□ 班國慶

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

山西省VRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在地籍控制測量中的應(yīng)用

□ 班國慶

（山西省測繪工程院，山西太原030002）

VRS（Virtual Reference Station）英文意思就是虛擬參考站，是網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)其中的一種。本文主要簡單的闡述了VRS系統(tǒng)的組成、工作原理和流程，最后以VRS技術(shù)在山西晉中梅苑山莊地籍控制測量中的應(yīng)用為例。測量結(jié)果表明，利用VRS技術(shù)布設(shè)圖根控制點(diǎn)就變得像開啟接收機(jī)一樣簡單自如，到達(dá)一個控制點(diǎn)上只需幾秒鐘的初始化時間，就能獲得高精度的測量結(jié)果，而且精度均勻，不像常規(guī)RTK一樣受距離遠(yuǎn)近和基準(zhǔn)站遷移過程的影響。

VRS技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)RTK；虛擬基準(zhǔn)站；地籍測量

1.引言

山西省VRS基站網(wǎng)的建立構(gòu)建了山西省新一代基礎(chǔ)測繪平臺，對促進(jìn)“數(shù)字山西“建設(shè)具有重要的作用。在基站網(wǎng)建成后如何擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域是重要的研究內(nèi)容。

VRS（Virtual Reference Station)技術(shù)集成了GPS技術(shù)、Internet技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)于一體的新型網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，它憑借固定連續(xù)運(yùn)行參考站上的數(shù)據(jù)對作業(yè)區(qū)域內(nèi)的誤差進(jìn)行模型化統(tǒng)一處理和分析，使該模型生成一個靠近流動站用戶附近的“虛擬”基準(zhǔn)站，它能向流動站接收機(jī)提供“本地”基準(zhǔn)站信息和RTK標(biāo)準(zhǔn)格式的差分改正信息。除此之外，更重要的是，這些測量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)的RTK更為可靠，因為VRS系統(tǒng)具有獨(dú)特的“容錯”功能，即便某一個參考站數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，中央服務(wù)器會自動將其從網(wǎng)絡(luò)中剔除，并用其它參考站的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而確保了流動用戶的定位精度和成果的可靠性。

2.VRS系統(tǒng)組成部分以及工作原理

2.1 VRS系統(tǒng)組成

網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用實例，它由固定連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)、系統(tǒng)控制中心、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和用戶服務(wù)系統(tǒng)組成。如圖2所示，各個組成部分的功能如下：

圖2 網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)圖

（1）固定連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)。它可以包括若干個基準(zhǔn)站，每個基準(zhǔn)站上有雙頻全波長GNSS接收機(jī)、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、氣象設(shè)備及防雷設(shè)施等。參考站站點(diǎn)的精確坐標(biāo)一般可采用長時間GNSS靜態(tài)相對定位等方法確定。參考站上的GNSS接收機(jī)按設(shè)定的采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通信鏈實時將觀測數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)控制中心。

（2）系統(tǒng)控制中心。它是整個VRS系統(tǒng)的核心，內(nèi)部組成也最為復(fù)雜，中心由計算機(jī)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等組成，與各基準(zhǔn)站之間依靠SDH專線或PSTN的方式相連。我們可以簡單地將控制看作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中心?？刂浦行木哂袛?shù)據(jù)處理、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理和用戶管理的功能。

（3）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和用戶部分。數(shù)據(jù)處理中心實時接收來自流動站的服務(wù)請求和接收流動站發(fā)送過來的概略位置，得到經(jīng)過控制中心改正后的NMEA信息數(shù)據(jù)。

2.2 VRS系統(tǒng)工作原理及流程

（1）VRS系統(tǒng)工作原理

虛擬參考站技術(shù)是多參考站載波相位定位技術(shù)的一種。其原理是在用戶流動站附近建立一個虛擬的參考站，并根據(jù)周圍各網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有參考站的實際觀測值計算出該虛擬參考站上的虛擬觀測值。從用戶角度分析，上述原理相當(dāng)于為該流動站生成一個“虛擬的基準(zhǔn)站”。然后再生成一組標(biāo)準(zhǔn)格式的改正信息，這些信息可以通過蜂窩通訊設(shè)備由控制中心傳送給流動站，就像基準(zhǔn)站在身邊一樣。

（2）VRS系統(tǒng)工作流程

圖1為VRS系統(tǒng)的作業(yè)流程示意圖，其工作流程如下：

圖1 VRS作業(yè)流程圖

1）VRS用戶通過RTCM數(shù)據(jù)傳輸格式，把數(shù)據(jù)源源不斷地傳輸?shù)娇刂浦行?，系統(tǒng)完成流動用戶區(qū)域內(nèi)所有基準(zhǔn)站的信息融合并將誤差模型化；

2）流動站用戶在測區(qū)作業(yè)的時候，先將測量點(diǎn)的概略位置發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制中心，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制中心根據(jù)該點(diǎn)的概略位置形成虛擬參考站觀測值，并回傳給VRS用戶；

3）流動站用戶通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站網(wǎng)的數(shù)據(jù)，流動站本身還觀測GPS數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)差分觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，只要能保證至少四顆以上衛(wèi)星相對觀測值得跟蹤和必需的幾何圖形，流動站就可以得到高精度的定位結(jié)果。

3.實例應(yīng)用

VRS系統(tǒng)與常規(guī)的RTK作業(yè)方式相比優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：擴(kuò)大了RTK使用信號覆蓋范圍、降低了作業(yè)成本、提高了定位精度、確保了成果的可靠性、減少了用戶測量的等待時間、提高了工作效率，更重要的是解決了常規(guī)RTK作業(yè)受距離限制的問題。下面以VRS技術(shù)在山西晉中梅苑山莊地籍控制測量中的應(yīng)用為例。

3.1作業(yè)前準(zhǔn)備事項

在進(jìn)行室外作業(yè)前，需要對GPS手簿進(jìn)行設(shè)置，如PDOP值小于3、平面坐標(biāo)1.5cm、高程2.5cm等，如果測區(qū)有三個或三個以上的已知點(diǎn)，在手簿中輸入這些點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)和當(dāng)?shù)匾阎鴺?biāo)，進(jìn)行工地坐標(biāo)校正。

流動站電臺以及流動站選項；打開藍(lán)牙連接接收機(jī)，再進(jìn)行GPRS連接，如山西VRS有專網(wǎng)和公網(wǎng)兩種設(shè)置，主要是進(jìn)行IP地址的設(shè)置，設(shè)置完畢后進(jìn)入測量菜單便可以進(jìn)行圖根或碎部點(diǎn)的采集。

3.2圖根控制點(diǎn)測量

VRS技術(shù)的測量精度目前能達(dá)到1~2厘米，完全可以滿足地籍測量中圖根控制測量和地形要素采集的要求。

對于控制測量（圖根點(diǎn)），網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)要求如下：

（1）使用雙頻RTK接收機(jī)及通訊模塊，實際圖根點(diǎn)測量儀器采用Trimble R8 GNSS雙頻機(jī)；

（2）使用三腳架或三腳對中桿，正確量取天線高；

（3）衛(wèi)星圖形強(qiáng)度因子PDOP<3；

（4）通訊延遲<3秒，可靠性100%；

（5）固定解收斂精度：平面<1.5cm；高程<2.5cm；

（6）觀測與記錄方式：滿足上述條件下測量3測回。在待測點(diǎn)上得到固定解且需要收斂精度穩(wěn)定2-5秒后，開始記錄結(jié)果，每測回測量三個值，測量設(shè)置為10個歷元；

（7）測回內(nèi)三次測量值較差需滿足：平面<1cm，高程<3cm，該測回結(jié)果為三次測量值的平均值，否則該測回作廢。測回間較差需滿足：平面<2cm，高程<3cm，該點(diǎn)測量結(jié)果為三次測回平均值，否則需補(bǔ)測測回。

表1為此次圖根控制點(diǎn)部分成果（外業(yè)WGS84成果轉(zhuǎn)換成西安80成果，為了保密平面成果進(jìn)行整體平移）。

通過以上測回之間數(shù)據(jù)的比較和分析可以看出，采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行圖根控制測量完全可以達(dá)到《城市測量規(guī)范》中的精度要求。

4.結(jié)論

VRS技術(shù)的應(yīng)用解決了常規(guī)RTK技術(shù)受距離限制等缺陷問題。隨著VRS技術(shù)、大地水準(zhǔn)面精化水平的進(jìn)一步提高和CGCS2000國家大地坐標(biāo)系的運(yùn)用，只要解決好與現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料的銜接問題，VRS技術(shù)完全可以取代傳統(tǒng)的RTK測量，并可能替代部分高等級的控制網(wǎng)，VRS基站網(wǎng)的建成能使更多的部門和更多的人使用GPS高精度服務(wù)，它必將在城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

表1 圖根控制點(diǎn)部分成果

【1】上海市測繪院.基于Internet的網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)[J].2006.

【2】楊小軍，周樂韜，黃丁發(fā)等.利用多基站網(wǎng)絡(luò)生成VRS/RTK差分改正信息的方法研究[J].地理信息世界2005（01）.

【3】楊洋.虛擬參考站（VRS）技術(shù)及其精度評定[D].西南交通大學(xué)，2007.

班國慶（1973年——），男，山西省測繪工程院三分院副分院長，主要從事地籍測量、控制測量工作。

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2095-7319（2014）03-0049-04