伍志东
广东省地质物探工程勘察院 广东广州 510800
摘要：文章首先介绍网络ＲＴＫ的工作原理，分析影响网络ＲＴＫ观测误差的主要因素，通过案例分析网络ＲＴＫ技术在图根测量中的具体应用。
关键词：网络ＲＴＫ；测量；误差；ＣＯＲＳ
１引言
连续运行卫星定位系统（CORS）具有操作简便、成本低，精度高、实时性强，覆盖范围广等优点，尤其是 CORS 系统的 RTK 技术，在一定意义上改变了传统测量工作模式，可以满足各行业各领域的需求，精度和工作效率较高，流动站可实现单人单机作业。本文介绍了 CORS-RTK 测量相关原理，RTK 平面定位标称精度在 1-2cm，大地高精度低于平面定位精度 2-3 倍，而高精度变形监测对监测点精度要求在 mm 级别，本文通过链接本地 CORS 系统，实地检测 RTK 定位精度，并采用已知坐标差分和历元差分技术对 CORS 观测值作进一步改正，并对测试结果进行了分析和比较。
２ 网络ＲＴＫ的工作原理
RTK（Real Time Kinematic）技术，就是实时动态载波相位差分技术。RTK 在定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值和相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，在 CORS-RTK技术中，最关键的为数据处理技术和数据传输技术。RTK 的基本作业模式是，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GNSS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持 5 颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
连续运行参考站系统（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＣＯＲＳ）由多个连续运行参考站组成，是将卫星定位技术、数字通讯技术、计算机技术和网络技术融为一体的系统。网络ＲＴＫ 是ＣＯＲＳ系统建设的主要目的。它采用多个参考站进行差分解算，其解算的理论基础和方法不一。具有代表性的为虚拟参考站技术（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｔａｔｉｏｎ，简称ＶＲＳ）、主辅站技术（Ｍａｓｔｅｒ－Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｃｏｎｃｅｐｔ，简称ＭＡＣ）、区域改正数技术（Ｆｌａｃｈｅｎ－Ｋｏｒｒｅｋｔｕｒ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒ，简称ＦＫＰ）。
本次使用的ＣＯＲＳ采用的是主辅站技术（ｉ－ＭＡＸ）进行设计，数据处理中心首先进行基准站网的数据处理，辅站相对于主站改正数差的计算，然后把主站改正数和辅站与主站改正数差发送改流动站。作业时流动站先播发自己的概率位置信息ＧＧＡ 给数据处理中心，数据处理中心根据其位置计算出流动站的改正数，再以标准差分协议格式ＲＴＣＭ 发播给流动站，然后流动站根据其改正数计算出该点的坐标。
３ 影响网络ＲＴＫ观测误差的主要因素
（１）卫星星历误差
卫星星历误差是由卫星导航电文给出的卫星位置与卫星的实际位置之差，它取决于卫星定轨系统的质量，并与导航电文中卫星星历的外推时间间隔有关。ＣＯＲＳ系统是通过系统自身的模型和相对定位的方法来解决卫星星历误差。
（２）电离层、对流层延迟
卫星信号穿过电离层时，其传播速度会发生变化，使通过理论计算的卫星至接收机的距离与真实距离存在差异。而网络ＲＴＫ技术通过利用双频接收机将观测值进行线性组合、两个以上观测站同步观测量求差和电离层模型加以改正，来减弱电离层误差的影响。卫星信号穿过对流层时，其传播速度和路径会发生变化，出现信号延迟。对于对流层延迟改正，通常通过待定参数法和随机模型法进行改正，以提高观测精度。
（３）多路径误差
在测量过程中，接收机接收卫星信号的同时，也接收四周反射物反射的卫星信号，将与直接来自卫星的信号产生干扰。该误差是ＧＰＳ测量误差的最重要的来源，可达几厘米，高反射环境下可超过１０厘米。主要通过选择比较理想的观测环境来减弱影响。
（４）观测噪声
观测噪声是接收机本身产生的随机误差，对载波相位观测值的影响为毫米级，对观测成果影响较小。
４ 网络ＲＴＫ在外业生产中的优势
（１）外业作业范围极广。目前我国建成的ＣＯＲＳ系统大多是以省（市）级行政单位建设的，在该行政范围均能提供定位服务。
（２）效率大幅度提高。不需要架设基准站，每小组只需要一套流动站即可进行外业作业。大大节省了人力、物力和时间。
（３）抗干扰性提高，初始化速度快。相对单ＲＴＫ流动站与基站间的电台通信易受干扰，网络ＲＴＫ使用覆盖范围广的ＧＰＲＳ或ＣＤＭＡ进行通信，方便快捷。
（４）精度极高。ＧＮＳＳ接收机的标称精度公式为：δ＝ａ＋ｂ×ｄ（式中：ａ为固定误差，单位为ｍｍ；ｂ为比例误差系数，单位为ｍｍ／ｋｍ；ｄ为流动站至基准站的距离，单位为ｋｍ），当采用网络ＲＴＫ观测时，ｄ近似等于０，从而消除了与距离相关的误差。ＣＯＲＳ覆盖范围内，精度可控制在３ｃｍ 内，在相同网络下精度较均匀。
（５）稳定可靠。ＣＯＲＳ采用了多个参考站的联合数据建立误差模型，大大提高了整网可靠性。
５ 工程案例
５.１ 图根控制测量概况
测区位于某地区城乡结合部，测区总面积３８平方公里。该测区平均海拔９米，为平原
地带，交通方便，视野开阔，居民地主要为多层建筑，高层建筑较少，采用网络ＲＴＫ 测量有较多优势。
测量采用测区原有Ｅ级ＧＰＳ点ＴＢ１、ＴＢ２…ＴＢ２４作为起算数据，高斯克吕格投影，中央子午线为１１９°，１．５度分带。高程采用水准测量成果属１９８５国家高程基准。此次测区共布设图根控制点２２３个（Ｔ４００、Ｔ４０１…Ｔ６２２），点位均位于城市道路中线。
５.２ 技术要求
５.２.１采用科力达Ｋ９８ＴＧＮＳＳＳ接收机进行网络ＲＴＫ观测。
５.２.２ 卫星高度角应大于等于１５度，同步观测卫星总数均在５颗以上，观测测回均在３０个历元以上，ＰＤＯＰ小４。
５.２.３ ＷＧＳ８４坐标系与淮安市地方坐标系求转换参数的参考点应采用４个点，所选参考点分布均匀，且能控制整个测区，不得外推。
５.２.４ 图根测量
手簿的主要观测设置：平面收敛阈值不大于２０ｍｍ，高程的收敛阈值不大于３０ｍｍ，以及流动站与参考站的通讯，并检查一个以上的已知控制点，当检核在设计限差要求范围内时，方可开始网络ＲＴＫ测量。将科力达Ｋ９８Ｔ调到ＣＯＲＳ模式，把三角架和仪器对中整平之后，采用斜高形式量取仪器高，等到信号固定状态时方可开始测量。图根点应观测２个测回，每测回应观测两次，当平面、高程互差均小于３ｃｍ 时，求平均值作为此控制点的坐标。
５.２.５ 图根测量质量检查
平面采用ＴＤＭ３５２Ｃ全站仪进行边长检测，比较图根点反算距离与实测距离差值。该检验成果表明，外业随机检查相邻图根点边长１４条，同时进行等外水准测量。检测统计结果见表１、表２。
经统计，最大边长误差－０．０３１米；边长中误差±０．０１３米，高程最大误差－０．０４３米，高程中误差为±０．０１４米。由此，分析得出采用网络ＲＴＫ系统测量精度完全符合《卫星定位城市测量技术规范》（ＣＪＪ／Ｔ ７３－２０１０）图根控制测量的要求。
表１ 图根点边长检查表
５.２.６注意事项
与静态ＧＰＳ及传统ＲＴＫ 相比，网络ＲＴＫ测量更容易出现粗差，必须进行质量控制。
（１）网络ＲＴＫ测量流动站应在ＣＯＲＳ网的有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心保持良好的通讯。
（２）网络ＲＴＫ测量流动站不宜在茂密林地、湖塘和强电磁波干扰区观测。
（３）观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，每个控制点采集２次固定解，每次观测都需重新开关机，得到新的固定解后方可测量，当长时间不能获得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作。
（４）每次观测之间流动站应重新初始化。作业过程中，如出现卫星信号失锁，应重新初始化，并经重合点测量检测合格后，方能继续作业。
（５）每次作业开始与结束前，均应进行一个以上已知点的检核。
（６）网络ＲＴＫ 平面测量坐标转换残差应不大于２ｃｍ，高程转换残差不大于２ｃｍ。
（７）测回间的平面坐标分量较差不大于２ｃｍ，垂直坐标分量较差不大于３ｃｍ 取中数作为最终结果。
（８）图根点应观测２个测回，每测回应观测两次，每次需重新初始化，每次至少采集数据１５个历元；观测点的最终成果为各测回的平均值。
６结束语
工程建设中采用网络ＲＴＫ，能弥补传统测量方法的不足之处，大大提高测量精度，缩短了工期，节省了人力、物力、财力。经工程实践证明，该方法操作性强，准确可靠，能满足城市测量工作的需求。
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论文作者:伍志东
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第5期
论文发表时间:2019/9/23
标签：流动站论文; 测量论文; 误差论文; 网络论文; 精度论文; 作业论文; 技术论文; 《建筑细部》2019年第5期论文;