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昆明市勘察测绘研究院经过长期调研和多家方案的比较，于2004年3月决定选用徕卡GPS参考站系统，软硬件设备包括徕卡最新参考站专业型接收机－GRX1200Pro，扼流圈天线以及最新的参考站网软件Spider/SpiderNET。昆明市连续运行GPS参考站系统分两期建设，一期由4个参考站组成，分别为赛马场站（SAIM）、昆阳站(KUNY)、嵩明站(SONG)和宜良站(YILI)，站间距平均约为60Km。所有站址均经过环境测试、网模拟测试和分析。首期四个站址均采用墩标型建设，高约3－5米。赛马场站外观如下所示：

图四 赛马场站

系统墩标建设、网络安装调试、GPS设备安装调试、数据中心安装调试于2004年10月中旬已经全部完成并投入试运行，之后开展一些系统性能测试。试运行阶段，昆明市GPS参考站系统本身运行基本正常。昆明地处低纬度地区，电离层活动较为强烈，而且站间距较长（约60多公里），为了改善下午部分时段的定位效果，对一期工程的测试结果进行了全面分析，决定第二期在网中增加了两个参考站－呈贡(CHGO)和横水塘站(HSTZ)，为屋顶型墩标，站间距平均为40Km左右，分布如图5所示。系统定位效果得到大大改善，可以满足全天连续作业。整个网覆盖面积约为6,000平方公里。

昆明市连续运行GPS参考站系统通讯系统基于VPN通讯技术，数据中心采用10M ADSL数据专线接入，参考站采用ADSL宽带（动态IP）24小时在线连接，经Internet由连接数据中心专线构建局域网。该技术在参考站系统中还是第一次应用，具有费用低，通讯稳定，安全性能好等优点。

目前数据中心配备一台HP服务器、两台拨号Modem，另外有固定IP地址可供NTRIP、Web和FTP等用途。网络RTK播发可采用拨号Modem和NTRIP两种方式。用户可采用GSM拨号，同时也可以采用GPRS/CDMA方式进行NTRIP 网络RTK定位。

图五 昆明市GPS参考站系统分布图（二期6个站）

数据中心安装有一套最新版Spider/SpiderNET V2.0，整个网解算时间一般为4－5分钟，速度相比现有参考站网软件要快得多。SpiderNET能自动选择合适的单元生成各种格式的主辅站改正数实时产品：MAX和i-MAX。系统兼容性好、网络RTK性能优异。

5. 性能测试和结果

昆明市连续运行GPS参考站系统二期工程于2005年5月全部完成。并立即在5－6月对由6个参考站组成的整网进行了多项性能测试，结果表明达到了系统各项性能指标。

参与系统测试的仪器有徕卡GPS530，徕卡GPS1230，南方S80，SmartStation(统站仪)，通讯采用GSM拨号方式。

测试工作主要包括考察参考站网的有效覆盖范围和作业能力，系统定位精度，系统可用性与可靠性，系统完备性以及兼容性等方面。

对于网络RTK可靠性分析和网络RTK可用性分析方面，该院测试了将近200个已知点，覆盖整个参考站网的设计范围。所有点均能得到网络RTK固定解，平面点位精度约为2cm，高程精度大约为4cm。

图六为网络RTK解与195个已知点平面差值统计图。

注：横坐标为流动站－参考站主站的距离，单位为km，纵坐标为平面精度，单位为cm

对于网络RTK和单站RTK的覆盖范围，在6个GPS参考站组成的网内和网外，进行了广泛测试，在网内基本都能得到网络RTK固定解，往网外20Km也能得到网络RTK固定解。

另外，对昆阳站、赛马场站、嵩明站还进行了单站RTK测试，最大作业距离为53.4Km，远远优于单站RTK 作业半径30Km的要求。

在流动用户兼容性方面，由于测试期间可供使用的GPS RTK型号有限，此次仅使用了第三方设备－南方S80 GPS RTK流动站设备，参与测试的所有点均可以得到可靠的固定解，精度在2cm左右；

在初始化时间与作业效率方面，在流动站和参考站卫星正常的情况下，流动站得到固定解的平均时间为20″左右；

通过对系统主要测试项目的统计分析，结论如下:
* 有效服务范围：覆盖参考站网区域以及网外20Km覆盖的范围，优于系统设计指标；
* 可利用性：从多次测试的结果统计为96.9%，优于设计指标95%；
* 可靠性：从多次测试的结果比较统计为100%，优于设计指标95%（注：用于统计的点的数量较少）；
* 兼容性：除使用徕卡系列产品，测试期间仅使用南方S80进行了兼容性测试，能够接收昆明网络RTK数据并能快速得到固定解（注：可供测试的设备有限）。
* 系统能提供的原始数据格式有徕卡专用格式LB2，国际通用格式RINEX；差分数据格式有：RTCM V2.0，2.1，2.2，2.3，3.0以及CMR/CMR+。
* 系统精度：网络RTK定位和单站RTK平均平面点位精度约为：2.1m。
* 供电系统：UPS电源可以保证供电60小时以上，可以保证各参考站设备连续不间断运行。
* 雷电防护：由昆明市防雷中心的检测报告可知，防雷符合标准。
* 混凝土墩标：由各参考站的竣工资料可知，混凝土墩标质量符合标准。
* 其他：系统的完备性监测功能、容错性以及系统的智能化、自动化强、信息内容丰富。数据中心和网络数据传输、GSM数据传输正常。

通过一系列的严格测试，结果表明昆明市连续运行GPS参考站系统已经能正常、成功运行，达到了系统技术设计的各项指标和要求。系统一直在试运行阶段，我院在系统通过验收后将投入使用。

6. 结论和建议

经过将近16个月的系统建设，昆明市连续运行GPS参考站系统已于2005年5月正式建设完成并投入运行阶段。通过一系列的测试表明各项技术指标已经到达或超过了技术设计中的要求。

该系统采用了LEICA最新参考站技术－主辅站技术以及最新RTCMV3.0国际标准，网络解算速度快、可靠性高、兼容性好；另外采用了基于动态ADSL宽带VPN技术的低成本通讯系统这一创新方案，试运行期间性能稳定，大大降低通讯费用。

目前，昆明市连续运行GPS参考站系统已经具备为各种用户各类应用提供不同精度要求的定位服务的能力，覆盖范围约6000平方公里，系统能连续24小时运行，性能可靠，平面精度约为2.1cm，高程精度约为4.6cm。系统采用2台拨号调制解调器，流动站可进行GSM拨号方式。系统同时已经具备NTRIP功能，流动用户可采用GPRS/CDMA通讯方式进行RTK作业。

测试结果表明，昆明市连续运行GPS参考站系统运行稳定、可靠、操作使用方便、安全性高、解算速度快、定位精度高且可靠；采用国际标准的RTK RTCM V3.0数据格式，其他品牌GPS接收机可以方便地使用昆明市连续运行GPS参考站系统播发的网络RTK改正数据，兼容性好。

建议在数据中心配备两台服务器，其中一台专用于RTK播发，一台用于参考站系统的数据处理及管理；播发设备方面，将来用户数量增加时建议采用拨号服务器，能支持多个用户拨号接入，支持多个用户同时作业。另外，尽快启动昆明市大地水准面精化工作。

徕卡主辅站参考站网技术以其诸多的优点，连续运行的GPS参考站网使用该技术在数字城市基础建设中将会得到更广泛应用，它将大大加速我国城市测量进入信息化、数字化和自动化的步伐。它同样适用于气象、监测、水利、交通、石油等应用领域，逐步构建综合性空间信息服务和应用系统。

致谢

我们非常感谢昆明市勘察测绘研究院给予徕卡公司在该项目上的大力支持和协助，同时也特别感谢欧亚公司昆明分公司的通力合作和大力协助。另外，我们特别感谢陈云波、丁仁军、杨铮龙、Ryan Keenan先生以及朱兰艳教授等提供的大力支持。

参考文献

施品浩 (2003)， "连续运行的GPS参考站网技术在矿山测量等大型工程项目中的应用"，徕卡公司技术报告，2003

Leica Geosystems，(2005)，"Take it to the MAX! - An introduction to the philosophy and technology behind Leica Geosystems' SpiderNET revolutionary Network RTK software and algorithms"，White Paper, Leica Geosystems，June 2005

N. Brown, R. Keenan, B. Richter, L. Troyer, Leica Geosystems AG, Switzerland (2005) "Advances in ambiguity resolution for RTK applications using the new RTCM V3.0 Master-Auxiliary messages"， Proc. ION GPS -2005， The Institute of Navigation， Alexandria, VA

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