网络RTK 技术的应用研究

周 丹

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 RTK 在公路测量中的应用

1.1 RTK 技术在控制测量中的应用

GPS 静态测量很早就以应用于公路测量中的控制测量。研究表明:RTK 测量的同一点位相对于静态GPS 观测点基本是一致的，而对于常规仪器的观测的一、二级导线来说有些相差稍大。由此可见，RTK 技术可用于常规的控制测量，将对传统的逐级布网的理论予以更新。根据《公路勘测规范》导线测量的技术要求和实际应用来看，RTK 测量完全可以布设二级导线及其以下的各级控制测量起闭点，但在使用中要注意作业半径，基准站的等级及布设的GPS 点的距离校核。根据现行的规范要求，建议对图形条件要求较高的仍然采用传统方法布设控制网。

1.2 RTK 技术在中线测量中的应用

RTK 测量技术用于公路测量中的道路中线放样可大大提高工作效率。采用RTK 技术，放样工作可由一人完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK 的外业控制器即可放样，放样方法灵活，即可按照桩号放样，也可按照坐标放样，并可随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直至误差小于设定时的为止。所有中桩数据(桩号、高程、坐标)都可以文本文件形式提供给设计人员使用。

2 RTK 在数字测图中的应用

地形测图是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划和各种经济建设的需要。用常规的测图方法(如全站仪)通常是先布设控制网点，这种控制一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根点，测定地物点和地形点在图上的位置，并按照一定的规律和符号绘制成平面图。

近几年来，发展到全站仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用测图软件测图测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物、地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2 ～3 人操作。

RTK 技术的出现可以不用布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速的测定地物点、地形点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。

采用RTK 进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上1 ～2 s并同时输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把一个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，有专业测图软件可以输出所需求的地形图。用RTK 技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。因此，RTK 技术一出现，其在测量中的应用立刻受到人们的重视和青睐。

3 中国CORS、VRS 的建设及应用情况

目前，中国有好几个城市都已建成或正建CORS系统。以深圳CORS 和成都CORS 为例介绍:

3.1 深圳连续运行卫星定位服务系统(SZCORS)简介

SZCORS 是深圳市国土规划局主持，由武汉大学GPS 工程技术研究中心承建的实时动态型CORS，项目于2000 年5 月启动，2001 年9 月建成并投入试验和试运行。该系统由卫星跟踪基准站、系统控制中心、用户数据中心、用户应用、数据通信5 个子系统组成。其中数据通信采用可实时传输数据的深圳市政府信息网。SZCORS 采用网络RTK 的虚拟基站技术(VRS)，其网络结构见下图1:

图1 SZCORS 网络结构图

3.2 系统组成

3.2.1 卫星跟踪基准站

卫星跟踪基准站是SZCORS 的数据源，用于实现对卫星信号捕获、跟踪、记录和传输，主要包括不间断电源、GPS 接收机、计算机、网络、防电涌等设备。目前已建立5 个永久基准站。

3.2.2 系统控制中心

系统控制中心是SZCORS 核心单元，由中心网络(图3.2)和软件系统组成，主要具有数据处理、系统控制、信息服务、网络管理等功能。

1)数据处理。数据质量分析和评价;数据综合、数据分流和数据存储;利用VRS 技术形成差分修正数据。

2)系统监控。监测设备运行状态;远程管理;故障分析与故障警视。

3)信息服务。通过网站向用户提供事后精密处理的数据服务、坐标系高程系转换服务、控制测量、工程测量的软件服务和计算服务。

4)网络管理。监控并管理系统网络;通过硬软件隔离技术实现网络安全防护，保障信息安全;管理网站，通过Internet 向用户提供http，ftp 等访问服务。

5)用户管理。用户登记、注册、撤消、查询、权限等管理;提供访问授权和用户使用记录。

图2 系统控制中心网络结构

3.2.3 用户数据中心

SZCORS 对外的数据服务通过用户数据中心实现，分为2 个部分:①利用E12PRI 数字中继线路实现多路用户实时接入;②以网站方式向用户提供数据和软件下载服务。用户数据中心结构如图3所示:

图3 用户数据中心结构示意图

用户数据中心设计及施工中采取了多种措施以确保通信的可扩充性和兼容性:设置冗余访问服务器，可连接多根E12PRI 线路以扩展容量;在广播电台设立了无线中继站，可利用此链路实现数据广播(Radio Data System，简称RDS);配置UHF/VHF 设备，发播单站差分数据。

3.2.4 用户应用子系统

用户应用子系统涉及庞大的用户群落，按照应用领域，可分为测绘与工程用户(厘米、分米级)，车辆导航与定位用户(米级)，高精度用户(事后处理)等;按照精度，则可分为厘米级用户系统，分米级用户系统，亚米级用户系统，米级用户系统等。不同用户使用不同精度的差分信息，静态数据服务可达到毫米级定位精度，实时数据服务则可获得厘米级或分米级定位精度。虽然导航类用户的定位精度只需要达到米级，但由于GPS 单机定位远不能满足精度要求，因此向导航类用户提供伪距差分数据服务仍是SZCORS 重要的服务内容。为充分保障用户投资，SZCORS 用户应用子系统充分考虑了GPS 接收机的兼容性，目前已通过多类GPS 接收机的测试，与数据服务中心的通信链路采用GSM 数据信。

3.3 SZCORS 性能指标

目前SZCORS 主要具备以下功能:

1)采用VRS 作为系统实时定位技术，提供实时定位差分数据服务。

2)采用GSM 数据通信方式提供实时数据访问，通过Internet 实现事后精密定位的数据服务。

3)永久性的基准站网络系统，可升级为国家级GPS 跟踪站、国家地壳形变监测站。

目前，主要技术指标达到并超过了设计要求，初步形成了深圳动态大地信息网络的核心平台，向实时网络化的城市大地测量迈出了坚实的一步。今后SZCORS 的主要任务是提高数据服务质量，丰富服务内容，向用户提供更完善的服务，满足各行业对时空信息的不同要求。

4 RTK 市场及面临的挑战

目前，RTK 技术已经广泛的应用于测绘和工程行业。而随着集最新的计算机网络技术、Internet 技术、无线通讯技术和GPS 定位技术于一身的网络RTK(VRS)技术的出现，使高精度的GPS 发展到一个新的阶段，将极大的扩展GPS 的应用领域。自1998 年以来，VRS 的应用得到迅速发展。多个国家和地区都建成了区域性或全国范围的VRS 系统。其中，以美国的连续运行参考站网系统、加拿大的主动控制网系统、德国的卫星定位导航服务计划、日本的GPS 连续应变监测系统最有影响。

中国的RTK 技术发展也十分迅速。多所院校都开设了GPS 课程，并开展了相关研究。多个城市还建设了基于VRS 技术的CORS 系统，这对我国的经济发展和实现城市数字化有着重要的意义。

同时，也应该清楚的认识到我们和发达国家的技术水平还有着不小的差距，国外的大公司还掌握着更先进的技术，并大举进入中国市场。国内的公司在科研水平和市场占有方面还有很大的差距。

中国政府也很重视这些问题，空间信息技术已被列入国家重点发展的产业，并提供了一系列的政策支持。几所大学也成立了GPS 工程中心，同时也出现了一大批研究GPS 的著作，培养了一批专业人员，相信这些措施会对我国空间技术的发展起到有力的推动作用。

同时国内的GPS 公司也应加大和高校、科研所的合作，只有这样才能提高自己的水平，与国外先进的公司竞争，在市场中立有一席之地。

5 结 论

网络RTK 技术代表了GPS 发展的方向，其中VRS 是网络RTK 技术中最有前途的一种。基于网络RTK 技术的CORS 系统将给我们的生活带来一场巨大的改变，极大的促进中国的城市数字化，推进中国的社会经济建设，将来必将掀起一场建设CORS系统的热潮。在这场热潮中，各个城市应充分考虑自己的位置条件，加强相邻城市的沟通协调，这样才能更快、更省的建设适合中国的城市CORS 系统。

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