企业区域网络RTK组网研究和实现

企业区域网络RTK组网研究和实现

彭涛

中铁四局集团有限公司安徽合肥230022

摘要：在基础设施施工放样测量中，传统RTK放样技术是普遍使用的方式，本文在传统的RTK基础上提出企业区域网络RTK组网服务于施工放样的模式，通过建立起企业服务器和片区的连续观测基准站，通过移动网络传输数据，实现片区范围内单流动站模式作业，大幅提高测量效率，确保测量精度，实现企业降本增效的目的。

关键词：网络RTK；区域网络RTK；RTK测量放样

1、技术背景

在基础设施建设持续发展过程中，施工行业竞争激烈，降本增效和精细化管理重要性日益凸显，不断加强自身技术水平和提升品质建造能力是提高竞争力的重要途径，施工测量作为施工建造过程中最基础的日常工作，其重要性不言而喻，本文从企业区域组网RTK方面进行研究，探索片区组网模式和企业整体网络RTK管理方式，实现测量工作精确提高和工作效率提升。

2、企业区域网络RTK

2.1区域网络RTK系统原理与结构

区域网络RTK是建立在区域固定连续运行基准站的基础上的[1]，它是集卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术于一体的实时查分和服务的系统，为片区提供了全新、透明、可视、实时、的测量服务。GPS硬件由如下几个单元组成：GPS基站、电源系统、用户系统，整个系统的原理如下图所示：

（1）系统运作流程

片区基准站连续不间断的观测GPS的卫星信号获取该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，把静态数据打包存储并把基准站的卫星信息送往服务器上GPS软件的指定位置[2]。

流动站用户单元接收定位卫星传来的信号，并解算出地理位置坐标。流动站用户单元的数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取基准站提供的差分信息后输入用户单元GPS的OEM板进行差分解算。流动站用户单元在野外完成静态测量后，可以从基准站软件下载同步时间的静态数据进行基线联合解算，以提高精度。

（2）GPS硬件系统总体数据流程

GPS硬件系统总体数据流程如下图所示：

图二数据流程

2.2、企业区域网络RTK组网

对于项目遍布全国的施工企业，可建立起总部统一服务器[3]，区域连续运行基准站的模式。可采用南方测绘NRS网络基准站，NRS系统全兼容GPS、GLOANSS、BDS卫星导航系统，向用户提供成熟稳定的三星（GPS、GLOANSS、BDS）实时动态定位服务，同时NRS系统支持北斗B1、B2、B3全频段。

（1）基准站

连续观测基准站的设计出如下图所示。图中各功能模块的选择和性能描述如下：

基准站选址：

通常基准站选择在屋顶上，点位应满足如下基本要求：

①远离周边的高大建筑、树、水体、海滩和易积水地带，其距离不小于200m；

②应有10°以上的地平高度角卫星通视条件；

③远离电磁干扰区（微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等）和雷击区，其距离不小于200m；

④避开铁路、公路等易产生振动的地点；

⑤基准站应避开地质构造不稳定区域：断层破碎带，易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点（如采矿区、油气开采区、地下水漏斗沉降区等），易受水淹或地下水位变化较大的地点；

⑥便于接入公共通信网络；

⑦具有稳定、安全可靠的交流电电源。

基准站组成部分：

室外部分主要分为两部分，GNSS天线和GNSS观测墩。

站点上建立屋顶观测墩。屋顶观测墩的高度应大于1.5m，内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接，结合部分应不少于0.1m。观测墩上安装强制对中标志，并严格整平。墩外壁设置钢或塑料的硬质线缆管道。基准站设置大于15平米的观测室，观测室应满足仪器设备正常运行的要求，分别设置电力和信号管线通道，并考虑防水、防风、防雷和动物防护等因素。

强制对中标屋顶观测墩现场布置图

（2）基站管理软件——NRSCenter

NRSCenter软件是整个系统的前端数据采集与管理模块，负责基站数据接入、分发及管理。可将各基站静态数据传输到服务器上统一存储和管理，包括各基站不同时间段静态数据文件打包、存储、备份等，各基站静态数据分时段下载。

（3）数据处理软件——NRSNet

NRSNet是整个NRS网络基准站系统的核心，专业网络RTK计算和服务软件。接收基准站接收机的原始数据，建立基站网络的大气模型，同时提供网络差分数据服务。还具备对网络模型完好性进行分析和预测，电离层延迟计算、对流层延迟计算、网络模型完整性分析预测，对所有基站进行坐标检测，网络差分数据改正功能；

（4）用户管理软件——NRSServer

NRSServer软件是整个系统的数据播发模块，具有网络差分改正数据（RTK/RTD）播发和用户权限管理等功能。按照相关技术标准构建服务器、集中交换器以及客户端体系，实现用户网络登录和安全认证机制，并按RTCM/CMR格式将数据发布给用户，实现网络或定位服务。

2.3、企业区域网络RTK系统优势

企业区域网络RTK比传统RTK技术有更多的优势：

（1）外业工作更轻松便捷

RTK外出作业须架设基准站，需携带移动站、基准站、电瓶、发射电台、角架等设备。区域网络RTK系统外出作业，只需携带移动站，外业工作更轻松便捷，同时也减少了测量技术人员的配备。

（2）作业距离更远

RTK采用电台作为差分信号传输载体，理想环境下，有效作用距离也只能达到10至20公里；新RTK主板解算模型能解算距离达40公里，但由于无线电台的传输距离限制，无法发挥RTK的远距离优势，往往一个带状工程，需要分段进行点校正，分段进行架设基站放样，测量效益低。区域网络RTK系统通过互联网、GPRS和CDMA进行差分信号传输，传输距离不受无线电技术限制，具有更广的覆盖范围。

（3）降低系统误差，初始化速度加快

RTK基准站的架设含有对中粗差，随着距离的增加，差分信号的质量下降，移动站初始化时间更久、精度随之下降。区域网络RTK技术，有效地避免了基准站粗差的产生，移动通讯保证差分信号的充足，初始化速度更快。

（4）解决了重复的参数求取

RTK外出作业时必通过已知点进行点校正，求取转换参数。使用区域网络RTK系统后，只需初次使用三个以上均匀覆盖作业区域的当地坐标计算七参数，移动站外出直接作业，套用七参数；还可将作业区域分为若干小区域，分区域求取四参数，移动站套用四参数作业。

（5）提供了数据完整性监控

RTK无法对移动站进行实时监控。区域网络RTK系统服务器可实时监控移动站状态，并可保存移动站实时返回的信息，保证了RTK数据的完整性。

3、实施效果

技术通过在公司九江片区进行实施应用，配置服务器一台，连续工作基准站1台。

使用中发现，测量精度稳定，测量效率大幅提升，同时减少现场技术员的工作量，相比原测量放样，测量效率的提高每年可节约管理人员费用约5万元；降低公司测量仪器资源配置，测量仪器资源配置约17万元。

参考文献：

[1]张婷；栗靖等.CORS系统的应用现状及建立的必要性[j].现代导航，2012（04）

[2]CORS在城市控制测量与规划勘测中的应用研究[J].何旭东.江西建材.2017（06）

[3]区域CORS数据库管理信息系统设计与实现[J].刘盼，熊卫东，刘智敏，李斐，张明敏.地理空间信息.2018（10）