王華云 趙成斌

摘 要：基于連續(xù)多基站觀測的網絡RTK技術是當前研究的熱點。該文介紹了網絡RTK系統(tǒng)的組成和虛擬參考站技術（VRS）的基本概念，論述了網絡RTK較于常規(guī)RTK技術的優(yōu)勢，對網絡RTK的研究現(xiàn)狀作了詳細的介紹和分析，指出了我國網絡RTK系統(tǒng)的不足，展望了網絡RTK的應用前景。

關鍵詞：網絡RTK 虛擬參考站 CORS

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02

自20世紀90年代初，RTK技術（GPS實時動態(tài)定位）問世，改變了GPS只能用于控制測量的局面，使得GPS測量廣泛的應用于工程測量。但是傳統(tǒng)的RTK技術存在很多缺陷：比如用戶需要在測站區(qū)域要設參考站；測量的誤差受距離的影響較大，基線長度越長，誤差越大，單頻接收機允許的基線長度不超過15 km，雙頻接收機允許的基線長度不超過30 km；初始化時間較長等。因此網絡RTK技術應運

而生。

網絡RTK技術是指在一定的區(qū)域內建立多個均勻分布的連續(xù)觀測的參考站，融合各參考站的觀測數(shù)據(jù)，建立誤差改正模型，并將改正模型發(fā)送給移動站，從而實現(xiàn)高精度的實時定位。

目前，許多發(fā)達國家已經建立了完善的GPS連續(xù)觀測系統(tǒng)，在城市數(shù)字化的建設中發(fā)揮著重要的作用；發(fā)展中國家也已經認清當前形勢，開始逐步建立自己的GPS連續(xù)觀測系統(tǒng)。

1 網絡RTK技術

1.1 網絡RTK系統(tǒng)的組成

網絡RTK是由基準站網、數(shù)據(jù)處理中心及數(shù)據(jù)播發(fā)中心、數(shù)據(jù)通信鏈路和用戶部分組成。

基準站網通常不少于3個基準站，應架設在環(huán)境良好的地方；基準站上應配有全波長的雙頻GPS接收機、數(shù)據(jù)傳輸設備及氣象儀等。

數(shù)據(jù)處理中心是負責接收各基準站發(fā)來的觀測數(shù)據(jù)，并進行融合、處理，實時的計算出基準站網內的各項誤差，建立誤差改正模型，然后由數(shù)據(jù)播發(fā)中心發(fā)送給用戶流動站。

數(shù)據(jù)通信鏈路分為兩種：一種是基準站和數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)播發(fā)中心之間的通信鏈路，通常是通過光纖、光纜、數(shù)據(jù)通信等方式連接；另一種是數(shù)據(jù)播發(fā)中心與用戶接收機間的通信鏈路，通常是采用GSM、GPRS、CDMA等方式來實現(xiàn)。由于現(xiàn)在手機使用便利，且手機都具有上網功能，所以現(xiàn)在一般的工程測量都采用GPRS方式來實現(xiàn)播發(fā)中心與用戶接收機間的連接。用戶部分，用戶只需要配備數(shù)據(jù)通信設備及其相應的軟件即可工作。

1.2 虛擬參考站技術

網絡RTK技術其中具有代表性的就是虛擬參考站技術（VRS）。各個參考站將每天觀測的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心進行數(shù)據(jù)解算，建立誤差模型，計算出參考站的載波相位整周模糊度；流動站通過無線電，將流動站大致坐標發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心經過處理，在流動站附近內插得到一個虛擬的參考站，用戶則接收虛擬參考站的改正信息，通過差分解算，達到高精度的實時定位。

1.3 網絡RTK技術的優(yōu)勢

在前言中已經介紹，傳統(tǒng)的RTK技術存在著很多缺陷；與之相比，網絡RTK技術的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下

1）虛擬參考站技術的誕生，打破了傳統(tǒng)的RTK測量中基準站與流動站之間的距離的限制。傳統(tǒng)的RTK基準站與流動站之間的距離一般不大于15 km，而網絡RTK技術基準站與流動站之間的距離可達50～70 km，且具有很高的精度。

2）網絡RTK成本低。傳統(tǒng)的RTK由于基線長度的限制，為保證精度，不得不多次架設參考站；而網絡RTK技術不需要架設參考站，同樣大小的測區(qū)，網絡RTK成本遠遠小于傳統(tǒng)的RTK測量。

3）網絡RTK技術作業(yè)精度高。傳統(tǒng)的RTK由于多次架設參考站，參考站誤差累積。而網絡RTK不需要架設參考站，虛擬參考站總是在流動站幾米或者幾十米的附近，避免了誤差的累積，整個測區(qū)誤差

均勻。

4）網絡RTK系統(tǒng)可靠性高。網絡RTK系統(tǒng)的可靠性是由整個網絡來維護，當某個參考站出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)很容易檢測出。而傳統(tǒng)的RTK的可靠性是靠單個參考站來維護的，當這個參考站出現(xiàn)問題，則無法檢測出，這樣使得所測的結果即存在嚴重的誤差。

5）網絡RTK應用更為廣泛?，F(xiàn)在已廣泛應用于控制測量、線路中線測量、工程監(jiān)控、用地測量、水下地形測量、車輛導航等各個領域。

6）網絡RTK應用更為便捷。用戶不需要架設參考站，只需要配備數(shù)據(jù)通信設備及其相應的軟件即可進行高精度的實時

定位。

2 國內外網絡RTK研究現(xiàn)狀

隨著網絡RTK技術的發(fā)展，為提供服務的多樣性，以及運行的長期性。國內外都開始建立自己的CORS系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)（連續(xù)運行參考系統(tǒng)）是一種以提供衛(wèi)星導航定位服務為主的多功能服務系統(tǒng)，是建立數(shù)字地球時必不可少的基礎設施。也是連續(xù)運行的綜合服務系統(tǒng)。[1]CORS系統(tǒng)可以為飛機、汽車、船舶提供導航服務；可以為數(shù)字城市等提供高精度的網絡RTK服務；可以確定GPS信號的TEC，建立電離層延遲改正模型，從而向用戶提供電離層改正等。

2.1 國外CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，許多發(fā)達國家已經建立了較為完備的CORS系統(tǒng)。具有代表性的有：美國的CORS系統(tǒng)、德國的CORS系統(tǒng)（SPAOS）、日本的CORS系統(tǒng)（COSMOS）和澳大利亞的CORS系統(tǒng)等。

最早的是美國的CORS系統(tǒng)，建于20世紀90年代初期。由美國大地測量局NGS牽頭組建。當初計劃的是建立250個基準站，基準站間的距離為100～200 km，覆蓋全國。

值得一提的是德國的SPAOS系統(tǒng)，該系統(tǒng)是德國測量管理部門聯(lián)合運輸、建筑、房產管理、國防等部門共同組建的連續(xù)運行衛(wèi)星導航定位服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)由250多個永久性的參考站組成，平均站間間距為40 km。[1]該系統(tǒng)的特點是可以提供四個不同級別、不同精度的定位服務：實時定位服務、高精度實時定位服務、精密大地定位服務和高精度大地定位服務。

日本國家地理院從90年代初開始，就著手布設地殼應變監(jiān)測網，并逐步發(fā)展成日本GPS 連續(xù)應變監(jiān)測系統(tǒng)（COSMOS）。[2]日本的CORS站數(shù)目最多，最為密集，基準站間的距離只有10～15 km，該系統(tǒng)是日本重要的基礎性設施。

2.2 國內CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

認識到國際CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，我國國家測繪局從1993年開始，建設自己的永久性連續(xù)觀測站，用于軌道定位、高精度定位和地球動力學監(jiān)測。先后在北京、上海、深圳、武漢、天津、哈爾濱、烏魯木齊、海南、西安等數(shù)十個城市建立了CORS站，并逐步推向全國，建立一個覆蓋全國的CORS系統(tǒng)。

深圳正在建立最終由10個GPS永久跟蹤站組成的連續(xù)運行站網絡服務系統(tǒng)；香港于近期完成了第一期6個永久跟蹤站組成的連續(xù)運行基準站網的建設，第二期7個永久基準站點將于2002年建成。[3]北京將建立30個基準站，為滿足北京基礎建設的快速發(fā)展，在此基礎上北京市測繪設計研究院還將建立100 個臨時基準站。[4]上海市建立了由14個GPS參考站組成的全球定位系統(tǒng)。四川地震局以GPS技術為主，結合精密重力和精密水準測量建立了地殼運動觀測網絡。[5]

目前，我國的CORS系統(tǒng)建設還存在一些問題：

1）我國CORS系統(tǒng)的自動化水平不高，主要是在數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲以及分發(fā)等功能上的自動化水平與歐美發(fā)達國家的自動化水平相比差距比較大。

2）我國CORS系統(tǒng)應用還不夠廣泛，目前只有本分VRS網投入使用。需要進一步挖掘CORS系統(tǒng)的潛力，使其應用面更加廣泛。

3）我國的CORS系統(tǒng)的運作體制還不明確，對于是否要向用戶收取費用還在討論之中。該文認為，國家應該為CORS系統(tǒng)的各項費用“買單”，這樣才有利于我國CORS系統(tǒng)的發(fā)展。

國內的學者也認識到網絡RTK必將是GPS差分實時定位的熱點，紛紛在此方面做了一定程度的研究。如武漢大學為深圳市連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)開發(fā)了管理軟件，西南交通大學為四川GPS觀測網絡開發(fā)了精度評估軟件，東南大學采用GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務）與Internet的無縫鏈接技術并集成GPS模塊，開發(fā)了VRS網用戶終端，實現(xiàn)了GPS/PDA與北京VRS網的接入。[6]

網絡RTK技術需要克服的一個關鍵的技術難題就是如何建立誤差改正模型，解算網絡RTK基線的模糊度。我國許多學者在這方面也做出了不懈的努力。武漢大學高星偉于2002年提出了綜合誤差改正模型，此模型對網絡RTK誤差模型的建立具有重要的實際意義。西南交大黃丁發(fā)長期研究虛擬參考站系統(tǒng)。東南大學喻國榮對網絡RTK參考站周跳探測與修復、對流層和電離層改正模型的建立做了深入的研究。[6]

3 結語

網絡RTK采用24 h連續(xù)不斷的多基站觀測技術，用戶無需架設參考站，只需要配備數(shù)據(jù)通信設備及其相應的軟件即可方便快捷的實現(xiàn)高精度的實時定位，這是高精度GPS實時定位的一個巨大的飛越。CORS站的建設，歐美發(fā)達國家都已經建立了成熟、高效工作的CORS系統(tǒng)。我國還處于落后階段，但我國政府和科研人員都已認識到網絡RTK的發(fā)展趨勢，已經開始在北京、上海、深圳、武漢等數(shù)十個城市建立CORS站，并且大量科研人員投入到網絡RTK技術的研究?，F(xiàn)階段，我國CORS系統(tǒng)的建設還存在一些問題，比如系統(tǒng)的自動化水平不高、應用不夠廣泛等等。繼續(xù)深入研究網絡RTK理論，多向歐美發(fā)達國家學習，加強交流，使我國CORS系統(tǒng)的建設與國際接軌，真正的實現(xiàn)只需一臺移動臺就可完成全國范圍的無縫測繪。

參考文獻

[1] 李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學出版社，2010.

[2] 章瓊.GPS 網絡RTK 技術及其應用現(xiàn)狀分析[J].吉林水利，2009（4）：36-39.

[3] 吳北平.GPS網絡RTK定位原理與數(shù)學模型研究[D].中國地質大學，2003.

[4] 朱照榮.城市GPS應用及發(fā)展趨勢探討[J].北京測繪，2002（3）：27-35.

[5] 李鳳霞.網絡RTK的質量控制[D].昆明理工大學，2007.

[6] 生仁軍，承綱.GPS—網絡RTK技術研究及其應用[J].港口科技.信息化技術，2010（2）.

[7] 劉基余.GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法[M].北京：科學出版社，2008.

[8] 秦士琨.網絡RTK相關技術研究[D].解放軍信息工程大學，2008.