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摘 要:本文基于笔者多年从事市政工程测量的工作经验,以VRS技术在城市控制测量及地形测量中的应用为研究对象,探讨了VRS技术在几个方向中的应用思路,并以实际工程为实例，论证了VRS技术精度完全满足工程的需要。
关键词: VRS技术 市政工程测量 工程实例
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1VRS技术概述
VRS系统,即连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站, 采用的虚拟参考站技术,利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距),各种改正数、状态信息,以及其他有关GPS服务项目的系统。
1.1VRS 的组成部分
VRS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成一个分布于整个城市的局域网。
1.2VRS 系统的工作原理
VRS技术是在一个较大的区域内均匀的布设多个永久性的连续运行GPS参考站,构成一个参考站网,各参考站按设定的采样率连续观测,通过数据通信系统实时的将观测数据传输给系统控制中心,系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析,然后对整个数据进行统一解算,实时估算出网内的各种系统误差改正项(电离层、对流层、卫星轨道误差)获得本区域的误差改正模型。然后向用户实时发送GPS改正数据。其原理如图1所示：
图1 VRS原理示意图
2VRS 系统的技术优势
VRS技术的出现将大大提高测绘的精度与速度，降低测绘劳动强度和成本，节省测量标志的保护和维修的费用。与传统RTK测量作业方式,其主要优势体现在:(1)VRS技術的建立可以工程建设进行实时、有效、长期的变形监测, 对灾害进行快速预报；(2)GPS的有效服务范围得到了极大的扩展;(3)采用连续基站,用户随时可以观测,使用方便,提高了工作效率;(4)拥有完善的数据监控系统,由于消除或削弱各种系统误差的影响,还可获得高精度和高可靠性的定位结果;(5)用户不需架设参考站,真正实现单机作业,减少了费用;(6)使用固定可靠的数据链通讯方减少了噪声干扰;(7) VRS项目完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防、测绘、GIS 应用等提供精度达厘米级的动态实时GPS 定位服务, 将极大地加快该城市基础地理信息的建设。
3VRS技术在市政工程测量中的应用研究
连续运行卫星定位系统(VRS)能够全年365天,每天24小时连续不断地运行,全面取代常规大地测量控制网。用户只需一台GPS接收机即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的实时、准实时的快速定位、事后定位。全天候支持各种类型的GNSS测量、定位、变形监测和放样作业。连续运行参考站系统还可以构成国家的新型大地测量动态框架体系和构成城市地区新一代动态基准站网体系。因其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特点,在城市勘测中,得到了广泛的应用。
3.1控制测量
常规控制测量如三角测量、导线测量,要求点间通视,费工费时,而且精度不均匀,外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量,但是需要时候进行数据处理,不能实时定位并知道定位精度,内业处理后发现精度不合要求必须返测量。而用网络RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果,又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用网络RTK技术进行实时定位可以达到厘米级的精度,因此,除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外,RTK技术即可用于地形测图中的控制测量,地籍和房地产测量中的控制测量。
3.2地形测图
地形测图常规的测图方法通常是先布设控制网点,这种控制网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控制点,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。VRS技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是应用VRS下的网络RTK新技术,甚至可以不布设各级控制点,作业员用在直接用流动站便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,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。
4工程实例
2011年我院承担的石家庄西柏坡高速公路工程就是一个VRS技术使用的例子，由河北省测绘院提供GPS1-GPS6共六个首级控制点，而整个线路长20公里，利用传统RTK使用的距离比较短，需要经常更换基站，很不方便，费时费力，而利用网络RTK技术只需一个已知点即可满足整个工程的要求，并利用其他五个控制点校核精度，其精度统计表如表1：
表1 控制点位精度比较（以GPS1为基准点）
由上表可以看出，VRS技术在工程当中完全可以满足精度要求。
5结语
VRS技术将是城市信息化的重要组成部分,并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架,是数字城市建设的基础。VRS系统的建成能使更多的部门和更多的人使用GPS 高精度服务,它必将在城市经济建设中发挥重要作用。由此带给城市巨大的社会效益和经济效益是不可估量的, 它将为城市进一步提供良好的建设和投资环境。
参考文献
[1] 李天文．GPS原理及应用[M]．北京:科学出版社,2003．
[2] 刘火杰,施一民,等．全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M]．上海:同济大学出版社,1996．
[3] 徐绍铨,张华海,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.
[4] 聂上海,段立琼.GPS-RTK技术在数字化地形图的应用试验[J ].测绘通报,2005(3):30～ 31.
作者简介：姜家庆（1983-），男，山东威海人，毕业于中南大学测绘工程专业，助理工程师。
关键词: VRS技术 市政工程测量 工程实例
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1VRS技术概述
VRS系统,即连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站, 采用的虚拟参考站技术,利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距),各种改正数、状态信息,以及其他有关GPS服务项目的系统。
1.1VRS 的组成部分
VRS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成一个分布于整个城市的局域网。
1.2VRS 系统的工作原理
VRS技术是在一个较大的区域内均匀的布设多个永久性的连续运行GPS参考站,构成一个参考站网,各参考站按设定的采样率连续观测,通过数据通信系统实时的将观测数据传输给系统控制中心,系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析,然后对整个数据进行统一解算,实时估算出网内的各种系统误差改正项(电离层、对流层、卫星轨道误差)获得本区域的误差改正模型。然后向用户实时发送GPS改正数据。其原理如图1所示：
图1 VRS原理示意图
2VRS 系统的技术优势
VRS技术的出现将大大提高测绘的精度与速度，降低测绘劳动强度和成本，节省测量标志的保护和维修的费用。与传统RTK测量作业方式,其主要优势体现在:(1)VRS技術的建立可以工程建设进行实时、有效、长期的变形监测, 对灾害进行快速预报；(2)GPS的有效服务范围得到了极大的扩展;(3)采用连续基站,用户随时可以观测,使用方便,提高了工作效率;(4)拥有完善的数据监控系统,由于消除或削弱各种系统误差的影响,还可获得高精度和高可靠性的定位结果;(5)用户不需架设参考站,真正实现单机作业,减少了费用;(6)使用固定可靠的数据链通讯方减少了噪声干扰;(7) VRS项目完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防、测绘、GIS 应用等提供精度达厘米级的动态实时GPS 定位服务, 将极大地加快该城市基础地理信息的建设。
3VRS技术在市政工程测量中的应用研究
连续运行卫星定位系统(VRS)能够全年365天,每天24小时连续不断地运行,全面取代常规大地测量控制网。用户只需一台GPS接收机即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的实时、准实时的快速定位、事后定位。全天候支持各种类型的GNSS测量、定位、变形监测和放样作业。连续运行参考站系统还可以构成国家的新型大地测量动态框架体系和构成城市地区新一代动态基准站网体系。因其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特点,在城市勘测中,得到了广泛的应用。
3.1控制测量
常规控制测量如三角测量、导线测量,要求点间通视,费工费时,而且精度不均匀,外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量,但是需要时候进行数据处理,不能实时定位并知道定位精度,内业处理后发现精度不合要求必须返测量。而用网络RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果,又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用网络RTK技术进行实时定位可以达到厘米级的精度,因此,除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外,RTK技术即可用于地形测图中的控制测量,地籍和房地产测量中的控制测量。
3.2地形测图
地形测图常规的测图方法通常是先布设控制网点,这种控制网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控制点,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。VRS技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是应用VRS下的网络RTK新技术,甚至可以不布设各级控制点,作业员用在直接用流动站便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,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。
4工程实例
2011年我院承担的石家庄西柏坡高速公路工程就是一个VRS技术使用的例子，由河北省测绘院提供GPS1-GPS6共六个首级控制点，而整个线路长20公里，利用传统RTK使用的距离比较短，需要经常更换基站，很不方便，费时费力，而利用网络RTK技术只需一个已知点即可满足整个工程的要求，并利用其他五个控制点校核精度，其精度统计表如表1：
表1 控制点位精度比较（以GPS1为基准点）
由上表可以看出，VRS技术在工程当中完全可以满足精度要求。
5结语
VRS技术将是城市信息化的重要组成部分,并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架,是数字城市建设的基础。VRS系统的建成能使更多的部门和更多的人使用GPS 高精度服务,它必将在城市经济建设中发挥重要作用。由此带给城市巨大的社会效益和经济效益是不可估量的, 它将为城市进一步提供良好的建设和投资环境。
参考文献
[1] 李天文．GPS原理及应用[M]．北京:科学出版社,2003．
[2] 刘火杰,施一民,等．全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M]．上海:同济大学出版社,1996．
[3] 徐绍铨,张华海,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.
[4] 聂上海,段立琼.GPS-RTK技术在数字化地形图的应用试验[J ].测绘通报,2005(3):30～ 31.
作者简介：姜家庆（1983-），男，山东威海人，毕业于中南大学测绘工程专业，助理工程师。