山西省VRS网络系统在地籍控制测量中的应用

□ 班国庆

（山西省测绘工程院，山西太原030002）

山西省VRS网络系统在地籍控制测量中的应用

□ 班国庆

（山西省测绘工程院，山西太原030002）

VRS（Virtual Reference Station）英文意思就是虚拟参考站，是网络RTK技术其中的一种。本文主要简单的阐述了VRS系统的组成、工作原理和流程，最后以VRS技术在山西晋中梅苑山庄地籍控制测量中的应用为例。测量结果表明，利用VRS技术布设图根控制点就变得像开启接收机一样简单自如，到达一个控制点上只需几秒钟的初始化时间，就能获得高精度的测量结果，而且精度均匀，不像常规RTK一样受距离远近和基准站迁移过程的影响。

VRS技术；网络RTK；虚拟基准站；地籍测量

1.引言

山西省VRS基站网的建立构建了山西省新一代基础测绘平台，对促进“数字山西“建设具有重要的作用。在基站网建成后如何扩展其应用领域是重要的研究内容。

VRS（Virtual Reference Station)技术集成了GPS技术、Internet技术、无线网络通讯技术和计算机网络管理技术于一体的新型网络定位系统，它凭借固定连续运行参考站上的数据对作业区域内的误差进行模型化统一处理和分析，使该模型生成一个靠近流动站用户附近的“虚拟”基准站，它能向流动站接收机提供“本地”基准站信息和RTK标准格式的差分改正信息。除此之外，更重要的是，这些测量结果比标准的RTK更为可靠，因为VRS系统具有独特的“容错”功能，即便某一个参考站数据出现错误，中央服务器会自动将其从网络中剔除，并用其它参考站的数据进行补偿，从而确保了流动用户的定位精度和成果的可靠性。

2.VRS系统组成部分以及工作原理

2.1 VRS系统组成

网络RTK系统是网络RTK技术的应用实例，它由固定连续运行参考站网、系统控制中心、数据通信网络和用户服务系统组成。如图2所示，各个组成部分的功能如下：

图2 网络RTK系统图

（1）固定连续运行参考站网。它可以包括若干个基准站，每个基准站上有双频全波长GNSS接收机、数据通讯设备、气象设备及防雷设施等。参考站站点的精确坐标一般可采用长时间GNSS静态相对定位等方法确定。参考站上的GNSS接收机按设定的采样率进行连续观测，通过数据通信链实时将观测数据传送给系统控制中心。

（2）系统控制中心。它是整个VRS系统的核心，内部组成也最为复杂，中心由计算机系统、软件系统等组成，与各基准站之间依靠SDH专线或PSTN的方式相连。我们可以简单地将控制看作为数据中转中心。控制中心具有数据处理、系统运行监控、信息服务、网络管理和用户管理的功能。

（3）数据通信系统和用户部分。数据处理中心实时接收来自流动站的服务请求和接收流动站发送过来的概略位置，得到经过控制中心改正后的NMEA信息数据。

2.2 VRS系统工作原理及流程

（1）VRS系统工作原理

虚拟参考站技术是多参考站载波相位定位技术的一种。其原理是在用户流动站附近建立一个虚拟的参考站，并根据周围各网络内所有参考站的实际观测值计算出该虚拟参考站上的虚拟观测值。从用户角度分析，上述原理相当于为该流动站生成一个“虚拟的基准站”。然后再生成一组标准格式的改正信息，这些信息可以通过蜂窝通讯设备由控制中心传送给流动站，就像基准站在身边一样。

（2）VRS系统工作流程

图1为VRS系统的作业流程示意图，其工作流程如下：

图1 VRS作业流程图

1）VRS用户通过RTCM数据传输格式，把数据源源不断地传输到控制中心，系统完成流动用户区域内所有基准站的信息融合并将误差模型化；

2）流动站用户在测区作业的时候，先将测量点的概略位置发送到系统数据处理和控制中心，系统数据处理和控制中心根据该点的概略位置形成虚拟参考站观测值，并回传给VRS用户；

3）流动站用户通过数据链接收来自基准站网的数据，流动站本身还观测GPS数据，在系统内差分观测数据进行实时处理，只要能保证至少四颗以上卫星相对观测值得跟踪和必需的几何图形，流动站就可以得到高精度的定位结果。

3.实例应用

VRS系统与常规的RTK作业方式相比优势主要体现在：扩大了RTK使用信号覆盖范围、降低了作业成本、提高了定位精度、确保了成果的可靠性、减少了用户测量的等待时间、提高了工作效率，更重要的是解决了常规RTK作业受距离限制的问题。下面以VRS技术在山西晋中梅苑山庄地籍控制测量中的应用为例。

3.1作业前准备事项

在进行室外作业前，需要对GPS手簿进行设置，如PDOP值小于3、平面坐标1.5cm、高程2.5cm等，如果测区有三个或三个以上的已知点，在手簿中输入这些点的WGS84坐标和当地已知坐标，进行工地坐标校正。

流动站电台以及流动站选项；打开蓝牙连接接收机，再进行GPRS连接，如山西VRS有专网和公网两种设置，主要是进行IP地址的设置，设置完毕后进入测量菜单便可以进行图根或碎部点的采集。

3.2图根控制点测量

VRS技术的测量精度目前能达到1~2厘米，完全可以满足地籍测量中图根控制测量和地形要素采集的要求。

对于控制测量（图根点），网络RTK作业要求如下：

（1）使用双频RTK接收机及通讯模块，实际图根点测量仪器采用Trimble R8 GNSS双频机；

（2）使用三脚架或三脚对中杆，正确量取天线高；

（3）卫星图形强度因子PDOP<3；

（4）通讯延迟<3秒，可靠性100%；

（5）固定解收敛精度：平面<1.5cm；高程<2.5cm；

（6）观测与记录方式：满足上述条件下测量3测回。在待测点上得到固定解且需要收敛精度稳定2-5秒后，开始记录结果，每测回测量三个值，测量设置为10个历元；

（7）测回内三次测量值较差需满足：平面<1cm，高程<3cm，该测回结果为三次测量值的平均值，否则该测回作废。测回间较差需满足：平面<2cm，高程<3cm，该点测量结果为三次测回平均值，否则需补测测回。

表1为此次图根控制点部分成果（外业WGS84成果转换成西安80成果，为了保密平面成果进行整体平移）。

通过以上测回之间数据的比较和分析可以看出，采用网络RTK技术进行图根控制测量完全可以达到《城市测量规范》中的精度要求。

4.结论

VRS技术的应用解决了常规RTK技术受距离限制等缺陷问题。随着VRS技术、大地水准面精化水平的进一步提高和CGCS2000国家大地坐标系的运用，只要解决好与现有数据资料的衔接问题，VRS技术完全可以取代传统的RTK测量，并可能替代部分高等级的控制网，VRS基站网的建成能使更多的部门和更多的人使用GPS高精度服务，它必将在城市经济建设中发挥重要作用。

表1 图根控制点部分成果

【1】上海市测绘院.基于Internet的网络RTK定位技术[J].2006.

【2】杨小军，周乐韬，黄丁发等.利用多基站网络生成VRS/RTK差分改正信息的方法研究[J].地理信息世界2005（01）.

【3】杨洋.虚拟参考站（VRS）技术及其精度评定[D].西南交通大学，2007.

班国庆（1973年——），男，山西省测绘工程院三分院副分院长，主要从事地籍测量、控制测量工作。

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A

2095-7319（2014）03-0049-04