网络RTK技术

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科技创新导报2012 NO.35
Science and Technology Innovation Herald I T 技 术
网络RTK技术
王华云1 赵成斌2
(1.上海铁新地理信息有限公司，上海 510 034 2.上海市电力公司浦东供电公司，上海 20 0125)
摘 要：基于连续多基站观测的网络RTK技术是当前研究的热点。该文介绍了网络RTK系统的组成和虚拟参考站技术（VRS）的基本概念，论述
了网络RTK较于常规RTK技术的优势，对网络RTK的研究现状作了详细的介绍和分析，指出了我国网络RTK系统的不足，展望了网络RTK的应用
前景。
关键词：网络RTK 虚拟参考站 CORS
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-0056-02
自2 0世纪9 0年代初，RT K技术（G P S
实时动态定位）问世，改变了G P S只能用
于控制测量的局面，使得G P S 测量广泛的
应用于工程测量。但是传统的R T K技术
存在很多缺陷：比如用户需要在测站区域
要设参考站；测量的误差受距离的影响较
大，基线长度越长，误差越大，单频接收
机允许的基线长度不超过15 k m，双频接
收机允许的基线长度不超过3 0 k m；初始
化时间较长等。因此网络R T K技术应运
而生。
网络RT K技术是指在一定的区域内建
立多个均匀分布的连续观测的参考站，融
合各参考站的观测数据，建立误差改正模
型，并将改正模型发送给移动站，从而实现
高精度的实时定位。
目前，许多发达国家已经建立了完善的
G P S连续观测系统，在城市数字化的建设
中发挥着重要的作用；发展中国家也已经认
清当前形势，开始逐步建立自己的G P S连
续观测系统。
1 网络RT K技术
1.1 网络RT K系统的组成
网络RT K是由基准站网、数据处理中
心及数据播发中心、数据通信链路和用户
部分组成。
基准站网通常不少于3个基准站，应架
设在环境良好的地方；基准站上应配有全
波长的双频G P S 接收机、数据传输设备及
气象仪等。
数据处理中心是负责接收各基准站发
来的观测数据，并进行融合、处理，实时的
计算出基准站网内的各项误差，建立误差
改正模型，然后由数据播发中心发送给用户
流动站。
数据通信链路分为两种：一种是基准
站和数据处理、数据播发中心之间的通信
链路，通常是通过光纤、光缆、数据通信等
方式连接；另一种是数据播发中心与用户
接收机间的通信链路，通常是采用G SM、
GPRS、CDMA等方式来实现。由于现在手
机使用便利，且手机都具有上网功能，所以
现在一般的工程测量都采用GP R S 方式来
实现播发中心与用户接收机间的连接。用
户部分，用户只需要配备数据通信设备及其
相应的软件即可工作。
1.2 虚拟参考站技术
网络RTK技术其中具有代表性的就是
虚拟参考站技术（V RS）。各个参考站将每
天观测的数据传输给数据处理中心，数据
处理中心进行数据解算，建立误差模型，计
算出参考站的载波相位整周模糊度；流动
站通过无线电，将流动站大致坐标发送给
数据处理中心，数据处理中心经过处理，在
流动站附近内插得到一个虚拟的参考站，
用户则接收虚拟参考站的改正信息，通过
差分解算，达到高精度的实时定位。
1.3 网络RT K技术的优势
在前言中已经介绍，传统的RT K技术
存在着很多缺陷；与之相比，网络R T K技
术的优势主要表现为以下
1）虚拟参考站技术的诞生，打破了传
统的R T K 测量中基准站与流动站之间的
距离的限制。传统的R T K 基准站与流动
站之间的距离一般不大于1 5 k m，而网络
RTK技术基准站与流动站之间的距离可达
50～70 km，且具有很高的精度。
2）网络R T K成本低。传统的R T K由
于基线长度的限制，为保证精度，不得不多
次架设参考站；而网络RTK技术不需要架
设参考站，同样大小的测区，网络RT K成
本远远小于传统的RTK测量。
3）网络R T K技术作业精度高。传统
的RT K由于多次架设参考站，参考站误差
累积。而网络RT K不需要架设参考站，虚
拟参考站总是在流动站几米或者几十米的
附近，避免了误差的累积，整个测区误差
均匀。
4）网络RTK系统可靠性高。网络RTK
系统的可靠性是由整个网络来维护，当某
个参考站出现问题时，系统很容易检测出。
而传统的RTK的可靠性是靠单个参考站来
维护的，当这个参考站出现问题，则无法检
测出，这样使得所测的结果即存在严重的
误差。
5）网络RT K应用更为广泛。现在已广
泛应用于控制测量、线路中线测量、工程监
控、用地测量、水下地形测量、车辆导航等
各个领域。
6）网络R T K 应用更为便捷。用户不
需要架设参考站，只需要配备数据通信设
备及其相应的软件即可进行高精度的实时
定位。
2 国内外网络RT K研究现状
随着网络RT K技术的发展，为提供服
务的多样性，以及运行的长期性。国内外
都开始建立自己的CORS系统。CORS系统
（连续运行参考系统）是一种以提供卫星导
航定位服务为主的多功能服务系统，是建立
数字地球时必不可少的基础设施。也是连续
运行的综合服务系统。[1]CORS系统可以为
飞机、汽车、船舶提供导航服务；可以为数
字城市等提供高精度的网络RTK服务；可以
确定GPS信号的TEC，建立电离层延迟改正
模型，从而向用户提供电离层改正等。
2 .1 国外C O R S系统的发展现状
目前，许多发达国家已经建立了较为完
备的CORS系统。具有代表性的有：美国的
CORS系统、德国的CORS系统（SPAOS）、
日本的CORS系统（CO SMO S）和澳大利亚
的CORS系统等。
最早的是美国的C O R S系统，建于2 0
世纪9 0年代初期。由美国大地测量局NG S
牵头组建。当初计划的是建立2 5 0 个基准
站，基准站间的距离为10 0～2 0 0 k m，覆
盖全国。
值得一提的是德国的S PAO S 系统，
该系统是德国测量管理部门联合运输、建
筑、房产管理、国防等部门共同组建的连
续运行卫星导航定位服务系统。该系统由
2 5 0多个永久性的参考站组成，平均站间间
距为4 0 km。[1]该系统的特点是可以提供四
个不同级别、不同精度的定位服务：实时定
位服务、高精度实时定位服务、精密大地定
位服务和高精度大地定位服务。
日本国家地理院从9 0 年代初开始，就
着手布设地壳应变监测网，并逐步发展成日
本GP S 连续应变监测系统(CO SMO S)。[2]
日本的C OR S站数目最多，最为密集，基准
站间的距离只有10～15 k m，该系统是日本
重要的基础性设施。
2 .2 国内C O R S系统的发展现状
认识到国际CO R S系统的发展现状，
我国国家测绘局从1 9 9 3年开始，建设自己
的永久性连续观测站，用于轨道定位、高精
度定位和地球动力学监测。先后在北京、
上海、深圳、武汉、天津、哈尔滨、乌鲁木
齐、海南、西安等数十个城市建立了C OR S
站，并逐步推向全国，建立一个覆盖全国的
CORS系统。
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深圳正在建立最终由10个GPS永久跟
踪站组成的连续运行站网络服务系统；香
港于近期完成了第一期6 个永久跟踪站组
成的连续运行基准站网的建设，第二期7个
永久基准站点将于2 0 0 2 年建成。[ 3 ]北京将
建立3 0个基准站，为满足北京基础建设的
快速发展，在此基础上北京市测绘设计研
究院还将建立10 0 个临时基准站。[ 4 ]上海
市建立了由14个GP S参考站组成的全球定
位系统。四川地震局以GP S技术为主，结合
精密重力和精密水准测量建立了地壳运动
观测网络。[5]
目前，我国的C O R S系统建设还存在
一些问题：
1）我国C O R S 系统的自动化水平不
高，主要是在数据的采集、处理、存储以及
分发等功能上的自动化水平与欧美发达国
家的自动化水平相比差距比较大。
2）我国C OR S系统应用还不够广泛，
目前只有本分V R S网投入使用。需要进一
步挖掘C O R S系统的潜力，使其应用面更
加广泛。
3）我国的C OR S系统的运作体制还不
明确，对于是否要向用户收取费用还在讨
论之中。该文认为，国家应该为C O R S系
统的各项费用“买单”，这样才有利于我国
CORS系统的发展。
国内的学者也认识到网络R T K 必将
是G P S 差分实时定位的热点，纷纷在此
方面做了一定程度的研究。如武汉大学为
深圳市连续运行卫星定位服务系统开发
了管理软件，西南交通大学为四川G P S
观测网络开发了精度评估软件，东南大
学采用G P R S (G e n e r a l P a c k e t R a d i o
S e r v i c e，通用分组无线业务)与I n t e r n e t
的无缝链接技术并集成G P S 模块，开发了
V RS网用户终端，实现了GP S/ PDA与北京
V RS网的接入。[6]
网络RTK技术需要克服的一个关键的
技术难题就是如何建立误差改正模型，解
算网络RTK基线的模糊度。我国许多学者
在这方面也做出了不懈的努力。武汉大学高
星伟于2 0 0 2年提出了综合误差改正模型，
此模型对网络RTK误差模型的建立具有重
要的实际意义。西南交大黄丁发长期研究
虚拟参考站系统。东南大学喻国荣对网络
RTK参考站周跳探测与修复、对流层和电
离层改正模型的建立做了深入的研究。[6]
3 结语
网络RT K采用2 4 h 连续不断的多基
站观测技术，用户无需架设参考站，只需
要配备数据通信设备及其相应的软件即可
方便快捷的实现高精度的实时定位，这是
高精度GP S实时定位的一个巨大的飞越。
C O R S 站的建设，欧美发达国家都已经建
立了成熟、高效工作的C OR S系统。我国还
处于落后阶段，但我国政府和科研人员都
已认识到网络RT K的发展趋势，已经开始
在北京、上海、深圳、武汉等数十个城市建
立CORS站，并且大量科研人员投入到网络
R T K技术的研究。现阶段，我国C O R S 系
统的建设还存在一些问题，比如系统的自
动化水平不高、应用不够广泛等等。继续深
入研究网络RT K理论，多向欧美发达国家
学习，加强交流，使我国COR S系统的建设
与国际接轨，真正的实现只需一台移动台
就可完成全国范围的无缝测绘。
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放军信息工程大学，2 0 0 8.
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