摘要：通過減少或消除參考站數據中的系統誤差，大幅度提高了GPS定位的精度和穩定性。本文對VRS系統的原理進行了詳細分析，簡要介紹了其在城市測量中的應用，同時對該技術應用中的常見問題進行了分析。

　　關鍵詞:VRS；RTK；城市測量；問題分析

　　Abstract: How to reduce or eliminate the reference data system error of the station, the GPS greatly improve the accuracy and stability. In this paper the principle of VRS system are analyzed in detail, briefly introduces the measurement in the city, and the application of this technology in the applications of common problems are analyzed.

　　Key Words: VRS; RTK; city measurement; problems analysis

　　中圖分類號：P204          文獻標識碼：A           文章編號：

　　VRS（virtual reference station）即虛擬基站技術，是現有網絡RTK技術的代表。隨著全球定位系統GPS的廣泛應用，以及人們需求的提升，各種高精度的GPS定位法相繼產生。，目前最常用的GPS測量法是RTK（Real-time kinematic）即實時動態差分法。傳統的RTK技術存在著諸如用戶需要架設本地參考站、誤差隨距離增長、移動用戶和參考站距離短（<15km）以及可靠性和可行性會隨著距離的增加而降低等缺點，因而在應用中受到了很大限制。為了克服以上的缺點，VRS技術應運而生，大大拓寬了RTK的作業范圍，使得GPS的應用更為廣泛。

　　1.VRS的技術原理

　　1.1 VRS系統的組成

　　VRS系統包括四個部分：參考站網絡、數據處理與控制中心、移動定位用戶以及實時數據通信網絡。

　　1.1.1參考站網絡

　　參考網絡中可包括無數個參考站，但最少需要3個，站與站之間相距可達70公里。其作用是持續地觀測GPS原始數據，并通過通訊線實時地將觀測值傳輸到控制中心。

　　1.1.2數據處理與控制中心

　　這是整個系統的核心部分，它不僅是通訊控制中心，也是數據處理中心，通過通訊設備實時地將虛擬參考站的差分信號傳輸給用戶。

　　1.1.3移動定位用戶

　　移動定位用戶及移動站，可根據自己的不同要求將接收機和無線通訊的調制解調器放置在不同的載體上，通過接收數據處理與控制中心發布的差分信號，并結合自身的GPS觀測值得到厘米級的實時定位值。

　　1.1.4實時數據通信網絡

　　主要采用GSM、CDMA或者GRPS進行數據傳遞，實時傳輸參考站的原始GPS數據到數據處理與控制中心以及發送改正數到移動用戶。

　　1.2 VRS系統工作原理及流程

　�、� 在參考站網絡覆蓋范圍內，移動定位用戶先進行單點定位，確定所在的大致的位置坐標，并把該坐標發送到數據處理與控制中心；② 各個參考站將各自的觀測值實時發送到數據處理與控制中心；③ 數據處理與控制中心實時對參考站發送來的數據進行完好性檢驗，并根據數學模型解算出參考站網絡內的各種偏差改正數；④ 將移動用戶發來的大致的位置坐標與參考站網絡的偏差改正數進行內差，得到移動用戶大致坐標位置處相應的誤差改正數，進而在此坐標處虛擬一個參考站，利用多個參考站上的實際觀測數據計算出虛擬參考站上的虛擬觀測值。

　　2.VRS技術在城市測量中的主要應用

　　2.1 在城市的數字化建設中的應用

　　城市的數字化建設，要求有精確的定位信息作保障，VRS系統中參考站可以組成城市基準控制網，與計算機配合，構建現代化城市測量網絡服務系統，為城市工程建設，城市規劃測量、地籍管理等提供技術服務。

　　2.2 為城市提供高精度水準網

　　利用VRS技術可以使平原地區的城市大地水準面的精度達到3-5厘米，完全滿足國家基本比例尺測圖以及普通工程測量的要求。

　　2.3 對城市地殼變化進行監測

　　VRS系統在對相對靜態的移動站進行定位的時候可以達到毫米級的精度，因而可以應用于地震預報，城市地殼變形、地面沉降以及滑坡等的監測，并且將參考站發回的數據進行處理，可以得到城市地殼變化的趨勢圖。

　　3.VRS技術應用中常見問題分析

　　在應用VRS技術進行城市測量時應執行《全球定位系統實時動態測量技術規范》CH/T2009-2010中的相關技術規定。

　　3.1 測量前準備

　　① 選用由國家計量部認可、經儀器鑒定單位鑒定合格并且在有效期內的移動用戶接收機。

　　② 根據設計進行實地勘察選擇點位，具體要求有：15°以上沒有障礙物，以避免衛星信號被阻擋；50m內無高大建筑物、面狀反射物（如水面、廣告牌等），以避免GPS信號的多路徑效應；遠離高壓輸電線，變電站，以避免電磁干擾；交通便利，有利于操作。

　�、� 根據點位分布、精度要求以及測區的交通狀況，制定最佳的測量方案；根據衛星的升降時間表和相對于測區的幾何圖形強度圖選擇最優的測量時間段。

　　3.2 觀測時應注意的問題

　　3.2.1 儀器。① 檢測移動用戶接收機，正確進行設置，保證接收機、觀測手薄、通訊設備和數據處理與控制中心之間的數據傳輸與鏈接暢通；② 校驗安置天線的三角基座。

　　3.2.2 測量條件

　　根據規定，VRS測量時要求：① 同步觀測衛星數量≥5顆；② 衛星的高度角≥15°；③ 位置精度衰減因子≤6。

　　3.3 觀測

　�、� 正確填寫觀測手薄，記錄下觀測中出現的異�，F象。手薄字跡應整齊清晰，不得轉抄或涂改；

　　② 采用VRS測量控制點時，應采用腳架對中的方式，儀器必須確保整平對中，誤差小于2mm；

　�、� 對于精確到毫米級別的天線高的測量，在測量控制器記錄數據前要正確錄入天線高度、天線類型、天線高量取方式、天線高量取位置，測量后還需再次量取天線高以作校對，如果測量值與測量前所測天線高度的平均值相差大于3mm，需重新觀測；

　�、� 對控制點進行測量時，每個二級控制點有效采樣數據觀測時間應在1min以上，作業時可根據測量條件，適當延長測量時間，從而保證測量成果的可靠性；

　　⑤ 每個控制點需變換天線高度重復兩次進行測量，結果取平均值；

　　3.4 數據處理

　　為控制精度，數據處理時應注意水平位置誤差≤2cm、垂直位置誤差≤3cm,RMS≤2cm。

　　3.5 檢驗

　　設置不同的參考站，采用同樣精度的測量方法再次進行測量，比較兩次的測量結果，一般要求對于控制點平面位置測量兩次的差值M≤2cm；界址點平面位置測量兩次的差值M≤5cm。

　　若差值符合規定的誤差要求，取坐標平均值作為測量結果。

　　4.結束語

　　VRS作為一個集GPS、計算機網絡、互聯網技術，無線通訊為一體的系統，成功地解決了傳統RTK技術可靠性不高、站距短等缺點，擴展了RTK技術的領域，在人們的日常定位導航以及城市的測量中都發揮著舉足輕重的作用。

　　參考文獻

　　[1] 戴連君等, 北京市全球衛星定位綜合應用服務系統[J].測繪通報，2004(8)38- 41

　　[2] 魏二虎,黃勁松. GPS測量操作與數據處理[M]. 武漢:武漢大學出版社，2004

　　[3] 吳俐民, 吳學群, 丁仁軍. GPS 參考站系統理論與實踐[M ]. 成都: 西南交通大學出版社，2006