒng)的一致和數據共享，能提供最大范圍、功能最全、高精度的定位服務。因此，充分考慮區(qū)域可選、可升級的因素，在專業(yè)和地區(qū)級系統(tǒng)的基礎上，以更高一級的技術標準、服務類型、產品種類，進行升級互聯(lián)，經過一系列的實時定位精度、空間可用性、時間可用性及定位服務的時效性等測試后，形成省級CORS系統(tǒng)。

3 HBCORS與網絡RTK

HBCORS系統(tǒng)由散布在全省范圍內的基準參考站子網、系統(tǒng)控制中心、數據通信系統(tǒng)、用戶應用系統(tǒng)、用戶數據中心組成。工作流程如圖1所示，每個參考站之間和數據處理中心之間通過網絡連接，其工作流程是數據中心從參考站采集數據，經過參考站網的軟件處理，再向各個用戶自動提供數據服務。

網絡RTK也被稱為多參考站RTK，是建立在HBCORS系統(tǒng)基礎設施不斷完善的基礎上的。其系統(tǒng)服務技術主要可分為：虛擬參考站技術（VRS）、主輔站技術（MAX）和區(qū)域改正參數技術（FKP）。其中，VRS是最有發(fā)展前途的技術，目前國內很多地方，包括湖北省都是基于VRS技術建立了自己的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)。

圖1 CORS系統(tǒng)工作流程

VRS是目前應用比較廣泛的精確定位技術，跟常規(guī)RTK不同的是，各固定參考站不直接向移動用戶發(fā)送任何改正信息，而是將全部的原始數據經過數據通信線發(fā)給CORS控制中心。與此同時，外業(yè)測量用戶在工作前，先利用手機GSM的短信息功能向控制中心發(fā)送一個確認信息，也就是測量用戶即時的概略坐標。CORS控制中心接收到這個位置信息后，根據用戶位置，由CORS控制中心的計算機，自動選擇一組最佳的測量用戶附近的固定基準站，再根據這些參考站發(fā)來的信息，整體改正 GPS軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、電離層、大氣對流層和大氣折射等引起的誤差，再將高精度的差分信號傳回移動站。

VRS的工作流程通俗地講，就是利用分布野外的各基準站的坐標和實時觀測數據解算目標工作區(qū)域的實時誤差模型,再用一定的數學模型和流動站概略坐標,在待求點附近模擬出一個流動站的虛擬參考站的觀測數據,并建立觀測方程進行雙差處理，解算虛擬參考站至流動站間的超短基線，其間距可能只有幾米到幾十米。這個差分信號的效果，相當于在移動站附近生成了一個虛擬的參考基站，這個虛擬參考站的數據和流動站本身觀測數據進行差分計算，解決了常規(guī)RTK作業(yè)的距離限制和信號隨距離增加而減弱的問題，并能獲得高精度的數據成果。

4 網絡RTK技術在1∶10 000像控測量中的應用

4.1 像控點的布設

測區(qū)共分成17個區(qū)，在東邊丘陵、山地接合部，布設為1條單航帶，每隔8條基線布設1對高程點，共布設了6對12個平高點；測區(qū)其余部分布設為大小不等的16個區(qū)域，自西向東共布設7個標準區(qū)域，每個區(qū)域跨16條基線，旁向跨度均為6條基線，布點方案如圖2所示；其余為非標準區(qū)域，東邊部分區(qū)域跨6條基線，旁向跨度均為6條基線；西北角部分區(qū)域跨8條基線，旁向跨度均為3條基線，布點方案如圖3所示；根據本項目設計書的要求，每個區(qū)域均按周邊8點法布設平高點，周邊點均布出圖幅外，航線兩端的控制點左右偏離均不大于0.5條基線。為了保證成圖精度，在測區(qū)四周及中間航線布設了高程點，南北航線每隔4條基線布設了1個高程點，中間航線每隔4條基線布設了1個高程點，每條航線兩端均布設了高程點。

圖2 平地、丘陵地區(qū)布點示意圖

圖3 山地、高山地地區(qū)布點示意圖

4.2 觀測方法

所有平高點和高程點的野外施測均利用已建成的HBCORS系統(tǒng)網絡RTK方法測量。所用儀器為4臺套Trimble 5800 II單頻接收機，采用RTK作業(yè)模式。觀測前進行星歷預報，選取每天中的最佳時段進行觀測，每點觀測測回數均大于3次，每測回均對儀器進行初始化操作，數據采樣率均設為1 s，模糊置信度設為95%以上；控制點的平面收斂精度≤3 cm,高程精度收斂≤5 cm。觀測歷元數均為30,觀測值均在獲得網絡RTK固定解且收斂穩(wěn)定后開始記錄。

各次觀測均滿足下列要求：衛(wèi)星截止高度角≥15°，記錄采樣間隔為1 s，有效觀測衛(wèi)星數≥5 ，幾何衛(wèi)星強度精度因子PDOP≤4，觀測歷元≥30。

4.3 聯(lián)測已知點檢核情況

在測區(qū)的四周及中間聯(lián)測了8個已知點，分別為A720﹑B037﹑C047﹑D723(老蒼臺)﹑E796（耿集）﹑T096﹑F725和H120，平面等級為C級，1980年西安坐標系，3°帶成果，中央子午線111°，其中A720﹑B037﹑C047﹑D723﹑E796﹑F725和H120 七個點有水準高程，高程系統(tǒng)為1985國家高程基準，等級為三等，檢核精度均滿足要求。具體精度比較見表1。

表1 聯(lián)測已知點精度比較 /m

4.4 坐標數據精度分析

本測區(qū)GPS網為整體網，按E級網的標準構成，東部與航測遙感院接邊。由于航測遙感院采用的是靜態(tài)GPS測量，鑒于作業(yè)方法的不同，為增加可靠性和檢核兼容性，作業(yè)時聯(lián)（復）測了航測遙感院與我院測區(qū)結合部的3個同名像控點G485、P572和G460，檢核精度均滿足規(guī)范要求。具體精度比較見表2。

表2 聯(lián)測航測遙感院同期作業(yè)像控點的精度比較/m

5 網絡RTK系統(tǒng)的技術優(yōu)勢

在野外作業(yè)時，網絡RTK與常規(guī)的RTK相比，具有明顯的技術和科技優(yōu)勢，其主要表現(xiàn)為：

1）費用低，無需前期踏勘找起算點，節(jié)省了時間和人工成本，降低了前期費用。

2）效率高，不用顧及測區(qū)起算點的位置是否均勻和是否覆蓋測區(qū)，無需架設自己的參考站，省去了頻繁搬站的麻煩，減少了野外值守人員，節(jié)約了搬站和架設參考站的時間。

3）網絡覆蓋區(qū)域內精度均勻，由于不受距離限制，作業(yè)范圍更廣，避免了隨距離增大而精度降低的問題。

4）可靠性好、精度高，可以進行事后精密定位，精度可達mm級。

5）應用領域更為廣泛，可應用于城市規(guī)劃測量、城市管理、工程監(jiān)控、機械控制以及農業(yè)、氣象環(huán)境、生態(tài)保護等諸多領域。

6 結 語

HBCORS系統(tǒng)的建立，為湖北基礎測繪提供了一個即時、可靠的數字化空間參考站框架。基于HBCORS的網絡RTK技術，在小比例、大范圍、復雜地形地貌的控制測量中，充分發(fā)揮GPS相對定位的優(yōu)點，克服了常規(guī)RTK技術中單點定位精度呈線性衰減的不足，代以區(qū)域型的GPS網絡覆蓋（也就是多個連續(xù)運行GPS參考站網絡），進而確定一個地區(qū)的GPS模型誤差，經校正后大大提高了可靠性，使得有效作業(yè)范圍更大，工作效率更高，作業(yè)成本進一步降低。

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