王洋

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的物理測(cè)量領(lǐng)域已由原來(lái)的手工水平測(cè)量?jī)x向自動(dòng)水平測(cè)量、經(jīng)緯儀、現(xiàn)代全站儀和GPS定位系統(tǒng)以及RTK技術(shù)的轉(zhuǎn)變，反映了物探測(cè)量行業(yè)的發(fā)展。本文在對(duì)虛擬參考站VRS波束測(cè)量的專(zhuān)業(yè)觀點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，闡述虛擬基準(zhǔn)站技術(shù)在城市物理測(cè)量中的應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬參考站技術(shù);物探測(cè)量;應(yīng)用

工程測(cè)量中虛擬基準(zhǔn)站的誕生，使先進(jìn)的GPS技術(shù)在技術(shù)上獲得了更多的創(chuàng)新。具體地反映了GPS網(wǎng)絡(luò)RTK在實(shí)際應(yīng)用中的分散性狀況，虛擬基準(zhǔn)站的出現(xiàn)可以使RTV技術(shù)的精度得到提高，使水位和水質(zhì)的測(cè)量進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。從技術(shù)角度來(lái)看，虛擬基準(zhǔn)站不僅提高了測(cè)量和定位的精度，而且拓寬了全球定位系統(tǒng)技術(shù)的范圍和工作范圍，大大提高了工程測(cè)量的精確性和可靠性。目前，我國(guó)一些城市已經(jīng)建立了GPSVRS網(wǎng)絡(luò)，并在一定程度上得到了完善，在工程測(cè)量中起著重要的作用。

一、虛擬參考站的構(gòu)成

（一）VRS系統(tǒng)

一般而言，VRS由控制中心、固定基準(zhǔn)站和接收站三部分組成，在工程測(cè)量中發(fā)揮著重要作用。VRS系統(tǒng)控制中心是系統(tǒng)的核心部分，在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。它不僅是通信的控制手段，也是數(shù)據(jù)分析和處理的核心?？刂浦行耐ㄟ^(guò)具有傳輸能力的線路，如光纖電纜、電話線或其他傳輸介質(zhì)，與系統(tǒng)中的所有非移動(dòng)基準(zhǔn)站建立通信聯(lián)系，這可以為其隨后的控制提供依據(jù);另一方面，甚小孔徑終端控制中心使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，例如電信網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或連接網(wǎng)絡(luò)，然后與實(shí)際運(yùn)行線路上的非固定用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并從中獲得用戶的信息和控制指令。一般而言，甚小口徑終端控制中心主要依靠計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并在GPS-NET核心控制軟件的幫助下，將兩個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)處理其相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理軟件中，供控制中心處理和發(fā)送信息之用。第二，VRS系統(tǒng)的固定基準(zhǔn)站是一個(gè)具有信息傳輸和臨時(shí)存儲(chǔ)功能的單站。因此，在實(shí)踐中也可以稱(chēng)之為車(chē)站。根據(jù)我國(guó)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，站與站之間的距離最長(zhǎng)可達(dá)70公里。與傳統(tǒng)的GPS網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)站相比，它比原站高3倍以上，測(cè)量結(jié)果精度不低于原站。VRS固定基準(zhǔn)臺(tái)站通過(guò)一條通信線路與控制中心相連接，從而能夠通過(guò)臺(tái)站的遠(yuǎn)程功能實(shí)時(shí)傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)，供控制中心處理。第三，服務(wù)接收部分主要用于接收各種處理過(guò)的信息數(shù)據(jù)，如基本地理信息、通過(guò)控制中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)等。一般接收部分可根據(jù)實(shí)際需要，例如飛機(jī)、農(nóng)業(yè)和挖掘機(jī)，安裝在移動(dòng)載體上，并通過(guò)非有線通信傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器的無(wú)線傳輸中。一般來(lái)說(shuō)，服務(wù)接收部分可以由測(cè)量員攜帶在身體上接收相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。準(zhǔn)確地說(shuō)，接收端側(cè)重于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的作用，將其初始坐標(biāo)傳輸?shù)娇刂浦行?，然后接收者通過(guò)接收函數(shù)接收來(lái)自指揮中心的差分信號(hào)，從中獲取基礎(chǔ)的精確位置信號(hào)。

（二）原理

甚小孔徑終端技術(shù)的運(yùn)作方式是將一個(gè)全球定位系統(tǒng)接收器放在一個(gè)非常高的基準(zhǔn)臺(tái)站的頂部，對(duì)所有觀測(cè)到的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并通過(guò)無(wú)線電向有關(guān)設(shè)備傳輸觀測(cè)和接收的信號(hào)，以便傳輸?shù)揭苿?dòng)中心。這樣，安裝在空間站的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)接收來(lái)自基準(zhǔn)臺(tái)站的數(shù)據(jù)，并根據(jù)其最初全球定位系統(tǒng)定位確定準(zhǔn)確的位置和三維坐標(biāo)。

二、VRS技術(shù)于城區(qū)物探測(cè)量中的運(yùn)用

（一）城區(qū)建筑物對(duì)物探測(cè)量的影響

GPS信號(hào)主要受到各種建筑物和大功率發(fā)射機(jī)的影響。地球物理勘探在特定城市地區(qū)的有限重點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：與靜態(tài)全球定位系統(tǒng)制圖一樣，RTK測(cè)量也受到衛(wèi)星信號(hào)的限制。RTK的初始化過(guò)程需要5顆以上的衛(wèi)星。在城市高樓區(qū)以及衛(wèi)星接收較差的其他地區(qū)，存在一種無(wú)法初始化或固定的現(xiàn)象。RTK監(jiān)測(cè)成功與否的關(guān)鍵是基站信號(hào)能否持續(xù)穩(wěn)定。在城市地區(qū)，由于高層建筑和其他無(wú)線電波的堵塞，移動(dòng)電臺(tái)往往不能接收來(lái)自基準(zhǔn)站的信號(hào)，這使得RTK測(cè)量無(wú)法順利進(jìn)行。第一，大功率發(fā)射器的影響。除了間隔發(fā)射機(jī)200米以外，還利用甚小口徑終端技術(shù)測(cè)量了兩點(diǎn)，并安裝了一個(gè)總站，以繪制在地圖上標(biāo)出的各點(diǎn)。然后從距離到接近點(diǎn)測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大功率發(fā)射機(jī)對(duì)RTK有很大影響，其影響范圍為大容量發(fā)射臺(tái)中點(diǎn)的一個(gè)圓，可以達(dá)到分米級(jí)的水平。第二，大型建筑結(jié)構(gòu)影響。除了50米的大型建筑結(jié)構(gòu)外，還使用甚高分辨率輻射計(jì)測(cè)量了兩個(gè)點(diǎn)，地圖上的標(biāo)記點(diǎn)是用一個(gè)總臺(tái)站儀器繪制的。然后從遠(yuǎn)處測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。在這兩座大型建筑結(jié)構(gòu)之間，每一個(gè)點(diǎn)都用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，在空地上安裝了一個(gè)總站，測(cè)量了坐標(biāo)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)表明，在衛(wèi)星數(shù)量足夠的情況下，大多數(shù)定位結(jié)果不受多路徑干擾，即衛(wèi)星數(shù)滿足5顆時(shí)，可以有效地處理多路徑效益，從而使檢測(cè)結(jié)果的精度提高。

（二）城區(qū)物探測(cè)量

城市地區(qū)地球物理勘測(cè)的最大障礙，即城市內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)，不僅是要減少對(duì)城市設(shè)施的破壞，而且要確保有效的地震信息。因此，城市中各種設(shè)施的布局對(duì)初始標(biāo)定是至關(guān)重要的。在缺乏更準(zhǔn)確的地形信息的情況下，繪制城市地區(qū)主要設(shè)施的地圖特別重要。首先，直接測(cè)量。對(duì)于一般建筑，可以直接通過(guò)提高天線的高度來(lái)測(cè)量。對(duì)于易于攀爬的高層建筑結(jié)構(gòu)，如果頂部平坦，測(cè)量簡(jiǎn)單，可直接測(cè)量。對(duì)于傳統(tǒng)的高層建筑結(jié)構(gòu)，還可以擴(kuò)展GPS天線桿的尺寸，直接垂直檢測(cè)棒材。第二使用解析法測(cè)量。這一測(cè)量方式主要使用五點(diǎn)法測(cè)繪、內(nèi)切圓法測(cè)繪以及交會(huì)法測(cè)定。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，VRS技術(shù)在物探測(cè)量中的應(yīng)用對(duì)提高物探測(cè)量的效率和質(zhì)量起著重要的作用。雖然GPSRTK技術(shù)已用于準(zhǔn)確地傳送和定位信息，但由于研究時(shí)間短，不可避免地存在一些缺陷。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)VRS技術(shù)，為物探測(cè)量工程的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)其健康發(fā)展。

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