虚拟参考站技术在工程测量中的应用

潘宇 谷彦妍

摘 要：虚拟参考站（VRS）技术是基于GPS实时动态定位RTK技术中的最为重要的一个种，与传统测量技术相比，该项技术具有高精确度、操作简单、效率高等优势，近年来在现代工程测量中逐步应用起来。本文主要对虚拟参考站技术的构成与原理，以及在工程测量中的应用进行系统探讨。

关键词：虚拟参考站技术；工程测量；应用

虚拟参考站（VRS）技术伴随GPS技术发展而来的，实际上是基于GPS网络的PTK技术，它的诞生和应用标志着精确度更高的GPS技术进入一个新的发展阶段。虚拟参考站技术的应用，使专业测量人员可直接在测量区任意一点就可即时开展GPS高精度、实时性、动态性的测量作业。且该种技术可达到厘米级精度，大幅提升了测量结果的准确性和可靠性，也增强了测量系统性能。

一、虚拟参考站技术系统的构成及基本原理

1.基本构成

虚拟参考站技术系统主要由这几个部分构成：（1）控制中心，这是该系统核心，也就是数据处理中。一方面，其通过通讯线路（比如：光缆、电话线等）和既有的固定参考站形成通讯网络；另一方面，其又可以通过无线网络（GSM、GPRS、CDMA等）和移动通信用户进行通讯。主要通过计算机系统对系统运行进行全面控制，但是该中心的GPS-NET不但是数据处理软件，同样还是管理软件。（2）固定参考站，该部分主要布设在虚拟参考网络中，必须在3个以上。当前，参考站之间可相距70km，各参考站间全天候不间断实施监测，和控制中心间主要通过通讯网络连接，实时地把所测的数据通过网络传输到控制中心。（3）接收机，主要是用户接收机，和无线通讯调制解调器结合，根据实际需要配置在各种载体上，比如：汽车、火车、飞机等。此外，也可由测量人员携带在身上开展作业。其经无线网络把初始位置数据传输到中心，同时接收控制中心发出的差分信号，进而可获得精确到厘米级的测量数据。

2.基本原理

在应用虚拟参考站技术时，各个固定参考站并不是向移动通信用户直接发送信息的，而把所获得的一切原始数据通过通讯设备传输到控制中心。移动通信用户在应用前，先要通过GSM的信息功能往控制中心发送一个大概坐标，中心在获取该位置信息之后，就可以根据用户所在位置，通过计算机自动筛选出最佳的参考站组合，对GPS卫星的轨道误差，以及电力层、对流层等客观因素造成的误差予以全面改正，然后把高精确度的差分信号发送到移动站。此差分信号效果就如在移动站附近，构成一虚拟参考站，进而确保用户地理信息的精确度。流动测量站的测量人员更为方便的接收虚拟参考站所传输的信息。

虚拟参考站系统实际是基于GPS定位技术和数据通讯技术等高新技术发展而来的新型技术，是GPS的多基站技术，在数据处理方面充分利用多基站算法。

二、虚拟参考站技术在工程测量中的应用分析

虚拟参考站技术有着使用面广、可靠性高及精度高等优点。某市应用此项技术对均匀分布在市内60个一级导线点开展系统测量。这些导线点距离最近一个参考站大约是5km，而最遠的那个为22km。对误差相对较大的10个导线点进行统计分析（表1），从数据看出最大的点位误差是±21mm，点位误差在±10mm以下的有92%，在±20mm以下的有98%，可以知道，基于GPS网络的PTK技术在定位上具有极高精确度，更为准确、可靠，明显优于常规RTK技术。

表1控制点的精确度检核统计（mm）

检核点 坐标不符数值

ΔX ΔY

NI1 5 8

NI2 4 8

NI3 5 6

NI4 6 -2

NI5 11 6

NI6 1 10

NI7 -8 9

NI8 3 14

NI9 -3 13

NI10 21 12

在本市某工程中需作条二级导线，但是因该地区属于山区，且离工程最近的一个控制点也在3km之外，如在测量中应用统RTK技术难以收集到信号，无法顺利完成测量，因而在测量中考虑应用虚拟参考站技术完成此次工程测量。测量方法就是在每个点在完成初始化后，进行180s时间的采样，再把测量结果传输到全站仪进行检查，在检查中发现最大边长的误差是±12mm，精确度基本和二等导线标准相符，满足要求。通常此处测量操作，可以知道：

一是虚拟参考站差分信号具有较远的传播距离，明显优于以往的测量技术，且在实际测量作业中测量人员不需要专门设置基准站，进而大幅增加了RTK技术的作业距离。

二是精确度得到明显提升。在虚拟参考站网络控制范围之内，它的误差是不随距离延伸而增加的，精确度始终处于±1～2cm。

三是测量结果可靠性更强。在工程测量作业中，主要应用多参考站联合数据完成测量，大幅提升测量数据和结果的可靠性。

四是适用范围较广。基于GPS网络的RTK技术形成的虚拟参考站系统，完全可以应用到国土规划、城市规划、市政管理、环境监测、地籍测绘、控制测量及各类工程建筑物放样等测绘工作种，且应用效率较高。

三、结语

虚拟参考站技术是全球定位系统GPS网络实时动态定位RTK技术的一种新技术，其不但具备GPS技术定位准确、传输迅速等优势，同时该项技术还可获得实时测量数据和结果，大大提升了现代工程测量精准度，且提高了测量作业的效率，在一定程度上降低了测量成本。虚拟参考站技术的具有较为广泛的应用范围，也有很广的应用前景，能够为经济、科技、军事、社会等领域的发展发挥出重要作用。

参考文献：

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[2]周磊.关于VRS技术在测量工程中应用的探讨[J].城市建设理论研究.2011，（17）：344-347.

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