基于CORS系统的网络R TK技术原理及应用
目前，陕西省地震局建立并运维由25 个GNSS 连续运
行参考站组成的CORS 系统，基于该系统的网络RTK 技术也正式开始提供服务。常规的测量手段易受测量环境、通视条件等限制，作业强度大、效率低，不能满足快速、准确、高效的测量要求，尤其是测量区域范围较大时，上述弊端更加突出。而网络RTK 技术不受布网条件、通视条件等限制，在精度要求不高（ cm 级）的情况下，可以降低工作强度，缩短测量周期。本文首先介绍CORS 系统及网络RTK 技术工作原理，然后结合具体工程实例，说明网络RTK 技术在测量实践应用中的可行性和优越性。 1 、CORS 原理及RTK 技术介绍1.1 CORS 系统工作原理CORS 系统是基于全球卫
星导航定位技术，在一个城市或国家，根据需求按照一定的考站，利用计算机、数据通信和互联网技术将各个参考站与数据中心组成网络，实时将参考站数据传输到数据中心，利用数据处理软件进行处理，向用户自动发布不同类型的
距离建立的常年连续运行的一个或若干个固定的GNSS 参GNSS 原始数据和各种类型的RTK 改正数据等。用户只需台接收机，即可进行准实时、实时快速定位，以及事后定位或导航定位。CORS 系统的具体工作流程如图1 所示。
图1 CORS 系统工作流程1.2 网络RTK 技术工作原理RTK
技术形成于20 世纪90 年代，主要分为常规RTK 技术和网络RTK 技术。常规RTK 技术在流动站与参考站距离小于
30 km 时，精度可达cm 级; 距离大于30 km 时，测量精度衰减很快，通常只能达到dm 级。网络RTK 是由参考站网、数据中心、数据通信链路和流动站组成。基准站配备双频全
波长GNSS 接收机，参考站坐标精确已知并按照规定的采样
率进行连续观测，通过数据通信链路传回数据中心; 数据中心根据流动站发送的近似坐标计算误差改正信息，然后将改
正信息播发给流动站。网络RTK 技术的优势在于用户不用
建立基准站，且用户与基准站距离可以扩大到上百公里，同时减少了误差源，使改正信息的可靠性和精度大幅改善。虚拟参考站( VRS) 技术的特点是各基准站不直接向移动站用户发送任何改正信息，而是将所有的原始观测数据通过数据通信链路发给数据中心。同时在用户开始工作前，先向数据中心发送一个概略坐标，数据中心根据这个位置确定一组最佳基准站，并根据这些站发来的信息，整体改正GNSS 的轨道误差，以及电离层、对流层和大气折射引起的误差，将高
精度的差分信号传给用户。差分信号的作用相当于在移动站
旁边建立一个虚拟的参考站，从而解决常规RTK 作业在距
离上的限制，保证了用户的精度。陕西省地震局CORS 系统基准站全部采用Trimble NetR8 接收机和Trimble GNSS
扼流圈天线，数据处理采用GPS-Net 软件，网络RTK 作业
方式采用 VRS 技术。 VRS 技术的主要工作原理如下 : 1)
各个基准站通过专用光缆实时将观测的卫星信息传输到数
据中心 ; 2) 数据中心根据各基准站数据实时组网，计算 各基准站网内的载波相位整周模糊度，建立误差改正模型
3) 各移动站用户利用无线传输网络将初始捕获的单点定位 结果以 NMEA 格式传送至数据中心，数据中心根据移动站
位置在其附近建立一个虚拟的基准站，通过内插得到虚拟基
站组成常规 RTK 网络形态，利用接收到的虚拟基准站差分
改正信息进行差分解算， 获得移动站的精确位置， 得到 cm 级 器测量，网络 RTK 技术具有如下特点 :1.3.1 操作灵活简单 常规的光学仪器施测时要进行对中整平，还要求测量点之间 相互通视，且受地形、气候等影响显著 ; 网络 RTK 技术对
观测环境要求较低，只要能够接收到卫星信号和网络通信信 就可获得精度较高的测量成果。 1.3.2 定位精度高且分布 均匀水准仪、
全站仪测量易受误差传递积累的影响，距离起 算基准越远，精度越差 ; 而网络 RTK 测量不受测量误差传 播和误差积累影响，在有效作业范围内，每个点的精度相互 独立、互不干扰，因此定位精度高且分布均匀。 1.3.3 工作效 率高、成本低在精度要求不高 ( cm 级) 的情况下， 网络 RTK
准站的各类误差源影响的改正信息，并通过
NTRIP 协议回 传给各移动站用户 ;
4) 各移动站与各自的虚拟站的基准
的定位结果。
1.3 网络 RTK 技术特点相比于常规光学仪
口 号，
2、
技术可以替代全站仪和水准仪进行点位放样、水准测量和地 形图测绘等。卫星信号、通信信号正常时，初始化时间通常
20 s ,每个点所需的测量时间在 5?15 S ,工作效 率大幅提高， 作业强度明显下降， 经济效益显著增长。
技术，通常受基准站的影响、通信系统的影响、数据中心的 响网络 RTK 测量受基准站影响不明显， 是因为网络 RTK 测 量采用的是 VRS 技术，该技术的原理是在测站附近形成 个“虚拟”的参考站，因此即使出现个别基准站信号不好的
情况，对定位精度和初始化时间影响也不大。但必须考虑测 范围内作业，其精度和初始化不会受太大影响，但超过这个 输，如果测区通信网络覆盖不合理，出现手机信号不稳定或 无法联网，就会影响初始化时间，甚至无法得到固定解。
2. 3 数据中心的影响数据中心出现故障导致无法开展网络 RTK 测量的原因大致有 2 种: 一是由于 GPS-Net 软件出现 死机，无法提供网络 RTK 服务 ; 二是数据中心终止了该用
t=r. 号、 在5 网络 RTK 技术的影响因素
基于 CORS 系统的网络 RTK
影响、用户设备以及测量环境的影响。
2. 1 基准站的影
区是否在基准站有效覆盖范围内，通常在离基准站
100 km
范围就可能导致无法获得固定解。
2. 2 通信系统的影响 基准站与数据中心采用专用通信线路
( SDH) 连接，出现通信 故障的情况较少，即使出现， 对网络
RTK 服务影响也不大。 数据中心与用户之间采用的是通信网络
( CDMA 、 GPRS) 传
户的网络RTK 服务。如出现上述情况可向数据中心电话咨
询，或向数据中心寻求帮助。 2. 4 用户设备的影响通常，
不同版本和不同型号的GNSS 接收机、记录手簿与通信设备匹配时有一定要求，如Trimble R7-GNSS 接收机与Trimble
TSC2 记录手簿支持基于CDMA 模块的移动通信设备，而基于GPRS 模块的移动通信设备则需安装Symbian（塞班）
操作系统，如果安装Android（安卓）操作系统则无法识别。
另外当出现无法获取源列表时，需检查用户名和密码是否正确，同时检查设置的源列表类型与授权源列表类型是否致。2. 5 测量环境的影响如果测站周边有高大建筑物、密林、大面积水域、强电磁干扰源，测量精度将受到严重影响，甚至无法获得固定解。此时，如果精度要求不高，可以采取记录浮点解或者调整测量精度限差，降低获得固定解的标准; 如果精度要求较高，则需要结合其他光学测量设备进
行联合测量。3、网络RTK 技术在城市地震小区划中的
应用 3. 1 城市地震小区划项目概述城市地震小区划项
目属于陕西省地震局“十二五”重点项目关中大震危
险性评价建设内容，主要涉及3 个城市。开展城市地震小区划工作，可以为城市提供科学的抗震设防参数，制定科学合理的抗震设防水准和抗震措施，从而有效减少未来地震造成的人员伤亡和经济损失。项目的主要内容是通过现场钻探和测试，查明目标区的地层、岩性、地质构造、水文条件、场
3)
地土类型和场地类别，考虑后续工程与研究方便，对剖面钻 孔的三维坐标进行了测量。本文结合某市地震小区划项目说 明基于陕西省地震局 CORS 系统的网络 RTK 技术的具体应
3. 2 网络 RTK 技术的具体应用根据项目总体设计， 结合某市城区实际情况， 对 89 个钻孔进行了三维坐标测量，
测量精度水平方向要求优于 5 cm ，高程方向优于10 cm 。本
次测量采用基于陕西省地震局 CORS 系统的网络 RTK 技 术，仪器采用 Trimble R7-GNSS 接收机和 Trimble TSC2 记 录手簿， 数据流传输采用基于 CDMA 模块的移动通信设备。
陕西省地震局 CORS 系统在该市周围建有 6 个基准站， 本次 测量采用这 6 个基准站组成的虚拟站。 测前对测量设备进行
设置，具体如下 : 1) 网络连接设置。进行网络连接时， CDMA 设置时需输入拨号网络码“ #777” ，用户名和密码分
别输入“ card ”和“ card ”。另外GPRS 设置需要输入拨号网 络码“* 99#”或“* 99***1# ”，拨号序列命令输入 cqdcont =
表时， CDMA 设置需要输入名称、简表类型、数据中心提供
的IP 地址等。需要注意的是， APN 需要输入cmnet ，连接
类型选择 CDPD ， IP 地址及 NTRIP 用户名及密码输入数据 中心提供的信息， GPRS 设置的连接类型选择 GPRS 。
测量形式设置。主要设置流动站选项和流动站电台选项。需 要注意测量类型选择“ RTK ”，播发形式选择
用。 1、“ ip ”和“ cmnet ”。 2) 拨号简表的建立。建立拨号简
VRS( RTCM) ”，流动站电台选择“互联网连接” ，同时设
置测量限差、测量历元、PDOP 值等，拨号简表选择步骤2)
设置的拨号简表类型。4) TSC2 蓝牙连接。通过蓝牙连
接移动通信设备、接收机、记录手簿设备，选择正确的型号
和匹配设备。5) 建立项目实施测量。建立工作任务，输
入作业名称，选择合适的坐标系和投影带，即可进行测量。
3. 3 精度统计及分析该市测量期间卫星信号、通信信号正常，初始化及测量精度优于设计要求。个别点由于周围建筑
遮挡严重，卫星信号较弱，初始化时间较长，定位精度较差，
但基本满足精度要求，具体精度及收敛时间统计见表 1 和表2。由表1 和表2 可以看出所有测点的水平和垂直精度都在
设计范围之内，其中精度在1?5 cm之间的测点约占90%，初始化时间基本在20 s 之内，说明基于CORS 系统的网络RTK 技术完全可以满足测量需求。同时为了获得钻孔在1985 国家高程基准下的高程值，选择3 个1985 国家高程基准的已知测点进行联测，求取WGS84 坐标系与1985
国家高程系之间的高程异常值，然后利用该高程异常值对89
个钻孔的大地高进行改正，获得这些点基于1985 国家高程
基准的正常高。4、结语基于CORS 系统的网络RTK 技术大大改变了传统的测量作业模式，在工作效率、人员配置、仪器设备等方面都带来意义深远的变革。陕西省地震局
CORS 系统的建设与应用不仅给地震事业的发展搭建了良
好的平台，同时也给陕西其他行业的发展带来了机遇。随着
CORS 系统的不断完善、测量硬件的不断升级和计算分析软件的不断开发，网络RTK 技术必将成为替代传统测量手段的一种重要测量方式，而陕西省地震局CORS 系统也将发挥更加积极的作用。