淺析虛擬參考站技術(shù)在物探測量中的應(yīng)用

王洋

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的物理測量領(lǐng)域已由原來的手工水平測量儀向自動水平測量、經(jīng)緯儀、現(xiàn)代全站儀和GPS定位系統(tǒng)以及RTK技術(shù)的轉(zhuǎn)變，反映了物探測量行業(yè)的發(fā)展。本文在對虛擬參考站VRS波束測量的專業(yè)觀點進行分析的基礎(chǔ)上，闡述虛擬基準站技術(shù)在城市物理測量中的應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬參考站技術(shù);物探測量;應(yīng)用

工程測量中虛擬基準站的誕生，使先進的GPS技術(shù)在技術(shù)上獲得了更多的創(chuàng)新。具體地反映了GPS網(wǎng)絡(luò)RTK在實際應(yīng)用中的分散性狀況，虛擬基準站的出現(xiàn)可以使RTV技術(shù)的精度得到提高，使水位和水質(zhì)的測量進入一個嶄新的階段。從技術(shù)角度來看，虛擬基準站不僅提高了測量和定位的精度，而且拓寬了全球定位系統(tǒng)技術(shù)的范圍和工作范圍，大大提高了工程測量的精確性和可靠性。目前，我國一些城市已經(jīng)建立了GPSVRS網(wǎng)絡(luò)，并在一定程度上得到了完善，在工程測量中起著重要的作用。

一、虛擬參考站的構(gòu)成

（一）VRS系統(tǒng)

一般而言，VRS由控制中心、固定基準站和接收站三部分組成，在工程測量中發(fā)揮著重要作用。VRS系統(tǒng)控制中心是系統(tǒng)的核心部分，在整個系統(tǒng)中起著非常重要的作用。它不僅是通信的控制手段，也是數(shù)據(jù)分析和處理的核心?？刂浦行耐ㄟ^具有傳輸能力的線路，如光纖電纜、電話線或其他傳輸介質(zhì)，與系統(tǒng)中的所有非移動基準站建立通信聯(lián)系，這可以為其隨后的控制提供依據(jù);另一方面，甚小孔徑終端控制中心使用無線網(wǎng)絡(luò)，例如電信網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)或連接網(wǎng)絡(luò)，然后與實際運行線路上的非固定用戶進行數(shù)據(jù)通信，并從中獲得用戶的信息和控制指令。一般而言，甚小口徑終端控制中心主要依靠計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并在GPS-NET核心控制軟件的幫助下，將兩個系統(tǒng)作為一個整體來處理其相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息并將其存儲在數(shù)據(jù)處理軟件中，供控制中心處理和發(fā)送信息之用。第二，VRS系統(tǒng)的固定基準站是一個具有信息傳輸和臨時存儲功能的單站。因此，在實踐中也可以稱之為車站。根據(jù)我國測繪技術(shù)的發(fā)展，站與站之間的距離最長可達70公里。與傳統(tǒng)的GPS網(wǎng)絡(luò)基準站相比，它比原站高3倍以上，測量結(jié)果精度不低于原站。VRS固定基準臺站通過一條通信線路與控制中心相連接，從而能夠通過臺站的遠程功能實時傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)，供控制中心處理。第三，服務(wù)接收部分主要用于接收各種處理過的信息數(shù)據(jù)，如基本地理信息、通過控制中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)等。一般接收部分可根據(jù)實際需要，例如飛機、農(nóng)業(yè)和挖掘機，安裝在移動載體上，并通過非有線通信傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器的無線傳輸中。一般來說，服務(wù)接收部分可以由測量員攜帶在身體上接收相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。準確地說，接收端側(cè)重于無線網(wǎng)絡(luò)的作用，將其初始坐標傳輸?shù)娇刂浦行?，然后接收者通過接收函數(shù)接收來自指揮中心的差分信號，從中獲取基礎(chǔ)的精確位置信號。

（二）原理

甚小孔徑終端技術(shù)的運作方式是將一個全球定位系統(tǒng)接收器放在一個非常高的基準臺站的頂部，對所有觀測到的衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并通過無線電向有關(guān)設(shè)備傳輸觀測和接收的信號，以便傳輸?shù)揭苿又行摹＿@樣，安裝在空間站的全球定位系統(tǒng)接收機接收來自基準臺站的數(shù)據(jù)，并根據(jù)其最初全球定位系統(tǒng)定位確定準確的位置和三維坐標。

二、VRS技術(shù)于城區(qū)物探測量中的運用

（一）城區(qū)建筑物對物探測量的影響

GPS信號主要受到各種建筑物和大功率發(fā)射機的影響。地球物理勘探在特定城市地區(qū)的有限重點體現(xiàn)在以下幾個方面：與靜態(tài)全球定位系統(tǒng)制圖一樣，RTK測量也受到衛(wèi)星信號的限制。RTK的初始化過程需要5顆以上的衛(wèi)星。在城市高樓區(qū)以及衛(wèi)星接收較差的其他地區(qū)，存在一種無法初始化或固定的現(xiàn)象。RTK監(jiān)測成功與否的關(guān)鍵是基站信號能否持續(xù)穩(wěn)定。在城市地區(qū)，由于高層建筑和其他無線電波的堵塞，移動電臺往往不能接收來自基準站的信號，這使得RTK測量無法順利進行。第一，大功率發(fā)射器的影響。除了間隔發(fā)射機200米以外，還利用甚小口徑終端技術(shù)測量了兩點，并安裝了一個總站，以繪制在地圖上標出的各點。然后從距離到接近點測量每個點的坐標，并對結(jié)果進行比較。通過試驗發(fā)現(xiàn)，大功率發(fā)射機對RTK有很大影響，其影響范圍為大容量發(fā)射臺中點的一個圓，可以達到分米級的水平。第二，大型建筑結(jié)構(gòu)影響。除了50米的大型建筑結(jié)構(gòu)外，還使用甚高分辨率輻射計測量了兩個點，地圖上的標記點是用一個總臺站儀器繪制的。然后從遠處測量每個點的坐標，然后對測量結(jié)果進行比較。在這兩座大型建筑結(jié)構(gòu)之間，每一個點都用RTK技術(shù)進行測量，在空地上安裝了一個總站，測量了坐標，并對結(jié)果進行了比較。實驗表明，在衛(wèi)星數(shù)量足夠的情況下，大多數(shù)定位結(jié)果不受多路徑干擾，即衛(wèi)星數(shù)滿足5顆時，可以有效地處理多路徑效益，從而使檢測結(jié)果的精度提高。

（二）城區(qū)物探測量

城市地區(qū)地球物理勘測的最大障礙，即城市內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)，不僅是要減少對城市設(shè)施的破壞，而且要確保有效的地震信息。因此，城市中各種設(shè)施的布局對初始標定是至關(guān)重要的。在缺乏更準確的地形信息的情況下，繪制城市地區(qū)主要設(shè)施的地圖特別重要。首先，直接測量。對于一般建筑，可以直接通過提高天線的高度來測量。對于易于攀爬的高層建筑結(jié)構(gòu)，如果頂部平坦，測量簡單，可直接測量。對于傳統(tǒng)的高層建筑結(jié)構(gòu)，還可以擴展GPS天線桿的尺寸，直接垂直檢測棒材。第二使用解析法測量。這一測量方式主要使用五點法測繪、內(nèi)切圓法測繪以及交會法測定。

三、結(jié)語

綜上所述，VRS技術(shù)在物探測量中的應(yīng)用對提高物探測量的效率和質(zhì)量起著重要的作用。雖然GPSRTK技術(shù)已用于準確地傳送和定位信息，但由于研究時間短，不可避免地存在一些缺陷。因此，需要進一步優(yōu)化和改進VRS技術(shù)，為物探測量工程的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)，促進其健康發(fā)展。

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