網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)通信研究論文
摘要：利用網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ和測深儀組合測量的方式獲取瞬時水底高程可以有效消除水面涌動、潮汐、水面傾斜、測深動態(tài)吃水等因素產(chǎn)生的測量誤差。不同于傳統(tǒng)ＲＴＫ模式，網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ無需架設(shè)基站，布設(shè)控制點，且不受與基站距離限制。但網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的使用與網(wǎng)絡(luò)通信信號息息相關(guān)，在大型湖泊往往存在通信盲區(qū)。以江蘇省“十二五”省級基礎(chǔ)測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目為例，針對網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ特點，提出使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手簿與數(shù)據(jù)播發(fā)電臺進行數(shù)據(jù)通信的方法。該方法不僅達到了增強網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ傳輸信號的目的，同時擴大了網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的使用范圍。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ；水下地形測量；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手簿；數(shù)據(jù)播發(fā)電臺
引言
傳統(tǒng)湖泊水下地形測量主要有２種：①通過利用水位站觀測水位數(shù)據(jù)內(nèi)插以時間為序列的水面高程得到水位高程模型推算測點測時的水面高程。該方法受到測區(qū)有無水位站、水面波動、水位高程模型是否準(zhǔn)確等因素影響，使得測區(qū)的水位變化規(guī)律與水位站的水域變化規(guī)律不完全一致，容易產(chǎn)生較大誤差。②利用自主架站的ＲＴＫ無驗潮模式獲取測點的瞬時大地高并利用參數(shù)轉(zhuǎn)換或似大地水準(zhǔn)面模型求得該點的正常高。該方法受到測區(qū)周邊是否有控制點，基準(zhǔn)站與流動站間距離等因素的限制。現(xiàn)行的利用網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的無驗潮模式進行水下地形測量方法無需建立水位站、觀測水位、布設(shè)控制點，且不受與基站距離的限制。但是，網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的方法也有它的弊端，最致命的弱點就是它受到網(wǎng)絡(luò)通信信號的限制。本文綜合分析網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ在湖泊水下地形測量中的應(yīng)用特點，以江蘇省“十二五”省級基礎(chǔ)測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目為例，提出增強網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ數(shù)據(jù)通信的可行性方法，從而達到擴大其使用范圍的目的。
１網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ通信原理
網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ也稱多參考站ＲＴＫ，是一項基于傳統(tǒng)ＲＴＫ技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高精度、高可用性的實時動態(tài)定位技術(shù)。其中流動站的基本原理為：流動站實時采集坐標(biāo)通過通訊網(wǎng)絡(luò)將坐標(biāo)傳輸?shù)剑茫希遥又行模茫希遥又行母鶕?jù)用戶坐標(biāo)，結(jié)合其自身通過參考站網(wǎng)獲取的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和參考站坐標(biāo)計算出差分改正數(shù)再經(jīng)過通訊網(wǎng)絡(luò)，將差分改正數(shù)發(fā)送給流動站；流動站利用自身的衛(wèi)星觀測值加上差分改正數(shù)，得到實時高精度的載波相位觀測值，因而計算出高精度坐標(biāo)。因此，網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的正常運轉(zhuǎn)需要流動站接收機、參考站接收機、ＣＯＲＳ中心系統(tǒng)軟件等協(xié)同作業(yè)，且需要多次使用通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。以ＪＳＣＯＲＳ為例，網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的通信是使用中國移動ＧＰＲＳ完成，用戶需在流動站端配備中國移動ＳＩＭ卡進行。由于解算的實時性，要求雙向數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)穩(wěn)定，對移動通訊信號質(zhì)量要求較高。因此，如何解決在移動通訊數(shù)據(jù)難以到達的區(qū)域的數(shù)據(jù)通信問題（如大型湖區(qū)因湖面寬廣，湖區(qū)中心很難有穩(wěn)定的中國移動網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信）成為一個技術(shù)難題。
２網(wǎng)絡(luò)信號增強方案
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數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手簿內(nèi)置一種ＧＮＳＳ數(shù)據(jù)鏈組合模塊，該模塊可在定位后完成ＣＯＲＳ服務(wù)參數(shù)、ＩＰ地址、端口號、用戶名、密碼等參數(shù)的設(shè)置。同時它具備ＧＰＲＳ模塊、內(nèi)插ＳＩＭ卡，可通過ＧＰＲＳ或者ＷＩＦＩ與ＣＯＲＳ中心完成通信，接收差分改正數(shù)（圖１）。數(shù)據(jù)播發(fā)電臺是一款大功率可調(diào)頻的電臺設(shè)備，傳送距離可達２０ｋｍ以上。它既可通過串口接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)由手簿轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，也可通過廣播電臺的形式接收。無論使用哪種模式接收，均可將差分數(shù)據(jù)通過廣播形式播出。
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既然在大型湖區(qū)中心ＧＰＲＳ通信信號十分微弱，我們?nèi)钥梢圆扇∫环N方法避開在測區(qū)使用ＧＰＲＳ通信。我們將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手簿放置在手機信號穩(wěn)定的岸邊，接收差分改正數(shù)。通過數(shù)據(jù)播發(fā)電臺將這些數(shù)據(jù)以廣播形式播出，傳送給湖區(qū)作業(yè)的'各條測船。如果岸邊與測點所在區(qū)域相距過遠，可以在二者之間再加設(shè)一臺數(shù)據(jù)播發(fā)電臺起到數(shù)據(jù)中繼的作用（圖２）。這樣的工作模式在保證與ＣＯＲＳ中心進行連續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r降低了流動站的通訊要求：它將信號傳輸從持續(xù)穩(wěn)定雙向通訊降低為單向通訊，使網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ可以順暢無阻地在通信信號薄弱的地方使用。
３測試實例
為驗證該方案可行性與正確性，本文以江蘇省“十二五”省級基礎(chǔ)測繪五大湖泊１∶１００００水下地形測量項目的實測數(shù)據(jù)為例，做了以下２組測試。
３．１可行性驗證
測試隨機抽取江蘇五大湖之一高郵湖水域部分測線４條，每條測線約４ｋｍ，５０個測點。分別用常規(guī)網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ方法與本文敘述的改進網(wǎng)絡(luò)ＴＲＫ方法進行觀測。測試從數(shù)據(jù)連續(xù)性、固定解點數(shù)等方面驗證本方法的可行性（表１）。表１中，Ｄ為測線各點距岸邊的平均距離，單位為ｋｍ；“／”前數(shù)據(jù)為常規(guī)網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ測試結(jié)果，“／”后為改進網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ方法的測試結(jié)果。這可以看出改進方法在長距離范圍數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定性有了明顯提升。
３．２正確性驗證
選取湖區(qū)控制點，使用改進網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ方法算檢測各控制點（表２）。從檢測結(jié)果看出，此方法的ＲＴＫ成果滿足相關(guān)規(guī)范的精度要求。
４結(jié)語
�。ǎ保┍疚乃龅木W(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ改進方法降低了數(shù)據(jù)通信要求，各模塊的協(xié)同作業(yè)可以保證差分數(shù)據(jù)的完成性，使流動站能夠正常作業(yè)，同時并不損失精度，數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定性也大幅度的增強，添補了盲區(qū)數(shù)據(jù)通信的空白，為大型湖泊水下地形測量提供了一種可操作的方法。（２）同時，這種網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ的通信方法不僅局限于湖區(qū)的水下地形測量，在山區(qū)的工程測量、海洋觀測、海島測量等也有極大應(yīng)用前景。
參考文獻
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