网络RTK数据通信研究论文
摘要：利用网络ＲＴＫ和测深仪组合测量的方式获取瞬时水底高程可以有效消除水面涌动、潮汐、水面倾斜、测深动态吃水等因素产生的测量误差。不同于传统ＲＴＫ模式，网络ＲＴＫ无需架设基站，布设控制点，且不受与基站距离限制。但网络ＲＴＫ的使用与网络通信信号息息相关，在大型湖泊往往存在通信盲区。以江苏省“十二五”省级基础测绘五大湖泊１∶１００００水下地形测量项目为例，针对网络ＲＴＫ特点，提出使用数据转发手簿与数据播发电台进行数据通信的方法。该方法不仅达到了增强网络ＲＴＫ传输信号的目的，同时扩大了网络ＲＴＫ的使用范围。
关键词：网络ＲＴＫ；水下地形测量；数据转发手簿；数据播发电台
引言
传统湖泊水下地形测量主要有２种：①通过利用水位站观测水位数据内插以时间为序列的水面高程得到水位高程模型推算测点测时的水面高程。该方法受到测区有无水位站、水面波动、水位高程模型是否准确等因素影响，使得测区的水位变化规律与水位站的水域变化规律不完全一致，容易产生较大误差。②利用自主架站的ＲＴＫ无验潮模式获取测点的瞬时大地高并利用参数转换或似大地水准面模型求得该点的正常高。该方法受到测区周边是否有控制点，基准站与流动站间距离等因素的限制。现行的利用网络ＲＴＫ的无验潮模式进行水下地形测量方法无需建立水位站、观测水位、布设控制点，且不受与基站距离的限制。但是，网络ＲＴＫ的方法也有它的弊端，最致命的弱点就是它受到网络通信信号的限制。本文综合分析网络ＲＴＫ在湖泊水下地形测量中的应用特点，以江苏省“十二五”省级基础测绘五大湖泊１∶１００００水下地形测量项目为例，提出增强网络ＲＴＫ数据通信的可行性方法，从而达到扩大其使用范围的目的。
１网络ＲＴＫ通信原理
网络ＲＴＫ也称多参考站ＲＴＫ，是一项基于传统ＲＴＫ技术、计算机科学技术、通讯网络技术的高精度、高可用性的实时动态定位技术。其中流动站的基本原理为：流动站实时采集坐标通过通讯网络将坐标传输到ＣＯＲＳ中心，ＣＯＲＳ中心根据用户坐标，结合其自身通过参考站网获取的卫星观测数据和参考站坐标计算出差分改正数再经过通讯网络，将差分改正数发送给流动站；流动站利用自身的卫星观测值加上差分改正数，得到实时高精度的载波相位观测值，因而计算出高精度坐标。因此，网络ＲＴＫ的正常运转需要流动站接收机、参考站接收机、ＣＯＲＳ中心系统软件等协同作业，且需要多次使用通信网络进行数据传输。以ＪＳＣＯＲＳ为例，网络ＲＴＫ的通信是使用中国移动ＧＰＲＳ完成，用户需在流动站端配备中国移动ＳＩＭ卡进行。由于解算的实时性，要求双向数据传输持续稳定，对移动通讯信号质量要求较高。因此，如何解决在移动通讯数据难以到达的区域的数据通信问题（如大型湖区因湖面宽广，湖区中心很难有稳定的中国移动网络进行数据通信）成为一个技术难题。
２网络信号增强方案
２．１相关硬件
数据转发手簿内置一种ＧＮＳＳ数据链组合模块，该模块可在定位后完成ＣＯＲＳ服务参数、ＩＰ地址、端口号、用户名、密码等参数的设置。同时它具备ＧＰＲＳ模块、内插ＳＩＭ卡，可通过ＧＰＲＳ或者ＷＩＦＩ与ＣＯＲＳ中心完成通信，接收差分改正数（图１）。数据播发电台是一款大功率可调频的电台设备，传送距离可达２０ｋｍ以上。它既可通过串口接收数据转发由手簿转发的数据，也可通过广播电台的形式接收。无论使用哪种模式接收，均可将差分数据通过广播形式播出。
２．２工作原理
既然在大型湖区中心ＧＰＲＳ通信信号十分微弱，我们仍可以采取一种方法避开在测区使用ＧＰＲＳ通信。我们将数据转发手簿放置在手机信号稳定的岸边，接收差分改正数。通过数据播发电台将这些数据以广播形式播出，传送给湖区作业的'各条测船。如果岸边与测点所在区域相距过远，可以在二者之间再加设一台数据播发电台起到数据中继的作用（图２）。这样的工作模式在保证与ＣＯＲＳ中心进行连续稳定的数据传输的同时降低了流动站的通讯要求：它将信号传输从持续稳定双向通讯降低为单向通讯，使网络ＲＴＫ可以顺畅无阻地在通信信号薄弱的地方使用。
３测试实例
为验证该方案可行性与正确性，本文以江苏省“十二五”省级基础测绘五大湖泊１∶１００００水下地形测量项目的实测数据为例，做了以下２组测试。
３．１可行性验证
测试随机抽取江苏五大湖之一高邮湖水域部分测线４条，每条测线约４ｋｍ，５０个测点。分别用常规网络ＲＴＫ方法与本文叙述的改进网络ＴＲＫ方法进行观测。测试从数据连续性、固定解点数等方面验证本方法的可行性（表１）。表１中，Ｄ为测线各点距岸边的平均距离，单位为ｋｍ；“／”前数据为常规网络ＲＴＫ测试结果，“／”后为改进网络ＲＴＫ方法的测试结果。这可以看出改进方法在长距离范围数据通信稳定性有了明显提升。
３．２正确性验证
选取湖区控制点，使用改进网络ＲＴＫ方法算检测各控制点（表２）。从检测结果看出，此方法的ＲＴＫ成果满足相关规范的精度要求。
４结语
（１）本文所述的网络ＲＴＫ改进方法降低了数据通信要求，各模块的协同作业可以保证差分数据的完成性，使流动站能够正常作业，同时并不损失精度，数据通信稳定性也大幅度的增强，添补了盲区数据通信的空白，为大型湖泊水下地形测量提供了一种可操作的方法。（２）同时，这种网络ＲＴＫ的通信方法不仅局限于湖区的水下地形测量，在山区的工程测量、海洋观测、海岛测量等也有极大应用前景。
参考文献
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