浅谈VRS在城市测量中应用及常见问题分析宋志新

　　摘要：通过减少或消除参考站数据中的系统误差，大幅度提高了GPS定位的精度和稳定性。本文对VRS系统的原理进行了详细分析，简要介绍了其在城市测量中的应用，同时对该技术应用中的常见问题进行了分析。

　　关键词:VRS；RTK；城市测量；问题分析

　　Abstract: How to reduce or eliminate the reference data system error of the station, the GPS greatly improve the accuracy and stability. In this paper the principle of VRS system are analyzed in detail, briefly introduces the measurement in the city, and the application of this technology in the applications of common problems are analyzed.

　　Key Words: VRS; RTK; city measurement; problems analysis

　　中图分类号：P204          文献标识码：A           文章编号：

　　VRS（virtual reference station）即虚拟基站技术，是现有网络RTK技术的代表。随着全球定位系统GPS的广泛应用，以及人们需求的提升，各种高精度的GPS定位法相继产生。，目前最常用的GPS测量法是RTK（Real-time kinematic）即实时动态差分法。传统的RTK技术存在着诸如用户需要架设本地参考站、误差随距离增长、移动用户和参考站距离短（<15km）以及可靠性和可行性会随着距离的增加而降低等缺点，因而在应用中受到了很大限制。为了克服以上的缺点，VRS技术应运而生，大大拓宽了RTK的作业范围，使得GPS的应用更为广泛。

　　1.VRS的技术原理

　　1.1 VRS系统的组成

　　VRS系统包括四个部分：参考站网络、数据处理与控制中心、移动定位用户以及实时数据通信网络。

　　1.1.1参考站网络

　　参考网络中可包括无数个参考站，但最少需要3个，站与站之间相距可达70公里。其作用是持续地观测GPS原始数据，并通过通讯线实时地将观测值传输到控制中心。

　　1.1.2数据处理与控制中心

　　这是整个系统的核心部分，它不仅是通讯控制中心，也是数据处理中心，通过通讯设备实时地将虚拟参考站的差分信号传输给用户。

　　1.1.3移动定位用户

　　移动定位用户及移动站，可根据自己的不同要求将接收机和无线通讯的调制解调器放置在不同的载体上，通过接收数据处理与控制中心发布的差分信号，并结合自身的GPS观测值得到厘米级的实时定位值。

　　1.1.4实时数据通信网络

　　主要采用GSM、CDMA或者GRPS进行数据传递，实时传输参考站的原始GPS数据到数据处理与控制中心以及发送改正数到移动用户。

　　1.2 VRS系统工作原理及流程

　　① 在参考站网络覆盖范围内，移动定位用户先进行单点定位，确定所在的大致的位置坐标，并把该坐标发送到数据处理与控制中心；② 各个参考站将各自的观测值实时发送到数据处理与控制中心；③ 数据处理与控制中心实时对参考站发送来的数据进行完好性检验，并根据数学模型解算出参考站网络内的各种偏差改正数；④ 将移动用户发来的大致的位置坐标与参考站网络的偏差改正数进行内差，得到移动用户大致坐标位置处相应的误差改正数，进而在此坐标处虚拟一个参考站，利用多个参考站上的实际观测数据计算出虚拟参考站上的虚拟观测值。

　　2.VRS技术在城市测量中的主要应用

　　2.1 在城市的数字化建设中的应用

　　城市的数字化建设，要求有精确的定位信息作保障，VRS系统中参考站可以组成城市基准控制网，与计算机配合，构建现代化城市测量网络服务系统，为城市工程建设，城市规划测量、地籍管理等提供技术服务。

　　2.2 为城市提供高精度水准网

　　利用VRS技术可以使平原地区的城市大地水准面的精度达到3-5厘米，完全满足国家基本比例尺测图以及普通工程测量的要求。

　　2.3 对城市地壳变化进行监测

　　VRS系统在对相对静态的移动站进行定位的时候可以达到毫米级的精度，因而可以应用于地震预报，城市地壳变形、地面沉降以及滑坡等的监测，并且将参考站发回的数据进行处理，可以得到城市地壳变化的趋势图。

　　3.VRS技术应用中常见问题分析

　　在应用VRS技术进行城市测量时应执行《全球定位系统实时动态测量技术规范》CH/T2009-2010中的相关技术规定。

　　3.1 测量前准备

　　① 选用由国家计量部认可、经仪器鉴定单位鉴定合格并且在有效期内的移动用户接收机。

　　② 根据设计进行实地勘察选择点位，具体要求有：15°以上没有障碍物，以避免卫星信号被阻挡；50m内无高大建筑物、面状反射物（如水面、广告牌等），以避免GPS信号的多路径效应；远离高压输电线，变电站，以避免电磁干扰；交通便利，有利于操作。

　　③ 根据点位分布、精度要求以及测区的交通状况，制定最佳的测量方案；根据卫星的升降时间表和相对于测区的几何图形强度图选择最优的测量时间段。

　　3.2 观测时应注意的问题

　　3.2.1 仪器。① 检测移动用户接收机，正确进行设置，保证接收机、观测手薄、通讯设备和数据处理与控制中心之间的数据传输与链接畅通；② 校验安置天线的三角基座。

　　3.2.2 测量条件

　　根据规定，VRS测量时要求：① 同步观测卫星数量≥5颗；② 卫星的高度角≥15°；③ 位置精度衰减因子≤6。

　　3.3 观测

　　① 正确填写观测手薄，记录下观测中出现的异常现象。手薄字迹应整齐清晰，不得转抄或涂改；

　　② 采用VRS测量控制点时，应采用脚架对中的方式，仪器必须确保整平对中，误差小于2mm；

　　③ 对于精确到毫米级别的天线高的测量，在测量控制器记录数据前要正确录入天线高度、天线类型、天线高量取方式、天线高量取位置，测量后还需再次量取天线高以作校对，如果测量值与测量前所测天线高度的平均值相差大于3mm，需重新观测；

　　④ 对控制点进行测量时，每个二级控制点有效采样数据观测时间应在1min以上，作业时可根据测量条件，适当延长测量时间，从而保证测量成果的可靠性；

　　⑤ 每个控制点需变换天线高度重复两次进行测量，结果取平均值；

　　3.4 数据处理

　　为控制精度，数据处理时应注意水平位置误差≤2cm、垂直位置误差≤3cm,RMS≤2cm。

　　3.5 检验

　　设置不同的参考站，采用同样精度的测量方法再次进行测量，比较两次的测量结果，一般要求对于控制点平面位置测量两次的差值M≤2cm；界址点平面位置测量两次的差值M≤5cm。

　　若差值符合规定的误差要求，取坐标平均值作为测量结果。

　　4.结束语

　　VRS作为一个集GPS、计算机网络、互联网技术，无线通讯为一体的系统，成功地解决了传统RTK技术可靠性不高、站距短等缺点，扩展了RTK技术的领域，在人们的日常定位导航以及城市的测量中都发挥着举足轻重的作用。

　　参考文献

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