本文選自國家級(jí)期刊《中國新通信》，《中國新通信》雜志是由工業(yè)和信息化部主管，電子工業(yè)出版社主辦，《中國新通信》雜志社編輯出版的信息通信技術(shù)專業(yè)期刊，原《中國數(shù)據(jù)通信》（月刊）。自 1999年創(chuàng)刊以來，受到了廣大讀者和作者的關(guān)心和支持，2005年被科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)評(píng)為優(yōu)秀期刊，于2006年1月改名為《中國新通信》。

　　摘要：具有實(shí)時(shí)定位服務(wù)功能的網(wǎng)絡(luò)GPSRTK定位服務(wù)系統(tǒng)是當(dāng)代GPS發(fā)展的熱點(diǎn)之一，由于網(wǎng)絡(luò)GPSRTK系統(tǒng)突破了常規(guī)GPS差分作業(yè)系統(tǒng)分散、相互獨(dú)立、臨時(shí)性基準(zhǔn)站頻繁設(shè)置等問題，在大型工程和城市建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)城城網(wǎng)上建立的現(xiàn)代化城市大地測量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，由衛(wèi)星跟蹤基準(zhǔn)站、系統(tǒng)控制中心、用戶數(shù)據(jù)中心、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等組成，可全天候的像用戶提供厘米級(jí)實(shí)時(shí)和快速定位，毫米級(jí)事后精密定位等服務(wù)。

　　關(guān)鍵詞：GPS,網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù),線路工程

　　網(wǎng)絡(luò)GPS一RTK即網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的簡稱。它是通過一臺(tái)基準(zhǔn)站和若干臺(tái)移動(dòng)站組成的測量系統(tǒng)，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間使用無線數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行連接。移動(dòng)站以基準(zhǔn)站的已知數(shù)據(jù)獲得改正參數(shù)，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)得到測量數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站同時(shí)又把測量修正參數(shù)通過無線數(shù)據(jù)鏈傳送給移動(dòng)站，使移動(dòng)站測量數(shù)據(jù)得到改正而獲得所需要的測量成果，這樣移動(dòng)站就可以實(shí)時(shí)、方便、快捷的進(jìn)行各種測量工作。GPSRTK數(shù)據(jù)處理實(shí)際上是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的單基線處理過程。

　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)(RTK),具有觀測速度快、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)。它是由一臺(tái)基準(zhǔn)站、多臺(tái)流動(dòng)站組成,通過數(shù)據(jù)鏈接成一個(gè)有機(jī)的整體。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，人們對快速高精度位置信息的需求也日益強(qiáng)烈。而目前使用最為廣泛的高精度定位技術(shù)就是RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位：Real-TimeKinematic)，這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

　　高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)的關(guān)鍵在于使用了GPS的載波相位觀測量并利用了參考站的移動(dòng)站之間觀測誤差的空間相關(guān)性，通過差分的方式出去移動(dòng)站觀測數(shù)據(jù)中的大部分誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度（分米甚至厘米級(jí)）的定位，它是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)站接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到幾秒鐘。流動(dòng)站處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持四個(gè)以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。

　　RTK技術(shù)在應(yīng)用中遇到的最大問題就是參考站校正數(shù)據(jù)的有效作用距離。GPS誤差的空間相關(guān)性隨參考站和移動(dòng)站距離的增加而逐漸失去線性，因此在較長距離下(單頻>10km，雙頻>30km)，經(jīng)過差分處理后的用戶數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測誤差，從而導(dǎo)致定位精度的降低和無法解算載波相位的整周模糊。所以，為了保證得到滿意的定位精度，傳統(tǒng)的單機(jī)RTK的作業(yè)距離都非常有限。

　　為了克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷，在20世紀(jì)90年代中期，人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，線性衰減的單點(diǎn)GPS誤差模型被區(qū)域型的GPS網(wǎng)絡(luò)誤差模型所取代，即用多個(gè)參考站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)一個(gè)地區(qū)的GPS誤差模型，并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的用戶提供校正數(shù)據(jù)。而用戶收到的也不是某個(gè)實(shí)際參考站的觀測數(shù)據(jù)，而是一個(gè)虛擬參考站的數(shù)據(jù)，和距離自己位置較近的某個(gè)參考網(wǎng)格的校正數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)又被稱為虛擬參考站技術(shù)(VirtualReference)。

　　RTK技術(shù)的迅速發(fā)展使其在實(shí)際生活中得到了廣泛的推廣及應(yīng)用。傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要求點(diǎn)間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)、偽動(dòng)態(tài)方法，在外業(yè)測設(shè)過程中不能實(shí)時(shí)知道定位精度，如果測設(shè)完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進(jìn)行控制測量，能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，如果點(diǎn)位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把RTK用于公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大大提高工作效率，測一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。

　　網(wǎng)絡(luò)GPS-RTK在運(yùn)用時(shí)，基準(zhǔn)站把接收到的偽距、載波相位觀測值和基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、天線高等數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳送到流動(dòng)站;流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí),也接收基準(zhǔn)站傳送的觀測數(shù)據(jù),在流動(dòng)站完成初始化后,把接收到的基準(zhǔn)站信息傳到控制器內(nèi),并將基準(zhǔn)站的載波信號(hào)與接收到的載波觀測信號(hào)進(jìn)行差分處理,即可實(shí)現(xiàn)求得兩站之間的基線值,經(jīng)過點(diǎn)校正,求出GPS坐標(biāo)系統(tǒng)與地面控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù),實(shí)時(shí)求得實(shí)用的測點(diǎn)坐標(biāo)。為了對RTK在線路工程測量中的應(yīng)用可行性進(jìn)行檢驗(yàn),我們應(yīng)用Trimble5700雙頻GPS接收機(jī),采用RTK測量方式測設(shè)了一段緩和曲線。測區(qū)屬丘陵地區(qū),平均高程150m。緩和曲線過去通常采用全站儀和常規(guī)儀器進(jìn)行測設(shè),考慮到RTK的優(yōu)點(diǎn),本文采用其進(jìn)行緩和曲線的測設(shè)。實(shí)踐結(jié)果表明:縱向偏差滿足1/2000精度要求,橫向偏差小于0.1m。與全站儀進(jìn)行比較,明顯看出RTK完全可以滿足工程要求,并具有速度快、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)。

　　下面我們通過兩個(gè)個(gè)GRS一RTK作業(yè)應(yīng)用實(shí)例可進(jìn)一步了解該項(xiàng)技術(shù)在線路等工程測量中的運(yùn)用。

　　1、碎部測量

　　2001年某研究院處承接了鷓鴣山隧道工程西洞口1:500新增地形圖補(bǔ)測工作。由于測區(qū)海拔3500米，地形非常復(fù)雜，植被茂密，通視條件差，若用常規(guī)的測量方法是不可能在短時(shí)間內(nèi)完成高精度的測圖工作的。他們采用了RTK技術(shù)共計(jì)4人（基準(zhǔn)站1個(gè)，流動(dòng)站3個(gè)），用了三天時(shí)間完成了2.5平方千米的1:500地形圖測量工作，為整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作順利完成提供了保證。在測圖工作中他們用RTK對部分路線控制樁進(jìn)行檢測。精度統(tǒng)計(jì)如表1。

　　以上數(shù)據(jù)表明用GPSRTK測量能夠獲得較高精度，完全滿足1:500地形圖測圖需求。

　　2、中樁放樣

　　2001年3月洛湛鐵路湖南境內(nèi)某段中樁放樣。該項(xiàng)目為改線中樁測量，共計(jì)5段，最長段為17公里，最短段為8公里。若用常規(guī)測量方法還需敷設(shè)5條附合導(dǎo)線，按1組5人，則最少需要40個(gè)組天。我們采用RTK技術(shù)，作業(yè)中基準(zhǔn)站1人，流動(dòng)站3人，共用15天就完成全部放樣工作。在放樣中，我們對改線段起終端部分控制樁均進(jìn)行了復(fù)測。經(jīng)檢查，RTK放樣精度能滿足《新建鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101一99）中中樁放樣精度限差要求。

　　由此可見，RTK技術(shù)是GPS發(fā)展的最新成果較之常規(guī)測量有明顯優(yōu)勢。RTK作業(yè)觀測精度高且誤差均勻，可實(shí)時(shí)知道觀測結(jié)果和觀測精度，作業(yè)誤差相互獨(dú)立，不積累，不傳遞。RTK作業(yè)以其高效率還可廣泛應(yīng)用于航測外控，鐵路、公路、電力的勘測設(shè)計(jì)和施工放樣以及石油勘探、水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域，將在測繪工作中起到越來越不可替代的作用。因此，我們應(yīng)不斷繼續(xù)研究發(fā)展RTK技術(shù)，使其得到更為廣泛的應(yīng)用。

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