论在测量工程中如何利用虚拟参考站技术

【摘 要】虚拟参考站的出现是GPS 定位技术的又一次比较大的技术突破，在工程测量中的使用效果更加显著，标志着高精度GPS 的发展进人了一个新阶段。本文在分析了网络RTK 技术的工作原理基础上，针对实际在建筑工程施工测量中的应用做了几点介绍。在工程使用中，要结合实际情况与科学知识，制定适合的使用方案，进而提高工作效率。

【关键词】虚拟参考站；工程测量；VRS

现代虚拟参考站技术VRS（Virtual Reference Stations）的诞生，使测量员一进入测区的任何一点就能立即开始GPS高精度实时动态RTK测量，这是一种新型高科技技术，这种技术的研究和开发有利于加快工程建设的发展。这一创新的定位理论思想是采用了固定参考站网络来合成“虚拟参考站”。其最大的优势在于它不再要求用户建立自己的参考站，从而可以节省时间，也节约了投资。

1 虚拟参考站技术概述

1、虚拟参考站技术

虚拟参考站技术是网络RTK技术中的一种，其基本原理是在三个或更多参考站覆盖范围内（参考站间距离可达到50~70Km），流动站首先进行任意单点定位确定一个概约坐标，这是至关重要的一点，然后通过无线网络将该坐标发送至VRS数据处理中心。处理中心的作用是处理原始观测数据，通过计算机技术，直接计算出各参考站的各种偏差改正。如轨道偏差、多路径效应等，这种技术的使用大大减少测量的误差，并且保证测量数据准确，优势明显，误差模型如下：

①含l个高程因子的三参平面拟合模型

（HlQM3）

dT=a0+alx+a2y+a3h（h为测站高程）既顾及对流层随平面位置的线性变化又考虑对流层随高程的线性变化。

②含1个高程因子的四参曲面拟合模型

（HlQM4）

dT=a0+alx+a2y+a3xy+a4h

相对传统RTK明显优势如下：

1、效率高费用低

从作业过程讲，其优势是显而易见的。由于我们所接收到的改正信息是由虚拟的VRS所发送，避免了更多多余设备的使用，VRS系统实际上是一种多基站技术。它在处理上利用了多个参考站的联合数据，节省了大量的人力和物力，为工程建设节约了大量的资金投入，有效降低了作业成本，同时，主要的工作特点是提高了RTK作业的机动性与灵活性。并且，在作业过程中节省了由于参考站与移动站距离过长而不得不进行换站的时间。

2、作业精度高

测量工作难点就是数据的精准性，是测量工具开发一直致力研究的问题，也是工作的难点。VRS差分信号传播距离远，这样的好处在于用户不必架设自己的基准站，从而在整体上大大扩展了RTK的作业距离，避免由于距离造成的没必要麻烦。PPM的概念没有了，在VRS网络控制范围内，精度始终在1-2个厘米，使用起来非常便利，在实际工作中，由于所有的测量点都是基于相同的“参考站”。

3、系统的可靠性高

网络RTK系统可靠性优于传统RTK，因为传统RTK系统的可靠性取决于单个参考站，这使得我们获取测量数据的准确度受到一定的条件限制。由于造成的问题有人为的或者地理条件的，一般情况下很难避免，这就要求我们建立合适的解决方案。网络RTK采用了多个参考站的联合数据，系统的可靠性大大得到了提高。

4、应用范围广

相对来说，网络RTK的使用范围非常广泛，被国内的多数工程采用，可见其优越性是显而易见的。采用GPS网络RTK技术建立VRS系统，能够完全满足国土整治、城市规划、交通管理、地籍测绘、控制测量以及各种工程建筑物放样等工作的要求，是传统技术达不到的高要求技术水平。

3 网络RTK算法总结

网络RTK技术是建立在多基站和连续运行参考站基础上的，主要的计算采用载波相位观测值，其算法有以下几种形式。

l、1996年，提出用多参考站来消除载波相位定位中与距离相关的系统误差。首先，要了解其工作原理，只有这样才能更好的发展开拓创新技术，其原理是以水平坐标为参数，建立一个载波相位改正数的几何模型。然后，通过对网络所有参考站数据进行最小二乘平差，求出几何模型的“网络系数”。

S=－（（X－M）sin（Q+90）－（Y－N）cos（Q+90）

注明参数含义

2、Wanninger在1995年提出了线性内插算法，是在上一种算法的基础上，结合多年的实际研究得出的计算公式。该算法主要针对电离层误差，首先计算网络内参考站（通常指三个参考站）的双差电离层延迟改正数，经过计算机一系列复杂运算。

Ttrop=ΔTZD×MD（ES）+ΔTZW×MW（ES）

注明参数含义

3、条件平差法最早由Raquet在1998年提出，主要的计算原理比较简单化，相对来说比传统的复杂计算有一定的优越性。用于计算伪距以及载波相位观测值的距离相关误差改正数。网络平差法通过处理所有参考站观测值，得到关于系统误差协方差的函数表达式。网络平差方法的优点是通过对误差协方差的分析可以对不同情况下的系统性能进行预测。

4 总结

通过本文的论述，使我们清晰的了解到有效利用虚拟参考站技术（VRS）在工程测量中的重要作用，网络RTK的优点是显而易见的，使测量数据精准度大大提高。要想使测量技术快速的发展，在工作中工作人员必须具备专业的知识，并且在实际工作中，不断的总结经验和教训，只有这样，才能开拓创新更好的技术，为工程事业快速发展提供强有力的保障。

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