虛擬參考站技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

姚杰

（武昌理工學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院 湖北武漢 430000）

摘 要：虛擬參考站是GPS技術(shù)應(yīng)用過程中一個(gè)非常重要的成果，這標(biāo)志著GPS技術(shù)的定位精度又上了一個(gè)新的臺(tái)階。它采用PTK網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)束了以前GPS作業(yè)中分散作業(yè)的局面，這對我們來說是一大進(jìn)步，因?yàn)樵诤艽蟪潭壬细淖兞斯こ虦y繪工作的現(xiàn)狀，使得測繪工作成為了一個(gè)有機(jī)整體，下文根據(jù)筆者從日常的工作出發(fā)對虛擬參考站技術(shù)在工程測量中應(yīng)用的相關(guān)問題進(jìn)行了總結(jié)。希望能夠?qū)Ω纳莆覀兊墓ぷ鳜F(xiàn)狀有所幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬參考站技術(shù)；工程測量；應(yīng)用

PTK網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)在GPS應(yīng)用技術(shù)中最先進(jìn)的部分，它的全稱是“實(shí)時(shí)載波相位測量”。過去靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量的方式都需要事后進(jìn)行處理，而應(yīng)用這一技術(shù)卻能夠?qū)崟r(shí)的得到最終的測量精度。所以說這一技術(shù)就不需要在進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，采集的數(shù)據(jù)可以即時(shí)應(yīng)用，大大提高野外測量作業(yè)的效率和準(zhǔn)確度，為地形測圖、工程數(shù)據(jù)采集提供了極大的便利。進(jìn)一步提高了作業(yè)的范圍和精準(zhǔn)度，也擴(kuò)大了GPS的應(yīng)用范圍和質(zhì)量，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的科學(xué)化發(fā)展。

一、VRS系統(tǒng)的組成部分

1、控制中心

控制中心顧名思義就是協(xié)調(diào)控制各個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件數(shù)據(jù)信息的部分，能夠根據(jù)相應(yīng)的情況進(jìn)行判斷，對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的分析處理。[1]系統(tǒng)控制中心是VRS系統(tǒng)運(yùn)行的核心，它的穩(wěn)定性與否能夠直接關(guān)系到最后測量工作的結(jié)果。一方面它與固定的GPS接收系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊通道，這樣的通訊通道會(huì)用作數(shù)據(jù)的傳輸，另一方面是通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，發(fā)出指令，將數(shù)據(jù)以及相關(guān)的結(jié)論發(fā)送到用戶終端之上。

2、固定站

系統(tǒng)固定參考站分布于VRS網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)別站點(diǎn)之中，一般在整個(gè)系統(tǒng)中需要讓站點(diǎn)數(shù)量大于三個(gè)才能夠保證其測量工作的進(jìn)行。傳統(tǒng)的高精度GPS網(wǎng)絡(luò)站間的距離在10米至20米之間，但是隨著科技的發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，目前個(gè)站點(diǎn)之間的距離已經(jīng)能夠達(dá)到70米的距離，而且也做到了24小時(shí)不間斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。固定站的主要作用就是將系統(tǒng)運(yùn)行過程中收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中，并且進(jìn)行初步的處理，這樣的處理主要是為了數(shù)據(jù)能夠更好的進(jìn)行傳輸，而最終結(jié)論的得出還是要靠控制中樞的分析。

3、接收機(jī)部分

用戶可以根據(jù)自己的需求和現(xiàn)有的外部資源，將無線通訊的調(diào)節(jié)器放在不同的載體上，這一點(diǎn)極大的方便了相關(guān)員工的工作。[2]不僅如此這也同樣改變了我們的生活，例如我們最常見的汽車的GPS定位，它的工作原理就是，接收機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)把自己的所在位置發(fā)送到控制中心，并且接收控制中心發(fā)出的相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣用戶就能夠獲得自己需要的信息。

二、VRS系統(tǒng)工作的基本原理

VRS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上利用的是多個(gè)參考點(diǎn)聯(lián)合數(shù)據(jù)的方法，也就是各個(gè)參考點(diǎn)的消息并不是直接發(fā)送給相應(yīng)的用戶，而是將所有的數(shù)據(jù)信息發(fā)給控制中心先由控制中心進(jìn)行處理。用戶在獲取信息之前會(huì)通過GSM向控制中心發(fā)送一個(gè)自己所處的大概位置。然后控制中心會(huì)對這一消息進(jìn)行分析，自動(dòng)選擇最佳的固定參考站，然后將數(shù)據(jù)傳回給用戶?，F(xiàn)如今經(jīng)過改正的高精度的差分信號已經(jīng)能夠直接將信號傳送到參考點(diǎn)，這樣才能夠有效的避免錯(cuò)誤的發(fā)生，提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，提高測量工作的工作效率。

三、VRS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1、VRS技術(shù)作業(yè)精準(zhǔn)度高

經(jīng)過實(shí)踐我們可以得知，VRS的信號傳播距離較遠(yuǎn)，因此在實(shí)際的測量工作中不需要額外的架設(shè)基站，這在無形之中擴(kuò)展了PTK技術(shù)的作業(yè)距離。在過去常規(guī)的PTK作業(yè)因?yàn)榫嚯x的限制，所以時(shí)常需要進(jìn)行換站，這就會(huì)放大系統(tǒng)在測量過程中產(chǎn)生的累積誤差。而如果采用VRS技術(shù)的話，就能夠有效避免這種情況的發(fā)生，這樣作業(yè)精度自然就能夠保證了。而且VRS技術(shù)在實(shí)際測量之中參考的都是相同的“參考站”，數(shù)據(jù)的采集過程基本是一致的，這同樣也能夠保證整體測量的精度。

2、VRS技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛

目前采用GPS—PTK網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的VRS系統(tǒng)，已經(jīng)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域。如國土規(guī)劃以及城市規(guī)劃這樣的工程，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)就能夠在很大程度上提高我們的作業(yè)精度。而市政管理、公安消防以及地質(zhì)測繪等工作應(yīng)用這方面的技術(shù)，其實(shí)更是保證了居民生活的安定，所以說這項(xiàng)技術(shù)是科技進(jìn)步帶來的便利。相關(guān)人員要從落實(shí)自己的本職工作出發(fā)，從而推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，真正讓這項(xiàng)技術(shù)帶給我們生活更多的改變。

3、系統(tǒng)可靠度高

PTK網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是要優(yōu)于常規(guī)的PTK測量系統(tǒng)的，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)PTK能夠參考的只有單個(gè)參考站，而且參考站與參考站之間也缺乏聯(lián)動(dòng)機(jī)制。如果參考站因?yàn)楦鞣N因素的影響而出現(xiàn)問題，那么參考站覆蓋的區(qū)域就會(huì)成為測量盲區(qū)，這就很難保證收集上來的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確。[3]自然也就會(huì)影響到后期的數(shù)據(jù)分析工作，如此整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性是很受影響的。而PTK網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的測量工作中，它參考的是整個(gè)GPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再加上參考站與參考站之間的聯(lián)動(dòng)性較強(qiáng)，所以說就算是其中一個(gè)參考站出現(xiàn)問題相關(guān)人員也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且進(jìn)行維護(hù)。這對于保持整體數(shù)據(jù)的穩(wěn)定是非常有必要的，這同時(shí)也就降低了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)被使用的概率，因此這種測量方式比過去的測量方式的可靠性更有保障。

四、PTK技術(shù)進(jìn)行測量的優(yōu)點(diǎn)

PTK技術(shù)在近幾年被迅速應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)還是顯而易見的，具體來說主要有以下方面：首先它繼承了所有GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，全球適應(yīng)、不受氣候影響等等。其次借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，它可以實(shí)時(shí)獲取厘米級別的定位點(diǎn)坐標(biāo)，改變了過去需要后期處理的工作過程，這大幅度的提高了我們的工作效率。[4]特別是對于一些極端地質(zhì)條件下的測量工作來說，保證工作的效率是非常關(guān)鍵的。最后要說的就是它就算是在運(yùn)動(dòng)過程中，也同樣可以做到高精度的采樣，這項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)使得它的應(yīng)用范圍已經(jīng)不僅僅局限于固定位置的測量了。

總結(jié)：PTK技術(shù)之下的VRS系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了精度測量而且也擴(kuò)寬了GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍。這也是近年來這項(xiàng)技術(shù)得到應(yīng)用的一個(gè)很重要的原因，但是其中仍然存在一些我們不能忽視的問題。比如說VRS系統(tǒng)各構(gòu)件的配置如何讓其發(fā)揮出最大的效果等等，上文是根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)對此進(jìn)行的總結(jié)，希望能夠?qū)Ω纳铺摂M參考站技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)宗江. 虛擬參考站VRS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用[J]. 科技信息，2012，20：373.

[2]張寶廷，于久申，張彥軍. 虛擬參考站技術(shù)在物探測量中的應(yīng)用[J]. 物探裝備，2012，03：195-196.

[3]石力，葉水全，梁剛. VRS-GPS網(wǎng)絡(luò)虛擬參考站技術(shù)在重慶城區(qū)控制測量中的應(yīng)用與淺析[J]. 城市勘測，2010，02：84-87.

[4]劉小生，謝忠俍. 虛擬參考站技術(shù)在管線測量中的應(yīng)用[J]. 全球定位系統(tǒng)，2009，01：43-45+49.