VRS在城市管网配气管道测量的应用

摘要：通过对VRS系统的组成及原理的研究，结合生产的实际，阐述了如何在城市地段、信号弱区域进行GPS测量

关键词：VRS系统解算原理系统组成VRS精度测试

中图分类号：TU996.7+2文献标识码：A 文章编号：

Abstract: based on the system composition and principle VRS, combined with the reality of production, expounds how to in the city area, in the area of weak signal of GPS

Keywords: VRS system the solution principle system composition VRS precision testing

一：VRS系统解算原理

VRS 技术是在全球GPS技术上发展起来的，是基于多参考站环境下的GPS实时动态定位技术,它整个集Internet技术、通讯技术、计算机网络技术、数据库技术和GPS定位于一体。

在一定区域通过均匀布设若干个久性连续运行参考站(CROS)，

其信号达到对该地区完全覆盖,数据控制中心不断地接收各参考站观测数据,并实时接收流动站的概略坐标,这就相当于在流动站附近生成一个参考站,当然这个参考站是不存在的，即虚拟的（Virtual

Reference Station）。利用参考站精确已知的坐标和参考站实时观测数据来对VRS位置的对流层延迟和电离层延迟建模,计算VRS 虚拟观测值

然后向众多用户发送改正数,从而实现高精度的实时定位。

二，系统组成

一般而言其由3个部分组成(1)控制中心(2)固定参考站(3)用户部分

控制中心通过通讯线(光缆, ISDN,电话线) 与所有的固定参考站通讯，另外也与移动各个用户联系，它肩负着通讯和数据处理的功能，整个系统的核心。

固定参考站分布在整个网络中, 是位置固定的GPS接收装置,固定参考站视其范围可由若干个组成，但是其数目需大于3个, 固定参考将数据实时地传送到控制中心，站与站之间的间距可达70 km。

用户部分即接收机和调制解调器，接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心,并接收中心的差分信号,生成厘米级的位置信息。

：在VRS网络中，选择不同的时间和不同的地点，使用移动站采集120个点的坐标，利用相邻地物点和控制点进行检验， 其结果是120个点的平面误差为1.6cm，99%的点位误差小于23mm。检验的结果表明VRS系统具有常规RTK所无法比拟的优越性，其先进的多基站RTK算法是GPS技术的突破。其主要优势在于：①增大了流动站与参考站的作业距离；②改进了初始化时间，扩大有效工作范围；③无需架设基站、实现了单机作业，极大地提高了作业精度和工作效率，降低了成本和费用；④完整的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强RTK作业的可靠性，使用固定的通讯方式，减少了噪声干扰；⑤扩大了应用范围，国土资源、城市规划、市政建设、交通管理、气象、环保、农业以及所有在室外进行的测绘工作。

三，在城市配气管道建设中，管线测量时高楼林立、遮挡严重，给常规的观测带来严重的制约，全站仪由于视线受到阻挡，需不停地支点，以便完成困难地段的测量，但是由于不断的发展下一级的图根点，其测量的精度已不能保证测量的进度要求。而常规GPS配备电台测量时，其信号传播易受到建筑物的影响，传播距离比理论值降低不少。如常规电台在空旷处传播6公里，而在城市建筑物区只能达到4公里左右，如果控制点超过4公里，那么需从控制点向测区进行传递，既影响效率，又降低了精度。另外，在网络RTK测量中,移动用户与基准站之间的通讯主要采用电台方式或是GSM方式,电台方式可靠性不好,且传输距离非常有限,严重制约测量的距离;并且GSM方式只能一对一进行通讯,信道有限,信号质量也不是很好,且通讯双方均要收取通讯费用,成本较高。在VRS系统下,通讯方式有了巨大变化,采用CDMA /GPRS上网方式,通讯费用大幅度下降,可靠性大大增加,不再有距离和信道数的限制。在成都地区,推荐使用CDMA方式, CDMA具有非常稳定可靠的效果。

四：VRS精度测试

(1)内符合精度

在咸阳城市天然气管网测量中，利用网络信号，在6小时之内共采集了49个点位数据，测试方法:在该网络中,在一段时间内,移动站采集100个初始化位置。测试结果: 100个位置的平面标准差为115 cm。其中90%的点位误差小于9 mm,99%的点位误差小于20 mm。

(2)外符合精度

测试方法:在成绵峨城际客运专线成都至双流段,采用仪器为Trimble R7,通讯模式为中国联通CDMA。移动站采集20个GPS静态测量点,此20个点的高程均按二等水准进行了联测。测试结果: 20个点的平面中误差为215 cm,高程中误差为415 cm。实验结论: GPS VRS基线初始化平均时间小于1 min,内符合精度和外符合精度较高,具有常规RTK所无法比拟的优越性。其多基站算法是GPS技术的突破,从根本上提高了作业的效率和测量的质量。

5 结束语

高精度实时动态GPS RTK定位已经在测量和工程界产生了重大变革,带来了空前的高效率。用RTK系统来进行高精度的测量作业,意味着你必须首先在测区附近建立一个控制点,然后在该控制点上架设参考站。想要进入测区内的任何一点就能立即开始GPS测量而无需架设参考站是一个梦想。现在随着虚拟参考站VRS系统的诞生这个梦想成真了,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”,使测区内每个测量员都能使用,它能得到厘米级的精度,并大大增强系统的性能和可靠性。这种全新的RTK定位方法从根本上提高了作业效率和测量的质量。它不再要求建立参考站,从而可以节省时间,也省去了购买另一台参考站接收机的费用。在VRS网内,等于已经建立了公用的控制点,因此不存在不精确的控制点所产生的误差传播。接收机初始化会更快,而且可以确信在得到结果之前所有的数据都进行了严格的质量检查。VRS技术的出现,标志着高精度GPS的发展进入了一个新的阶段。需要指出的是, GPS VRS网络内测得的点的精度均匀是相对的,当初始化完成后,如果保持卫星的连续跟踪而不进行重新初始化,那么随着距初始化时“虚拟参考站”的距离的增长,可靠性和可行性也随之降低。因此在铁路线状测量时,当距离初始化时“虚拟参考站”达到一定限度时,应重新进行初始化。

参考文献：

[1] 吴俐民,吴学群,丁仁军. GPS参考站系统理论与实践[M ]. 成都:西南交通大学出版社, 2006.

[2] 张琼, 王建文。VRS技术原理及网络RTK在城市规划测量中的应用[M]63-65，测绘与空间地理信息，2008年8月，第31卷第4期