基于SpiderWeb的事后RTK定位精度分析

山西省测绘工程院 毕 刚

徕卡测量新技术应用专栏

基于SpiderWeb的事后RTK定位精度分析

山西省测绘工程院 毕 刚

一、SXCORS及SpiderWeb功能简介

山西省连续运行基准网及综合服务系统(以下简称 SXCORS)在山西全省范围内共包括67个GNSS连续运行基准站，覆盖整个山西省域。SXCORS的平均站间距约58 km，实时动态定位精度在水平方向为 ±1.8 cm，垂直方向为 ±4.3 cm。SXCORS采用的参考站管理软件是Leica GNSS Spider，SpiderWeb是GNSS spider软件的网络增值服务软件。SpiderWeb为后处理提供有效和安全的数据访问，利用标准网页浏览器可非常方便地为用户提供各个参考站或网络GNSS数据分发等增值服务，其核心功能包括RINEX数据下载、虚拟RINEX服务及坐标计算服务，并能够提供Leica GNSS Spider所管理站点的状态及质量查询。

二、事后RTK测量方案

自SXCORS的建设完成并投入使用以来，GPS外业测量工作主要由基于SXCORS的网络RTK实时动态定位实现，该作业方式投入少、效率高、精度高，在工程建设、国土资源管理等多个行业领域发挥着越来越重要的作用。但是随着用户对SXCORS的依赖度提高，系统本身的局限性开始逐步显现出来。网络RTK的作业需要流动站与系统控制中心无线实时通信来完成，山西省域多山地、多丘陵，无线通信覆盖不完善，存在较多的通信盲区。且山西省是矿产资源大省，矿区多位于通信盲区但又具有较高的经济价值，意味着这些地区的测量活动也较为频繁。因此，通信盲区的快速测量解决方案的实现显得尤为重要。

根据SXCORS及山西省的实际情况，实施了基于SpiderWeb的虚拟RINEX功能的事后RTK解决方案。SpiderWeb的虚拟RINEX功能是利用Leica的参考站管理软件GNSS Spider进行网络解算过程中存储的网络改正数，再利用参考站原始观测数据，可进行实时网络RTK中的虚拟参考站的还原，即将本应根据实时用户请求生成的虚拟参考站，在用户希望的过去任何一个时间段生成虚拟参考站观测值并提供给用户下载使用。使用该虚拟参考站观测值再结合用户在野外观测的短时间静态数据，从而实现事后RTK的解决方案。

事后RTK的实现方案分为两部分，即外业部分和内业部分。①外业部分:以常规静态数据采集方法，在野外以1 s或0.5 s采样率采集5～10 min静态数据即可;②内业部分:在SXCORS数据网站生成虚拟基准站数据后下载，使用GPS解算软件解基线平差即可。具体操作步骤如下:

1)登录SXCORS数据网站，点击虚拟RINEX服务，详细填写请求内容。日期、时段、采样率等栏目填写可参照静态数据下载，填写内容与未知点信息保持一致，须重点注意的是经纬度和高程的填写。经纬度最好填写为未知点静态数据的概略经纬度(取至秒后一位即可)，高程填写概略坐标的大地高。所填写坐标决定了虚拟基准站与未知点间基线长度。基线长度越短，同样条件下最终所得未知点坐标精度越高。

填写完成请求资料并检查无误后，点击提交，如图1所示。

图1 虚拟RINEX服务功能界面

2)查看结果与下载。完成提交3～5 min后，点击结果选项查看所提交的请求处理情况，并下载生成的虚拟参考站RINEX观测数据。

3)数据处理。应用GPS数据处理软件将虚拟参考站RINEX数据及未知点静态数据导入，使用静态数据处理方法处理数据。以虚拟参考站为控制点(控制点成果即为提交请求时输入的数据)进行平差，即可得未知点坐标。

数据处理的过程概括地说也就是通过单基线，由一个已知点确定一个未知点的过程，上述过程根据GPS处理软件的不同，具体方法略有差别。

三、事后RTK精度检测

为了评价事后RTK测量模式的可靠性及精度，笔者在山西全省范围内不同地区选取了2012年4—7月的81个GPS点的静态测量观测数据，分别通过GPS静态数据处理平差后得到的结果及事后RTK处理方法得到的结果。其中，GPS静态数据处理是选择最近的3～4个SXCORS基准站参与解算并作为起算点，得到WGS-84坐标结果;事后RTK的处理方式是截取静态测量控制点的10 min数据进行前述方法处理，得到WGS-84坐标结果并对两种方式所获得结果进行比较和统计分析，结果如表1所示。

表1 测试点较差统计表 cm

从表1中可以看出，通过SXCORS基准站进行静态解算与事后RTK解算结果较差在水平方向最大值为2.51 cm，中误差为±1.49 cm，大地高方向最大值为5.9 cm，中误差为±3.22 cm。其分布曲线如图2、图3所示。

图2 测试点平面较差分布图

图3 测试点大地高较差分布图

四、结束语

根据上述测试方案及结果来看，可以得出如下结论:

1)在山西省范围内使用SXCORS的条件下，基于SpiderWeb的虚拟RINEX服务的事后RTK方案是一种切实可行的快速测量手段，可以很好地解决山西省较多地区缺乏无线网络覆盖的问题，能够广泛应用于正在开展的山西省农村土地确权及类似分布广、精度要求高的工作。

2)事后RTK测量精度可达到与使用SXCORS进行网络RTK作业类似的精度，可以满足应用于图根控制点的测设。

(本专栏由徕卡测量系统和本刊编辑部共同主办)