VRS技術(shù)在廈門集美區(qū)后溪鎮(zhèn)控制測(cè)量中的應(yīng)用

PAGEPAGE1VRS技術(shù)在廈門集美區(qū)后溪鎮(zhèn)控制測(cè)量中的應(yīng)用【摘要】GPSRTK技術(shù)方興未艾，在測(cè)量和其他領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在著一定的局限性,如用戶需要假設(shè)本地的基準(zhǔn)站,誤差隨著距離的增長而增加、可靠性低、可擴(kuò)展性差等缺陷,使得其在應(yīng)用中受到一定的限制。VRS技術(shù)正是為了解決以上難題而應(yīng)運(yùn)而生，VRS技術(shù)的出現(xiàn)使得GPS測(cè)量的應(yīng)用更加便捷，同時(shí)也使測(cè)繪工作發(fā)生巨大變革。本文敘述了VRS網(wǎng)絡(luò)RTK的技術(shù)的系統(tǒng)組成、技術(shù)原理及優(yōu)越性，并結(jié)合VRS技術(shù)方案在廈門CORS中的實(shí)踐，主要探討了VRS技術(shù)在廈門集美區(qū)后溪鎮(zhèn)控制測(cè)量中的應(yīng)用研究，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比傳統(tǒng)RTK圖根控制測(cè)量，從而證明了VRS技術(shù)在控制測(cè)量應(yīng)用中的優(yōu)越性。【關(guān)鍵詞】RTK，VRS；網(wǎng)絡(luò)RTK；控制測(cè)量；目錄1.引言 11.1傳統(tǒng)RTK的不足 11.2幾種網(wǎng)絡(luò)RTK的比較 11.2.1VRS 11.2.2FKP 11.2.3MAC 21.3VRS的優(yōu)勢(shì) 22.VRS技術(shù)原理 33.技術(shù)方案 43.1XMCORS簡(jiǎn)介 43.2測(cè)區(qū)概況 53.3已有資料的利用情況 53.4作業(yè)依據(jù) 53.5選點(diǎn) 63.6布網(wǎng) 63.7設(shè)計(jì)精度 74.項(xiàng)目的具體實(shí)施 74.1外業(yè)數(shù)據(jù)采集 74.1.1作業(yè)前準(zhǔn)備 74.1.2新建項(xiàng)目 74.1.3設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng) 74.1.4設(shè)置移動(dòng)站 84.1.5數(shù)據(jù)采集 94.1.6注意事項(xiàng) 94.2實(shí)例數(shù)據(jù) 95.結(jié)語 13致謝 14參考文獻(xiàn) 14PAGE141.引言1.1傳統(tǒng)RTK的不足20世紀(jì)六十年代，隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的手工測(cè)圖不斷向數(shù)字化測(cè)圖轉(zhuǎn)變，而測(cè)量儀器也開始從機(jī)械儀器向電子儀器發(fā)展，從經(jīng)緯儀、測(cè)距儀到電子經(jīng)緯儀和全站儀。20世紀(jì)70年代，美國國防部研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS的巨大成功，使其從最初的取代大地測(cè)量和工程測(cè)量，發(fā)展?jié)B入到了精密工程測(cè)量、地籍測(cè)量、地形測(cè)量等方面。尤其是差分GPS(DGPS)和相位差分GPS（RTK）技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高精度的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位，在瞬間可獲得米級(jí)或厘米級(jí)的測(cè)量站坐標(biāo)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分（Real—timekinematic，RTK）測(cè)量系統(tǒng)是由GPS測(cè)量系統(tǒng)和各種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合的一種系統(tǒng)，它的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它采用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度，為工程放樣、地形測(cè)圖及各種控制測(cè)量帶來了空前的高效率，特別是很好地解決了一些傳統(tǒng)全站儀無法解決的通視問題[1]?？墒?，隨著各種測(cè)量作業(yè)的深入，我們發(fā)現(xiàn)，RTK測(cè)量的工作模式在很多情況下還是有其不可克服的局限性。1）用戶在進(jìn)行各種測(cè)量工作之前，必須先架設(shè)自己的基站，進(jìn)而進(jìn)行求解參數(shù)，點(diǎn)校正，將GPS測(cè)量的WGS—84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)販y(cè)量所要求的坐標(biāo)系統(tǒng)中。當(dāng)用戶在進(jìn)行這一系列作業(yè)的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)，在求解參數(shù)、架設(shè)基站和點(diǎn)校正過程中，都會(huì)有誤差的積累。此外，所需設(shè)備，操作比較復(fù)雜繁瑣，所消耗的人力物力、設(shè)備資源較大。2）作業(yè)距離的限制。用傳統(tǒng)RTK進(jìn)行各種測(cè)量工作，它是有作業(yè)距離限制的，一般情況下要求基站與移動(dòng)站之間的距離不超過10km。對(duì)流層和電離層等的誤差會(huì)隨著兩站間的距離的增加而增加，可靠性也會(huì)隨著降低。此外，它受地形的起伏影響較大，直接影響無線電的傳輸距離。3）傳統(tǒng)的RTK基于其作業(yè)模式，比較常用的是一加一、一加二或一加三的作業(yè)模式。因此，如果測(cè)區(qū)比較大要進(jìn)行多臺(tái)移動(dòng)站進(jìn)行作業(yè)時(shí)，就會(huì)比較麻煩了，此時(shí)就必須按要求再架設(shè)基站了?；趥鹘y(tǒng)RTK的這些局限，網(wǎng)絡(luò)RTK便應(yīng)運(yùn)而生了。網(wǎng)絡(luò)RTK集GPS、網(wǎng)絡(luò)通訊和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)于一身，是一種基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)一般由若干固定的連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與用戶部分四個(gè)部分組成。固定參考站按網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，它實(shí)時(shí)采集GPS衛(wèi)星信號(hào)，再將這些信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將這些觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，它是聯(lián)合多參考站的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算、改正，向用戶提供空間位置服務(wù)的一種實(shí)時(shí)定位技術(shù)。與傳統(tǒng)的（即單基準(zhǔn)站）RTK相比，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)為覆蓋面廣，定位精度高，可靠性高。目前，在網(wǎng)絡(luò)RTK的幾種技術(shù)中，無論是從其技術(shù)成熟程度還是應(yīng)用廣度來講，天寶的VRS技術(shù)都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)[2]。1.2幾種網(wǎng)絡(luò)RTK的比較網(wǎng)絡(luò)RTK的技術(shù)多種多樣，除了天寶的VRS，還有區(qū)域改正數(shù)技術(shù)FKP（Flachen—korrekturParameter）、主輔站技術(shù)MAC（Master—auxiliaryConcept）。當(dāng)前隨著互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)正處在蓬勃發(fā)展時(shí)期。1.2.1VRSVRS即虛擬參考站技術(shù)，是指GPS固定參考站網(wǎng)絡(luò)接收的衛(wèi)星信息通過數(shù)據(jù)鏈連接到控制中心上，控制中心的計(jì)算機(jī)分析并處理這些信息，并建立一個(gè)局部地區(qū)修正量的數(shù)據(jù)庫，將這些數(shù)據(jù)和來自移動(dòng)站的原始數(shù)據(jù)聯(lián)合起來創(chuàng)建一個(gè)離流動(dòng)站僅幾米遠(yuǎn)的虛擬參考站，移動(dòng)站讀取和使用該數(shù)據(jù)時(shí)就象使用來自真實(shí)的參考站數(shù)據(jù)一樣，但獲得的RTK定位精度可以大大提高。1.2.2FKPFKP技術(shù)是控制中心利用固定參考站網(wǎng)內(nèi)各固定參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)（相位觀測(cè)與偽距觀測(cè)等）及參考站已知的坐標(biāo)信息等計(jì)算得出參考站網(wǎng)內(nèi)各種與時(shí)間、空間有關(guān)的誤差模型，并將這些誤差模型改正數(shù)發(fā)至用戶部分進(jìn)行誤差解算，它是直接將誤差改正數(shù)內(nèi)插至 移動(dòng)站所測(cè)得的近似坐標(biāo)中，從而得到高精度的觀測(cè)坐標(biāo)值[3]。在FKP模式下，其主要計(jì)算還是放在了移動(dòng)站端，它采用單向播發(fā)方式，它相對(duì)于VRS的最大優(yōu)勢(shì)是其只要進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳輸，很大程度上減輕了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力及數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用，而它的最大不足也正是基于其單向數(shù)據(jù)傳輸，在大范圍的CORS下作業(yè)，控制端只能接收到其初始傳來的位置信息，因?yàn)椴煌瑓^(qū)域下的各種誤差改正數(shù)會(huì)不一樣，其單向數(shù)據(jù)傳輸決定了控制中心無法根據(jù)實(shí)時(shí)移動(dòng)的用戶而提供最優(yōu)的位置改正參數(shù)模型[4]。1.2.3MACMAC是徠卡推出的網(wǎng)絡(luò)參考站技術(shù)，要是為了解決FKP技術(shù)在數(shù)據(jù)格式的不標(biāo)準(zhǔn)性致使技術(shù)應(yīng)用和系統(tǒng)的推廣面臨困境而提出的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。MAC技術(shù)也是由各參考站向處理中心發(fā)送原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，再由控制中心對(duì)其解算后對(duì)過數(shù)據(jù)鏈播發(fā)改正信息給移動(dòng)站用戶，從而達(dá)到獲取高精度定位的目的。不同的是：它使用的是單差彌散性和非彌散性相位改正數(shù)形成壓縮的差分信息，其改正模型由流動(dòng)站設(shè)備自定義[5]。雖然MAC吸取了FKP和VRS在數(shù)據(jù)處理方面及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化等方面的部分優(yōu)點(diǎn)，代表了網(wǎng)絡(luò)RTK未來發(fā)展的方向，但由于MAC技術(shù)才剛問世不久，目前仍處于不斷測(cè)試及完善階段，它對(duì)其技術(shù)的成熟性及設(shè)備的穩(wěn)定性都有待提高，離實(shí)際應(yīng)用尚有一些差距。目前應(yīng)用此技術(shù)的單位或項(xiàng)目都不是很多[6]。由此我們可以看出，這三種技術(shù)各有千秋，它們都有自己的優(yōu)點(diǎn)?？墒?，目前應(yīng)用的最廣泛的是相對(duì)成熟與穩(wěn)定的VRS技術(shù)。它的安全性、穩(wěn)定性及其基準(zhǔn)站間距離的要求和軟件的成熟度和商業(yè)化程度都有很大的優(yōu)勢(shì)。另外，VRS技術(shù)作為一種通用的GNSS定位技術(shù)，并不僅僅依賴于美國的GPS系統(tǒng)，而是只要具備相應(yīng)的軟硬件條件就可以成為融合GPS、GLONASS、伽利略系統(tǒng)，甚至我國的北斗定位系統(tǒng)各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的定位方式，滿足各領(lǐng)域?qū)τ谛l(wèi)星導(dǎo)航定位的需要。它正是憑借自身這些優(yōu)點(diǎn)，占據(jù)了市場(chǎng)95%的分額。目前全球已進(jìn)入VRS系統(tǒng)快速建設(shè)時(shí)期，全球已超過4000參考站，美國、德國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)基本建成覆蓋全國的參考站系統(tǒng)。中國在成都、昆明、東莞、武漢、上海、北京、天津等地也相繼建成了VRS系統(tǒng)，北京市VRS系統(tǒng)也于2006年正式投入使用。1.3VRS的優(yōu)勢(shì)VRS技術(shù)代表的是一種新型的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，除了能夠克服傳統(tǒng)RTK作業(yè)的不足外，它還具有其自身的優(yōu)點(diǎn)：1）覆蓋范圍更廣。VRS就是專門對(duì)傳統(tǒng)RTK不足而建立的一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，它克服了諸多傳統(tǒng)RTK的不足，猶其是基準(zhǔn)站與移動(dòng)站間的距離問題，VRS可以有無數(shù)多個(gè)固定參考站，但至少要有三個(gè)。假如參考站間的距離為70km，其形狀為等邊三角形，那么這三個(gè)參考站組成的三角形面積可達(dá)1732平方千米。如廈門市的陸地面積逾1565.09平方千米，海域面積逾300平方千米，如果除去海域面積不計(jì)，理論上，只要三個(gè)基準(zhǔn)站就可以滿足要求，實(shí)際上如果有多一些固定參考站就更完美了。2）成本更低。假如只對(duì)某一個(gè)小工程而布設(shè)大面積的固定參考站，可能在短期內(nèi)無法看到其更低的成本效應(yīng)?？墒?，當(dāng)在一個(gè)大范圍內(nèi)布設(shè)參考站網(wǎng)之后，用戶就可以不用再架設(shè)自己的基站了，而且，在這個(gè)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任何一個(gè)單位或個(gè)人只要有一臺(tái)能正常工作的移動(dòng)站通過設(shè)置連接就可以通過這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作了。此外，它的應(yīng)用范圍也擴(kuò)大了很多，城市建設(shè)、各種公路工程、地籍測(cè)量、市政工程等都可以借此系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)。由此可見，其成本可發(fā)大降低。與傳統(tǒng)RTK相比，一般情況下，用VRS可以節(jié)省70%的成本[7]。3）精度更高且定位穩(wěn)定。運(yùn)用VRS技術(shù)，在固定參考站網(wǎng)內(nèi)，其精度分布均勻，精度可以時(shí)時(shí)控制在1—2cm以內(nèi)。而且用戶處在多個(gè)固定參考站以內(nèi)，采用多個(gè)參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)，其可靠性也大大提高?；谝陨现T多優(yōu)勢(shì)，目前VRS技術(shù)在國內(nèi)很多地方的CORS建網(wǎng)中得到了廣泛而實(shí)際的應(yīng)用。VRS技術(shù)的出現(xiàn)，將使一個(gè)地區(qū)的所有測(cè)繪工作成為一個(gè)有機(jī)的整體，將大大擴(kuò)展RTK的作業(yè)范圍，使GPS的應(yīng)用更廣泛，精度和可靠性將進(jìn)一步提高，并從根本上提高了作業(yè)效率和測(cè)量的質(zhì)量，且有效克服了GPSRTK技術(shù)的局限性，給測(cè)繪行業(yè)帶來了生產(chǎn)上的革命性變化。VRS技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著高精度GPS的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，VRS的優(yōu)勢(shì)不僅僅體現(xiàn)在節(jié)約測(cè)量費(fèi)用以及精度和可靠性的提高上，更為重要的是改變了以前各種RTK作業(yè)模式，使建設(shè)地區(qū)乃至全國范圍的RTK網(wǎng)絡(luò)成為可能，為國家GPS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)注入了新活力。試想基于VRS網(wǎng)絡(luò)，我們將可以使用單臺(tái)GPS接收機(jī)完成幾乎所有高精度的測(cè)量定位工作。城市GIS地理信息數(shù)據(jù)的采集和更新將會(huì)更加便捷，昔日由于城市發(fā)展過快而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集困難將有效緩解，車載導(dǎo)航和車輛被盜后的跟蹤技術(shù)將會(huì)更加貼近大眾生活。因此，研究VRS技術(shù)原理及其在實(shí)際中的應(yīng)用，對(duì)提高作業(yè)效率和測(cè)量的質(zhì)量，改善測(cè)量作業(yè)模式將有很大作用。它將為生產(chǎn)和生活帶來許多新的東西。就本次廈門集美測(cè)區(qū)而言，由于其測(cè)區(qū)范圍較大，如果采用單基站RTK做控制，則精度分布會(huì)很不均勻，也難以多個(gè)外業(yè)組同時(shí)進(jìn)行作業(yè)等等的問題，而VRS則很好地解決了這一個(gè)問題。2.VRS技術(shù)原理VRS（VirtualReferenceStation）技術(shù)是由美國天寶公司研制，VRS即虛擬參考基站系統(tǒng)，它是網(wǎng)絡(luò)RTK的一種定位技術(shù)，它是CORS的三種核心技術(shù)之一。VRS一般由系統(tǒng)控制中心、固定參考站（參考站可以有無數(shù)個(gè)，但必須不少于三個(gè)）、數(shù)據(jù)鏈和移動(dòng)站組成，參考站間的距離可以達(dá)70km[8]。參考站與控制中心有通訊線相連，控制中心接收參考站的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。而移動(dòng)站則向控制中心發(fā)送其所處的概略位置，并接收控制中心發(fā)過來的差分信號(hào)改正數(shù)形成厘米級(jí)的位置信息。顧名思義，對(duì)移動(dòng)站用戶而言，該參考站是不存在的，是虛擬出來的。即在GPS移動(dòng)站觀測(cè)點(diǎn)附近(一般為其近似坐標(biāo))建立一個(gè)虛擬參考站，根據(jù)各永久性固定連續(xù)運(yùn)行參考站采集的數(shù)據(jù)并加以計(jì)算得到的各種誤差分布后模擬并計(jì)算出虛擬參考站的虛擬GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，由于虛擬參考站與實(shí)際觀測(cè)點(diǎn)距離很近，一般只有幾米至幾十米，可以認(rèn)為是超短基線，移動(dòng)站與虛擬參考站的各種對(duì)流層誤差、電離層誤差及星歷誤差等看作是一樣的，并通過差分可以較好地得到消除，而且其定位計(jì)算的原理和軟件與傳統(tǒng)方法完全一樣。它與常規(guī)的RTK作業(yè)模式不同，它是一個(gè)比較系統(tǒng)的工程，首先各個(gè)參考站的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)必須能夠通過一定的通訊方式（數(shù)據(jù)鏈）傳送至其所處的控制中心，控制中心的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)各參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢查、糾錯(cuò)，然后對(duì)各個(gè)參考站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算出該區(qū)域與時(shí)間和空間有關(guān)的GPS誤差，同時(shí)根據(jù)移動(dòng)站送來的概略坐標(biāo)（可為偽距或單點(diǎn)定位法求得），控制中心收到這個(gè)位置信息后，根據(jù)用戶的概略位置，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇一組最佳的固定參考站，這組參考站一般為三個(gè)，形成一個(gè)三角形，使移動(dòng)站位于這個(gè)三角形之內(nèi)，并以差分方式對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)碼和載波相位數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行處理和分析，這樣可以非常精確地檢測(cè)和估計(jì)出噪場(chǎng)水平、多路徑效應(yīng)以及周跳，然后整體地改正GPS由軌道、電離層、對(duì)流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號(hào)發(fā)給移動(dòng)站，由于虛擬參考站離流動(dòng)站非常近，可以認(rèn)為其觀測(cè)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)誤差與移動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)誤差相等，這個(gè)差分信號(hào)的效果相當(dāng)于在移動(dòng)站旁邊，生成一個(gè)虛擬的參考基站，從而解決了RTK作業(yè)距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。同時(shí)，控制中心實(shí)時(shí)計(jì)算虛擬參考站至用戶端的距離，當(dāng)用戶移動(dòng)站與虛擬參考站間的距離超出一定的范圍時(shí)，控制中心會(huì)進(jìn)行重新計(jì)算，確定出新的虛擬參考站。此外，虛擬參考站技術(shù)系統(tǒng)還能自行識(shí)別錯(cuò)誤并剔除，即如果某個(gè)參考站出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)控制中心會(huì)自動(dòng)把它從網(wǎng)絡(luò)中去除，并用其它參考站的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而確保精度和效率的可靠性，這些測(cè)量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)的高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果更為可靠。圖2-1VRS工作原理圖[9]圖2-2VRS數(shù)據(jù)鏈VRS另外一個(gè)比較顯著的特征是它還是采用雙差觀測(cè)模型進(jìn)行解算的。所謂雙差（doubledifferent，DD）即不同觀測(cè)站，同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，所得單差觀測(cè)量之差[10]。若將接收機(jī)直接觀測(cè)值相減，將所獲得的結(jié)果當(dāng)做虛擬觀測(cè)值，這稱為載波相位觀測(cè)值的單差。單差包括在衛(wèi)星間求一次差，在接收機(jī)間求一次差，在不同歷元間求一次差三種求差法。在載波相位測(cè)量的一次求差基礎(chǔ)上繼續(xù)求差所獲得的結(jié)果被當(dāng)成虛擬觀測(cè)值，稱為雙差。接收機(jī)采用雙差觀測(cè)，它有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：相比單差觀測(cè)它能進(jìn)一步消除衛(wèi)星鐘誤差；接收機(jī)相對(duì)鐘差也被消去；在每個(gè)歷元中雙差觀測(cè)方程的數(shù)量均比單差觀測(cè)方程少一個(gè)；參數(shù)大大減少，用一般的計(jì)算機(jī)就可勝任數(shù)據(jù)處理工作。在載波相位測(cè)量中，多余參數(shù)的數(shù)量往往非常多，這樣數(shù)據(jù)處理的工作量十分龐大，對(duì)計(jì)算機(jī)及作業(yè)人員的素質(zhì)也會(huì)提出較高的要求。此外，未知參數(shù)過多使得解的穩(wěn)定性減弱，而通過觀測(cè)值相減即求差法可消除多余觀測(cè)數(shù)，從而大大降低了工作量。正因?yàn)殡p差觀測(cè)模型有這些優(yōu)點(diǎn)，所以，現(xiàn)在的GPS定位中廣泛采用雙差觀測(cè)值。3.技術(shù)方案此次采用VRS技術(shù)的測(cè)區(qū)位天廈門，考慮到該測(cè)區(qū)比較大，大約有10.44平方公里，決定其控制采用基于VRS技術(shù)的XM-CORS進(jìn)行布控與施測(cè)，而廈門恰好有其CORS系統(tǒng)，因此此次技術(shù)方案主要建立在XM-CORS的基礎(chǔ)上。3.1XMCORS簡(jiǎn)介廈門CORS（XMCORS）是一個(gè)獨(dú)立于福建CORS的系統(tǒng)，它采用天寶的VRS技術(shù)，并于去年5月開始試運(yùn)行。廈門市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)的測(cè)量控制網(wǎng)，成為新一代測(cè)繪基準(zhǔn)。與傳統(tǒng)控制網(wǎng)相比，XMCORS具有使用便捷、定位精度高等特點(diǎn)，是集平面基準(zhǔn)與高程基準(zhǔn)于一身的三維動(dòng)態(tài)高精度基準(zhǔn)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣、穩(wěn)定性好、單人單機(jī)就可作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)模式，極大地提高測(cè)量的工作效率[11]。

圖3.1XMCORS連續(xù)固定運(yùn)行參考站分布圖下面就廈門集美區(qū)后溪鎮(zhèn)測(cè)區(qū)進(jìn)行說明，考慮到該測(cè)區(qū)比較大，大約有10.44平方公里，決定其控制采用基于VRS技術(shù)的XM-CORS進(jìn)行布控與施測(cè)。3.2測(cè)區(qū)概況測(cè)區(qū)位于廈門市集美區(qū)東北部包括集美區(qū)火車北站、后溪鎮(zhèn)區(qū)域范圍，總面積約10.4平方公里，G324國道從測(cè)區(qū)中間穿過，交通便利，通視條件良好，比較便于觀測(cè)。測(cè)區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候，濕度較大。測(cè)區(qū)內(nèi)主要為大學(xué)校區(qū)、農(nóng)村居民地和田野，測(cè)區(qū)內(nèi)道路暢通，交通便利，部分山地、果園通視和觀測(cè)受一定影響，其余地段通視條件良好，比較便于觀測(cè)。測(cè)區(qū)地勢(shì)平坦，農(nóng)田占很大面積手機(jī)和衛(wèi)星的信號(hào)都比較好，便于在XM-CORS下利用RTK做控制。3.3已有資料的利用情況（1）由廈門市測(cè)繪與基礎(chǔ)地理信息中心提供的測(cè)區(qū)附近高等級(jí)GPS平面控制點(diǎn)米場(chǎng)西、帽山、合成氨廠、倉上山作為平面控制測(cè)量起算數(shù)據(jù)。（2）由廈門市測(cè)繪與基礎(chǔ)地理信息中心提供的一等水準(zhǔn)點(diǎn)JH1、I杭廣南284、I杭廣南283－1可作為高程起算數(shù)據(jù)。（2）由廈門市測(cè)繪與基礎(chǔ)地理信息中心提供的測(cè)區(qū)及周邊1:5000標(biāo)準(zhǔn)分幅藍(lán)圖，可用于工作計(jì)劃及引用參考。3.4作業(yè)依據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》（GB/T18314-2009）《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB12898-2009）《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ8－99）《廈門市地理空間基礎(chǔ)框架大比例尺數(shù)字圖測(cè)繪工程技術(shù)要求書》《1：500、1：1000、1：2000外業(yè)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)規(guī)程》（GB/T14912-2005）《測(cè)繪技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定》（CH/T1004-2005）《測(cè)繪技術(shù)總結(jié)編寫規(guī)定》（CH/T1001-2005）《1:500、1:1000、1:2000地形圖圖式》（GB/T7929－1995）3.5選點(diǎn)選點(diǎn)人員在實(shí)地選點(diǎn)之前，應(yīng)收集測(cè)區(qū)圖件、已有GPS點(diǎn)資料，充分了解測(cè)區(qū)的路網(wǎng)情況。所選的點(diǎn)，在選定之前，先在廈門1：5000標(biāo)準(zhǔn)分幅圖上粗略選定，再根據(jù)野外通視與衛(wèi)星信號(hào)條件等情況在野外實(shí)地進(jìn)行確定點(diǎn)的位置[12]。并注意以下幾個(gè)問題：（1）點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備，視野開闊的點(diǎn)上。（2）點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場(chǎng)周圍15°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS信號(hào)被遮擋或障礙物吸收。（3）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站等）其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得少于50m，以避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。（4）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。（5）點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便，有利于其它觀測(cè)手段擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)的地方。（6）地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存利用。（7）選點(diǎn)人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行踏勘，按要求實(shí)地選點(diǎn)定位。（8）當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)對(duì)舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性，以及覘標(biāo)是否安全可用進(jìn)行檢查，符合要求方可利用。3.6布網(wǎng)為適應(yīng)測(cè)圖和各種工程建設(shè)的需要，必須進(jìn)行科學(xué)地布網(wǎng)，建立一定精度和密度的平面控制網(wǎng)。根據(jù)所提供的GPS點(diǎn)，在布網(wǎng)時(shí)應(yīng)滿足加密控制網(wǎng)的密度，所選點(diǎn)主要沿測(cè)區(qū)外圍和內(nèi)部重要地段進(jìn)行布設(shè)。另外，還要兼顧測(cè)區(qū)的制高點(diǎn)，制高點(diǎn)良好的通視條件是沿路所布點(diǎn)無法比擬的[13]。圖3-2控制網(wǎng)圖3.7設(shè)計(jì)精度平面坐標(biāo)采用“92廈門坐標(biāo)系”。該坐標(biāo)系采用克拉索夫斯基參考橢球體，平面投影為中央子午線東經(jīng)118°30′的1.5°帶高斯-克呂格投影，投影面高程為0米，高程系統(tǒng)采用“1985國家高程基準(zhǔn)”。平差方法采用清華山維NASWE2000平差軟件系統(tǒng)（丹麥法，迭代3次）進(jìn)行平差，平差后最大點(diǎn)位誤差、最大點(diǎn)間誤差都要在允許值2.0cm以內(nèi)，每公里高程測(cè)量高差中誤差應(yīng)該小于10mm。4.項(xiàng)目的具體實(shí)施4.1外業(yè)數(shù)據(jù)采集4.1.1作業(yè)前準(zhǔn)備此次作業(yè)采用中海達(dá)V8CORS進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。在進(jìn)行外業(yè)施測(cè)的前一天，要下載最新的衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)，了解衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)接收機(jī)能鎖定的衛(wèi)星所構(gòu)成的空間圖形是否理想，且PDOH值是否小于等于6。另外，也還要聯(lián)系有關(guān)部門要XM-CORS的服務(wù)器IP地址。對(duì)所要用的儀器要進(jìn)行檢查與校正，特別是對(duì)中桿氣泡居中時(shí)對(duì)中桿是否有鉛垂于地面，還要對(duì)接收機(jī)的天線進(jìn)行精密量取。準(zhǔn)備好SIM卡，并插入卡槽，檢驗(yàn)是否能連接上服務(wù)器。4.1.2新建項(xiàng)目采用中海達(dá)V8CORS進(jìn)行作業(yè)，先開啟接收機(jī)與手薄，手薄藍(lán)牙連接GPS接收機(jī)，進(jìn)入如下圖4-1主程序界面：圖4-1進(jìn)入主程序界面圖4-2新建項(xiàng)目點(diǎn)擊圖4-1中的【項(xiàng)目】，進(jìn)入圖4-2的新建項(xiàng)目界面，點(diǎn)擊【新建】，輸入中國-廈門，新建廈門項(xiàng)目，點(diǎn)擊，退出后顯示當(dāng)前項(xiàng)目為中國-廈門時(shí)，新建項(xiàng)目成功。4.1.3設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)在【項(xiàng)目信息】界面，點(diǎn)擊屏幕左上角的【項(xiàng)目信息】，選擇下拉菜單的【坐標(biāo)系統(tǒng)】，進(jìn)入【坐標(biāo)系統(tǒng)】界面，在【橢球】標(biāo)簽頁下，【源橢球】選擇【W(wǎng)GS84】，【目標(biāo)橢球】選擇【國家80】（如圖4-3）。圖4-3設(shè)置橢球圖4-4設(shè)置投影設(shè)置完成后，點(diǎn)擊【投影】，對(duì)投影參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，【投影方法】選擇【高斯自定義】，在【中央子午線】后面輸入當(dāng)?shù)氐闹醒胱游缇€（如圖4-4）。設(shè)置完成后，點(diǎn)擊【橢球轉(zhuǎn)換】，【轉(zhuǎn)換模型】選擇【布爾莎七參數(shù)】，然后將我們已有的參數(shù)輸入到相應(yīng)的地方，輸入完畢后點(diǎn)擊右上角的【保存】，將設(shè)置好的坐標(biāo)系統(tǒng)保存起來。這樣，坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置完成（如圖4-5）。圖4-5橢球轉(zhuǎn)換圖4-6設(shè)置移動(dòng)站4.1.4設(shè)置移動(dòng)站保存后返回主程序界面，在主程序界面點(diǎn)擊【GPS】，再點(diǎn)擊【接收機(jī)信息】進(jìn)入其下拉菜單的【移動(dòng)站設(shè)置】，進(jìn)入【設(shè)置動(dòng)站】界面。在【設(shè)置動(dòng)站】頁面，首先看到的是【數(shù)據(jù)鏈】，【數(shù)據(jù)鏈】選擇【內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)】，后面選擇【GPRS】，【運(yùn)營商】輸入【CMNET】，【服務(wù)器IP】輸入XM-CORS服務(wù)器控制中心IP地址，【端口】輸入【9000】，【網(wǎng)絡(luò)】選擇【CORS】（如圖4-6）。點(diǎn)擊屏幕下方的【其它】，進(jìn)入到如下頁面?！静罘蛛娢母袷健窟x擇【RTCM(3.0)】，【高度截止角】設(shè)置為15，【發(fā)送GGA】前面的復(fù)選框勾選√，后面選擇1，然后點(diǎn)擊屏幕右下方的【確定】，出現(xiàn)提示設(shè)置成功后，點(diǎn)擊右上方的，關(guān)閉移動(dòng)站設(shè)置，返回【接收機(jī)信息】頁面（如圖4-7）。圖4-7設(shè)置差分電方格式圖4-8設(shè)置天線在接收機(jī)信息頁面，點(diǎn)擊【接收機(jī)信息】選擇下拉菜單的【天線設(shè)置】，進(jìn)入【天線管理】頁面，【天線類型】選擇【V8/V9】，天線高設(shè)置完成后，，點(diǎn)擊【應(yīng)用】即可（如圖4-8）。4.1.5數(shù)據(jù)采集設(shè)置完成之后，先到一已知點(diǎn)上檢測(cè)，看所測(cè)的數(shù)據(jù)與已知數(shù)據(jù)是否會(huì)有差距，如果不差，則可以開始進(jìn)行控制測(cè)量，如果有偏差，則要進(jìn)行點(diǎn)校正，校正后再至另一已知點(diǎn)進(jìn)行復(fù)檢，直至不再出現(xiàn)出現(xiàn)偏差，方可進(jìn)行外業(yè)施測(cè)。外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后，點(diǎn)擊屏幕左下角的查看點(diǎn)庫，再點(diǎn)擊【記錄點(diǎn)庫】界面右下角的進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在【導(dǎo)出記錄點(diǎn)庫】界面，選擇“南方Cass7.0(*.dat)”格式導(dǎo)出（如圖4-9、4-10）。圖4-9記錄點(diǎn)庫圖4-10導(dǎo)出記錄點(diǎn)庫4.1.6注意事項(xiàng)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)要求接收機(jī)能持續(xù)穩(wěn)定顯示固定解，當(dāng)這些條件都滿足時(shí)，方可進(jìn)行野外業(yè)作業(yè)。當(dāng)上述條件不能滿足時(shí)，應(yīng)重新選擇控制點(diǎn)的地理位置。此外，當(dāng)控制點(diǎn)設(shè)站環(huán)境正常，但獲得固定點(diǎn)的時(shí)間出現(xiàn)大于1min時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，在觀測(cè)時(shí)，對(duì)每次數(shù)據(jù)采集采用兩分鐘數(shù)據(jù)平滑處理，之后，將對(duì)中桿旋轉(zhuǎn)180°，再進(jìn)行兩分鐘平滑，兩次采集的數(shù)據(jù)如果其差不會(huì)相差很大，取其兩次測(cè)的平均值，否則，應(yīng)查明其原因，再次進(jìn)行施測(cè)。所選的點(diǎn)應(yīng)盡可能在視野開闊位置，這樣移動(dòng)站接收機(jī)才能接收到較好衛(wèi)星信號(hào)，減小各種誤差[14]。4.2實(shí)例數(shù)據(jù)經(jīng)過外業(yè)工作，在內(nèi)業(yè)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，共確定控制點(diǎn)52個(gè)，下表為所測(cè)的控制點(diǎn)成果表：表4-1控制點(diǎn)成果表J0012727923.961450063.76735.785J0022727933.413450536.87127.192J0032727866.518451083.27126.772J0042727206.554449182.46336.021J0052727459.036449364.59028.714J0062727475.574449782.00227.136J0072727521.752450268.72425.332J0082727055.302449969.23016.724J0092727094.669450430.47219.399J0102726492.152448838.18032.750J0112726566.702449295.24028.004J0122726315.461449531.93822.364J0132726031.194449710.62116.946J0142726619.347449884.23420.108J0152726278.091450122.77416.286J0162724950.139449569.0048.863J0172725332.767449934.43810.932J0182725752.552450400.31110.352J0192726198.641450798.59910.168J0202726786.869451331.07110.234J0212726654.680450329.20714.309J0222727226.094450856.17913.263J0232727534.900451155.82520.463J0242726757.037450818.52913.291J0252727169.758451219.38214.784J0262725120.514450769.7577.519J0272724930.860451160.8005.667J0282725124.505451837.7084.882J0292727277.811451779.20613.837J0302727601.359452100.52110.952J0312727951.183451775.13227.109J0322726671.825451893.52411.044J0332726890.001452107.51910.754J0342726228.689451999.01712.379J0352728157.499452585.41015.748J0362726063.602452609.8275.056J0372725958.620453075.3684.796J0382726358.008452386.8755.403J0392726734.727452522.6525.853J0402726905.551452861.5856.533J0412726644.176453139.7905.716J0422726954.941453394.43215.933J0432727110.122453084.8316.719J0442727632.396452854.8839.751J0452727156.121452472.3097.571J0462727335.646452713.9968.118J0472725808.600450756.7578.112J0482725803.139451142.8318.102J0492725869.800451581.8996.413J0502726290.835451611.1788.096J0512725304.254450279.9719.424J0522724959.170450343.8308.234在外業(yè)施測(cè)完成之后，為了確定采用VRS技術(shù)所測(cè)的與傳統(tǒng)RTK所施測(cè)的區(qū)別，又采用傳統(tǒng)RTK作業(yè)方法對(duì)RTK基準(zhǔn)站附近的一些點(diǎn)進(jìn)行再次施測(cè)，再進(jìn)行兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比，基準(zhǔn)站架設(shè)在一民房樓板上。有如下數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果：表4-2兩組數(shù)據(jù)對(duì)比表方法X（m）Y(m)Z(m)△X（mm）△Y(mm)△Z(mm)J007VRS2727521.752450268.72425.33220-15-21傳統(tǒng)RTK2727521.732450268.73925.353J009VRS2727094.669450430.47219.399-612-22傳統(tǒng)RTK2727094.675450430.46019.421J016VRS2724950.139449569.0048.86326-2739傳統(tǒng)RTK2724950.113449569.0318.824J019VRS2726198.641450798.59910.168-1918-25傳統(tǒng)RTK2726198.660450798.58110.193J020VRS2726786.869451331.07110.234-14919傳統(tǒng)RTK2726786.883451331.06210.215J021VRS2726654.680450329.20714.30919-935傳統(tǒng)RTK2726654.661450329.21614.274J023VRS2727534.900451155.82520.463-118-16傳統(tǒng)RTK2727534.911451155.81720.479J024VRS2726757.037451155.82513.291-14-1823傳統(tǒng)RTK2726757.051451155.84313.268J025VRS2727169.758451219.38214.78471214傳統(tǒng)RTK2727169.751451219.37014.770J029VRS2727277.811451779.20613.83719-1736傳統(tǒng)RTK2727277.792451779.22313.801J050VRS2726290.835451611.1788.09623-1332傳統(tǒng)RTK2726290.812451611.1918.064表4-3RTK移動(dòng)站距基站距離與VRS所測(cè)的偏差表J007J009J016J019J020J021J023J024J025J029J050距基站距離D(m)634413259210186637504584603969551214F(s)（mm）3326543625412132204441注：F(s)=在進(jìn)行外業(yè)施測(cè)的時(shí)候，點(diǎn)擊測(cè)量界面（圖4-11）里的衛(wèi)星解狀態(tài)區(qū)域，如點(diǎn)擊，出現(xiàn)如圖4-12的移動(dòng)站位置信息，這里可以記錄下移動(dòng)站距基準(zhǔn)站的距離。圖4-11測(cè)量界面圖4-12位置信息圖4-13移動(dòng)站距基站距離與VRS所測(cè)的偏差曲線圖