基于GPRS单基站RTK技术的探讨

摘要：结合工程测量的特点，提出城市CORS系统实际应用中存在的不足和构建基于GPRS单基站RTK系统并实现现场实时使用采集成果的方法，在应用实例进行验证并推广。

关键词： GPRS单基站RTK 坐标高程转换参数。

中图分类号：B032.2 文献标识码： A

0前言

传统的导线、水准测量正在逐步被静态GPS、常规动态RTK、网络RTK、高程拟合所取代，国内外好多城市相继建立了服务于本城市的CORS系统。使用中不足是采集完的测量数据均是后处理方式，成果不能现场及时获取使用、精度不能及时反映，造成来回往返、外业返工等浪费现象。建立开发基于GPRS单基站RTK系统，可以自由架设基准站并实现现场实时使用该技术成果。

1 基于GPRS单基站RTK系统的建立

在GPRS网络信息传输下，流动站与基准站之间没有距离限制，而只由GPRS网络的覆盖范围确定，一般一个基准站作用距离能到40公里得到固定解状态，40公里外可再在未知点或已知点上再建立基准站。基于GPRS的单基站RTK系统在数据收发上与传统的动态RTK不同，工作原理、定位精度与传统RTK一致，同样随着距离的增加而使定位精度降低，通过现场随时校正的方法解决，GPRS网络数据链系统稳定、传输速度快，降低了差分信号的延迟，一定程度上提高了定位精度。这是其与基于VRS技术（虚拟参转站）的网络长期连续运行参转站（CORS）系统的不同之处，对没有建立CORS的省市来说，基于GPRS单基站RTK系统不失为一种较好的选择。

基于GPRS单基站RTK系统由GNSS接收机、无线电数据链、电子手簿、供基准站接收机电源的汽车用12V蓄电瓶、供流动站接收机电源的方便充电电池、实时动态定位测量的软件解算系统等组成。基准站结构为一套GNSS接收机及天线、上网卡、服务器及电源线、电子手簿，电子手簿可与流动站共用。可以使用多套流动站同时外业测量作业，每一套流动站的结构为接收机及天线、上网卡、服务器、电子手簿。为了保证差分GPS改正数据的顺利传输，使用差分格式RTCM3和流畅快速的专门通道IP地址。

2基于GPRS单基站RTK技术的数据处理方法

完成转换参数的求取过程，成果不是某个地方坐标系和经纬度成果、地方高程系和大地高成果之间的转换参数，而是求取这个转换参数的方法及过程。以便在其他平面、高程系统间求取转换参数。目前GNSS直接反映的是WGS-84或CGCS2000大地坐标（经度B、纬度L、大地高H）,需要转换成我们实用的平面坐标系和高程系统成果。我们平时使用的则是北京54坐标系、西安80坐标系或地方坐标系(所使用坐标系统要满足规范中要求投影变形小于2.5cm/km），高程系统使用的是1985国家高程基准或地方高程系统，这个工作有多种模型可以实现，采用平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GNSS测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的参数；高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出它们的正常高高程。

将静态GPS、常规动态RTK及网络RTK等技术获得的大地高，转换为常用的1985年国家高程基准、各地地方高程基准或工程测量所需高程系统正常高数值。利用已有地球重力场或大地水准面模型来估算高程异常，其原理简单、应用方便，但局部地区的估算精度还难以满足实际应用的需要。即便是在具备精确大地水准面模型的地区，保密性较强，一般的生产单位很难得到。在GPS测量手簿中无法置入大地水准面模型，就不能满足实时定位高程的需要。

通过仪器手簿或转换软件生成的含转换参数的工程任务，通过加密设置，然后复制到其他手簿中，测绘时打开此工程任务，打开工程VRS.Ini任务后，在设置栏中其他设置中设置密码或密钥：xxxxxx，然后在工程中点击导入.ER文件至成功即可，就可以实现现场实时使用采集数据成果。有的省市为了转换参数的秘密性，通过在手簿中利用GPRS手机卡上网传输数据，实现经纬度和所需坐标系成果之间的转换。

3基于GPRS单基站RTK系统应用与精度分析

在本市72公里高速公路测绘项目中应用了此次研究成果，分三段进行架设基准站，并对三站交界处进行了必要的联测。对测区沿线内每个已知高等级控制点进行了基于GPRS网络单基站RTK（仪器手簿中加密设置计算好的转换参数）及四等水准测量，并有部分点位采用全站仪观测了相邻角度和距离，以检核RTK测量精度。测量采用南方灵锐S82接收机测量，观测待定点之前机内精度指标预设为点位中误差±2.0mm，高程中误差为±3.0mm，观测时注意点位几何图形强度因子，观测时间为15秒。

表3.1 控制点RTK观测值平面坐标与原已知坐标比较（取小数点前后各三位）

4结束语

基于GPRS网络单基站RTK测量点位的三维坐标方法和结论满足规范中相应要求。RTK坐标反算得到的有关边角关系中，其测角仅能满足一级图根导线（三级导线）的精度要求，测边精度较高，可以满足一级导线要求；常规导线的直接观测量是边长和角度，RTK的直接观测量是坐标，其边长和角度只能通过间接得出。虽然RTK反算得到的边长和角度在邻近点之间可以与导线测量有关数据对比，但是非邻近点之间观测量不可比，所以，导线测量的直接观测量与RTK的间接观测量对比没有科学依据；要确定RTK的多项精度，主要在于点位精度。RTK测量必须进行质量控制。质量控制的方法主要有:已知点检核比较法――即在布测控制网时用静态GNSS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题采取措施改正。重测比较法――每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。

参考文献：

[1]薛兆元,陈向阳.GNSS RTK关键技术应用的分析与研究．测绘标准化，2004,(3)：21-23.

[2]潘树国，王庆.基于GPRS的GPS实时差分系统研究与实现[J].中国惯性技术学报，2006,14(2):64-68.