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1、毕业设计（论文）学 生 姓 名：李猛学 号：0802031135专 业：工程测量技术系 部：资源科学系设计(论文)题目：浅谈VRS在上海电缆管线跟踪测量中的应用指 导 教 师:王年红 2011年 06 月 06 日独 创 性 申 明本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得扬州环境资源职业技术学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名： 时间： 年
2、月 日关于论文（设计）使用授权的说明本人完全了解扬州环境资源职业技术学院毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）对：“成绩为优秀毕业论文（设计），扬州环境资源职业技术学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意扬州环境资源职业技术学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。扬州环境资源职业技术学院有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议学生签名： 时间： 年 月 日密级：
3、（请注明密级及保密期限）摘要：VRS（虚拟参考站）技术是GPS网络RTK技术的一种，它与传统测量技术和传统RTK技术相比有很多优点。VRS以其自身的特点和不同行业的特殊性，在测量工作中越来越多地被应用到，尤其在电缆管线跟踪测量当中，它会越来越被普及，进一步改变电缆跟踪测量的模式。本文介绍了上海电力电缆管线存在的问题和VRS技术的简介、基本构成以及原理；主要论述了应用网络VRS技术进行电力电缆管线跟踪测量时的实例；最后通过实践总结经验，分析VRS在应用中的优越性和不足。关键词： VRS GPS RTK 电缆目录1 引言52 VRS技术的概述52.1 VRS技术的简介52.2 VRS技术的构成52
4、.3 VRS技术的原理62.4 VRS技术的特点63 VRS在电缆管线跟测中的应用73.1 项目概况73.2 VRS跟测步骤73.3成果分析84结论91 引言改革开放的上海，在经济迅猛发展的带动下，城市的发展速度越来越快和架空线入地工程的实施，对地下电力电缆管线的依赖性就越来越强。而地下电力电缆管线资料的错、漏、偏问题严重，也带来了许多事故隐患，容易造成重大事故的发生。所以,需要采用新方法-VRS技术进行电缆管线的跟踪测量，使电网系统正常运作。VRS在测量工作中得到了广泛的应用，其在电缆跟踪测量中的应用就是其中的一例。VRS具有其他测量仪器和测量方法不能比拟的优点。当VRS应用于电缆跟踪测量时
5、，充分显示了其优点，使人们更快的采纳了这项新技术。2 VRS技术的概述2.1 VRS技术的简介VRS即虚拟参考站（Virtual Reference Station）是由美国的天宝公司研制出来的,这项技术首先在一定区域内架设一定数量的基站，基站接收卫星信号，然后将信息传送至信息处理中心，移动站先将接收机的位置信息发送到数据处理中心，数据处理中心会根据移动站的位置，选择附近几个位置比较好的基准站信息，“虚拟”出一个参考站，然后，将虚拟出的参考站改正数据播发给移动站，这个虚拟参考站的位置通常是在移动站周围5千米范围内。因为要实时的发送位置信息，所以在这条通讯线路上是双向通讯的。VRS，是网络RTK
6、的一种定位技术，虚拟的条件是在GPS实际观测点附近(其近似坐标)作为虚拟参考站,根据GPS基准站的观测数据和计算得到的各种误差分布模拟计算出虚拟参考站的GPS观测数据,由于模拟参考站与实际观测点距离很近,可以认为是超短基线,各种误差通过差分可以较好地得到消除,而且其定位计算的原理和软件与传统方法完全一样。2.2 VRS技术的构成VRS技术主要有3个基本的组成部分：基准站网、数据处理中心（控制中心）和用户部分。基准站是VRS技术的数据源，用于实现对卫星信号捕获、跟踪、记录和传输，各基准站均匀分布在整个网络中构成基准网，一般一个完整的GPS网络RTK系统至少有3个已知的基准控制点，站与站之间距离可
7、达70km，甚至更远。通过长时间GPS静态相对定位等方法来确定基准站的精确坐标，在通过配备在基准站上的GPS接收机和数据通信设备，实时的将观测资料传送给数据处理中心。数据处理中心既是通讯控制中心，也是整个VRS技术的核心部分，由VRS系统软件、计算机、路由器和通讯服务器组成。控制中心包括了VRS技术中数据的传输、接受、转换、处理、发送等重要任务，其中最关键的就是根据接受的信息采用一定的算法计算改正数，从而计算出流动站的精确坐标。用户部分也就是流动站部分，可分为米级用户、测绘工程用户、车辆导航用户等。它由移动电话、调至解调器和GPS接收机组成。控制中心通过接收机发来初始位置，并结合差分信号生成厘
8、米级的位置信息。图1 VRS技术的构成2.3 VRS技术的原理VRS是基于多参考站网络环境下的GPS实时动态定位技术,是利用地面布设的多个连续运行的GPS参考站网络(CORS),综合利用这些连续运行参考站的观测信息,通过建立精确的误差模型(轨道误差、电离层、对流层和大气折射等误差模型),在移动站附近产生一个物理上并不存在的虚拟参考站(VRS),由于VRS位置通过流动站接收机的单点定位解来确定,故VRS与移动站构成的基线通常只有几米到十几米,移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正,实现实时RTK定位。VRS网络由三个以上的固定基准站组成,站与站之间的距离可达70km,固定基准站负责实时采集GPS
9、 卫星观测数据并传送给GPS 网络控制中心,由于这些固定基准站有较长时间的观测数据,并通过高精度基线解算软件GAMIT进行结算,故点位坐标精度较高。2.4 VRS技术的特点(1)克服外部不利因素的影响。传统测量作业容易受到地形、气候、季节、森林覆盖等诸多因素的影响,使测量精度、作业速度都受到很大限制。在能见度低、通视困难的情况下,有些测量作业根本无法进行。而VRS技术的出现,可克服这些不利因素的影响；(2)定位精度较高,与静态GPS测量相比实时性强，比伪距差分测量具有更高的精度。数据安全可靠,测站间无需通视。在没有现成控制点或控制点被破坏而造成的控制点不足的地区,能进行快速的高精度定位测量；(
10、3)VRS轻便，操作方便,容易使用。对作业条件要求不高,数据输入、处理、存储能力强,与计算机、其它测量仪器通信方便；(4)不需要后处理数据而随时得到坐标和精度；(5)所有测量点同时采集数据，具有精确地转化到某一坐标系统的能力；(6)作业人员少,定位速度快,综合效益高；(7)高作业效率，以及带来的客观经济性。3 VRS在电缆管线跟测中的应用电缆管线跟踪测量的方法, 多年来由传统的皮尺交汇测图等方法发展到现在的VRS技术进行全野外数字化成图的方法, 无论在技术或精度上都有很大的改进和提高。近几年, 随着GPS定位技术的发展, VRS技术被广泛应用于测量上, 电缆管线跟踪测量的方法随之也将发生根本性
11、的改变。VRS技术与传统电缆管线跟踪测量方法相比,具有明显的优势。GPS观察不受天气、时间影响,不需通视。GPS测量的各点之间不存在误差累积,避免了传统电缆管线跟踪测量中由于边长过长等原因带来的误差累积,提高了精度。利用RTK 技术能够成功地在现场就发现不合格的测绘成果,提高了效率。传统电缆管线跟踪测量的数据坐标转化,必须等到事后处理,而VRS技术具有实时将一个坐标系统精确地转换到一个特殊坐标系统的能力。VRS技术在电缆管线跟踪测量中有着广泛的应用，可以极大的提高工作效率，下面就以上海市轨道交通12号线（江浦路-茭白园路）段供电工程为例做一介绍。3.1 项目概况为了给上海市轨道交通12号线（江
12、浦路-茭白园路）段供电，需要建立变电站和铺设电缆并把电缆管线走势跟踪测量后反映在PMS(生产管理体系)上，有利于上海电网的系统管理，遇到停电事故，可以得到及时的抢修与维护。本项目就是针对上海市轨道交通12号线（江浦路-茭白园路）段供电工程进行电缆跟踪测量的。3.2 VRS跟测步骤本项目采用中国南方公司生产的South灵锐S86T双频接收机(动态平面精度10mm+1ppm,高程精度20mm+2ppm)主机及天线和South灵锐S86手簿相连接的作业方式,利用移动通讯的GPRS方式连接调制解调器。（1）网络连接：打开工程之星界面，点击设置菜单进入电台设置子菜单，选择设置。首先配置“连接方式”为“G
13、PRS”模式，“模式”为“SOUTH”完成之后，再填写基站串号、使用的服务器的IP 地址和端口。最后，点击读取成功后，退出即可。（2）连接仪器：点击开始，选择设置菜单进入手簿端口配置，点击配置蓝牙搜索主机并连接仪器，连接成功后，状态栏中将显示相关数据。（3）新建工程：打开工程之星界面，点击工程菜单选择新建工程，键入作业名称和设置参数即可。（4）开始测量：打开工程之星界面，点击测量菜单选择目标点测量，待出现固定解时即可进行跟踪测量。（5）跟踪测量： 按照电缆沟的挖掘趋势，采集电缆管线的走势碎部点，以DXF的格式保存。（6）成果入库：将外业采集回来的碎部点展在上海测绘院提供的CAD地形底图上，画出
14、成果图，最后入库到PMS里（如图3所示）。图3 跟测成果图3.3成果分析项目在江浦路和茭白园路岔路口,路口旁有许多标志性建筑物,这些建筑物已被上海测绘院的工作人员测量并数字化成图在CAD上,他们的三维坐标是已知的。我们在跟踪测量时可以采集些这些建筑物的标志性点坐标作参考检测点。以下是测区内5个VRS测量点(V1-V5)和5参考检测点(C6-C10)的数据。表1：测区内5个VRS测量点和5参考检测点的数据（单位：厘米）坐标数据点号XYV146394503954430V246962173932362V348209764043999V447121233891451V546926043820906C6
15、46394523954431C746962133932358C848209774043999C947121163891454C1046926113820906电缆管线跟踪测量的精度是不大于5厘米。由表1，根据参考检测点的检测，我们可以知道，VRS完全能满足电缆管线跟踪测量的精度要求，误差小于1厘米。由于天气状况很好，没有出现信号受阻挡、卫星信号中断、卫星失锁等现象，不需要GPS重新进行初始化，VRS测量方式得到了很好的精度保证。从此次跟测任务中，我们知道VRS跟测具有以下特点：必须在电力管线尚未回填时及时进行跟踪测量；必须一次性测好，没有改正错误的机会；测量最佳时间稍众即逝，如果施工方不予配合
16、，电力管线来不及跟踪测量就被回填的情况必然出现；外业和内业必须与地下电力管线施工同步，因漏测而采取的各种补救措施也应在施工内完成。采用VRS技术在电缆管线跟踪测量中有着非常突出的优势：测量点位精度均匀稳定, 整体精度连续性强, 定位误差不累积；大大提高了测量的工作效率，减轻了测量人员的内外作业劳动强度；测量自动化、集成化程度高, 数据处理能力强；具有更为广阔的应用前景。4结论传统由皮尺交汇法进行电缆管线跟踪测量的方法,测量的精度低，测量数据的可靠性差；工作效率低，只能在小范围内进行施测。通过VRS技术在上海电缆管线测量中的应用，只需一套接收机就能随时随地进行作业, 不受白天黑夜条件限制。但是，
17、当卫星的截止高度角小于15，在施工区如果遇到高大建筑物或在树下和高压电线时，就很难接收到卫星和无线电信号，也就无法进行测量。显示不能满足跟测的及时性，会出现延误。后记本文得以顺利完成，非常感谢我的指导教师王年红。从论文的选题直到论文的最终完成，她都给予我尽心尽力的指导。王老师严谨的治学态度深深地影响着我，对我今后的学习，工作，生活必将产生影响。借此机会，特向王老师表示最诚挚的感谢。感谢扬州环境资源职业技术学院的所有领导和老师。他们严谨的学风，渊博的知识，诲人不倦的品格一直感染和激励着我不断上进，使我大学三年的时光充实而有意义，“海纳百川，取则行远”，在这里我所学到的一切，必将使我受益终生。在本
18、论文的写作中，我也参照了大量的著作和文章，许多学者的科研成果及写作思路给了我很大的启发，在此向这些学者们表示由衷的感谢，感谢我的家人，同学，朋友对我的大力支持，他们的无私奉献，关爱和支持使我能够继续去追求自己的人生理想和目标。感谢所有关心，帮助和支持我的人。参考文献1 刘基余，李征航，王跃虎.全球定位系统原理及应用.测绘出版社，19992 李青岳, 陈永奇. 工程测量学( 修订版) . 北京: 测绘出版社, 1995.3 王平, 郑勇. VRS-GPS网络RTK技术J . 物探装备, 2001（12）4 田福娟, 谢树明.GPS RTK 技术在地形地籍测量中的应用. 科技创业月刊, 2007.5 魏二虎, 黄劲松.CPS 测量操作与数据处理. 武汉: 武汉大学出版社, 2004.6 张正禄，李广云，潘国荣等.工程测量学M. 武汉:武汉大学出版社,2005. 7 吕继生，吕华新.虚拟参考站（VRS）技术在宁波的应用前景初探J.城市勘测,2007(2) 8 南京工业大学测绘工程教研室.测量学M. 北京:国防工业出版社,2005.9詹长根，唐祥云，刘丽等地形测量学：M.武汉：武汉大学出版社，2001。10孔祥元，郭际明控制测量学：M.武汉：武汉大学出版社，2006。
