基于建筑红线定位测量中VRS技术 的作用研究

 　引言：VRS技术作为全球定位系统GPS网络实时动态定位RTK技术之一，相较于常规RTK技术以及传统测量技术而言具有很多独特的优势作用。本文基于建筑红线定位测量的角度立足于相关概念理解，阐述了虚拟参考站VRS技术的系统组成和工作原理以及在建筑红线定位测量中的应用。 
　　一、引言 
　　随着现代数字测量技术的不断发展，在GPS测绘已经得到普遍应用的数字测绘时代，载波相位实时动态GPS定位已经以其高精度优势在建筑测量领域突破传统所限并为工程测量带来高效率。然而利用RTK系统实施建筑工程高精度测量作业的时候，仍然不得不让测量人员提前在测区附近建立基准站，只有这样移动站才可以在基准站有效半径范围之内顺利接收到GPS卫星信号和基准站数据链，从而实现对该点坐标的测量。虚拟参考站VRS技术在建筑红线为测量中的应用，让测量工作人员能够直接进入测区任一点就立刻可以进行开始实施GPS高精度实时动态测量。而且这种现代数字测量技术的精度可以达到厘米级要求，同时还能够在很大程度上提高系统性能以及可靠性。 
　　二、建筑红线定位测量的概念 
　　建筑红线定位测量的概念主要是指根据经过我国规划主管部门审定的建筑核位红线图，将拟建工程外廓主轴角桩测放到施工实地的工作，用以确保建筑工程严格按规划施工建造。建筑红线定位测量通常使用全站仪配合电子手簿的解析法在控制点上进行放线，桩位点点位中误差必须小于或等于5 cm左右。但这种常规测量技术难免会有一些限制：例如相邻的控制点之间和控制点与所放桩位点之间必须相互通视，不同等级的导线对导线边长有不同的规范和限差等。 
　　三、VRS技术的概念由来和应用发展 
　　建筑测量中GPS技术的深入发展和RTK技术的面世，渐渐让传统测量技术的缺陷得到弥补。然而常规的RTK技术也并不是非常完美，例如作用范围不但但却不得不频繁设置本地参考站，并且误差会随距离而增加，可靠性会随距离降低等。于是，网络RTK技术适时出现弥补了传统RTK技术的缺陷。尤其是网络RTK技术中的连续运行卫星定位系统（简称CORS）应用越来越广泛。其实，CORS就是通过网络RTK技术在一定区域设置多个永久性参考站，在多参考站环境下的GPS载波相位差分定位技术。特别是CORS系统中最常用的虚拟参考站（简称VRS）技术，实时动态测量的精度等级更是达到厘米级。VRS技术作为一种新型技术系统，一般是通过固定参考站的数据针对工作区域内误差实施模型化处理，而这种模型的最主要功能就是用以生成一个靠近测量位置的“虚拟参考站”。 VRS技术可以向流动站接收机提供更标准化和本地化格式的修正信息，所以只要在系统覆盖范围内，就能够无视距离基准站的远近实施实时精准的定位。可见，VRS技术的应用范围还不止是建筑红线定位测量，具有非常广阔的应用前景。 
　　四、VRS技术的系统组成 
　　VRS技术的系统组成以控制中心和固定参考站以及接收机三个主要部分构成。 
　　（一）控制中心 
　　控制中心不但是VRS系统的通讯控制中心，同时也是数据处理中心，不但能够通过通讯线和所用固定参考站之间建立通讯，而且还能够通过无线网络技术和移动用户之间建立通讯。VRS技术系统控制中心通常是运用计算机实时系统对整体系统运行进行控制。 
　　（二）固定参考站一般都分布于VRS整体网络中的个站，整体系统的个站数通常是在3个以上，现阶段各站之间的距离通常是70km左右，即使传统的高精度GPS网络各站之间的距离也仅仅只是10-20km左右，VRS系统固参考定站和控制中心之前通过通讯线进行联接。各个参考站之间全天候24小时不间断实施监测，同时还可以将观测数据实时通过计算机网络向控制中心进行传输。 
　　（3）接收机的功能是为应用客户提供定位信息服务，在此基础上再加上无线通讯的调制解调器，用户能够根据自身需要放置在不同载体上。同时，接收机还被另外称之为移动站，因为工程测量定位人员能够将其随身携带进行作业。接收机能够通过无线网络将工作人员位置发送给控制中心，同时接收控制中心提供的差分信号，以此获取厘米级位置信号。 
　　五、建筑红线定位测量中VRS技术的作用原理 
　　固定参考站的GPS系统对卫星数据进行观测一般是通过通讯链将观测数据送达VRS的中央服务器，同时还会对各个台站的数据实施质量检测，通过检测将较大粗差去除再进行修正周跳。针对数据的周全检测结束以后，由中央处理器针对流层和星历以及电离层误差实施分析双差观测量计算。这些误差对于网络内的流动站产生的影响被模型化，因此常规RTK定位系统误差就能够非常明显的被去除，但是网络内流动站必须向中央服务器提供自身位置才能得到虚拟参考站。中央服务器可以自动接收用户所传送的定位信息，再对所接收到的定位信息运用几何形式代替处理，同时通过内插修正后的流层和电离层以及星历误差生成一个流动站的“虚拟参考站”进而自动生成一组标准形式进行改正系统的信息，最后通过蜂窝通讯将信息从控制中心传输到流动站内。所以，流动站的测量人员接受的VRS传输信息也就明显的更加直接简便。 
　　六、虚拟参考站VRS技术在工程测量中的实际应用 
　　应用VRS技术针对某市均匀分布的60个一级导线点进行建筑红线定位测量，各个站点之间最远距离的参考站为22km左右，最近距离的参考站点为5km左右。经过测量发现误差较大的10个站点如下表1统计所示，误差最大的约为±21mm。同时测量结果的统计分析也充分证明了VRS技术运用于工程测量的定位精度非常高，而且具有非常强的可靠性，技术优势超越了传统的RTK技术。 
　　这个案例工程的红线定位测量需要作出二级导线，但是工程所在地区以山区地形为主，而且周围最近的控制点距离都超过3km，假如测量过程中应用传统的RTK技术就很难开展，因此选择了应用VRS技术进行工程红线定位测量。具体实施方法是在初始化各个点以后采样180S，再将测量结果使用全站仪打边检查，检查结果是最大误差为12mm左右，证明测量精度符合二级导线的要求。同时，总结VRS技术在工程红线定位测量中的应用成效，可以将VRS技术的应用优势概括如下： 
　　（一）VRS技术的差分信号其传播距离相较于传统测量技术的传播距离而言更远，而且字测量过程中工作人员即使不用设置基准站也能开展测量工作，对于RTK技术的测量距离有了很大的提高。 
　　（二）VRS技术在测量时因为采用多个参考站的联合数据所以能够提升测量的可靠性。 
　　（三）VRS网络的控制范围之内测量误差不会随距离变化，测量精度可以维持在1-2cm之间。