◎ 苏州市规划编制信息中心 李 宏

1、引言

信息化是苏州面向21世纪发展的新主题和新动力，随着经济的迅速发展，苏州的城市面貌日新月异，城市信息化、数字化建设已成迫切。苏州市委、市政府根据全球信息化发展的趋势和特点，适时地提出了建设“数字苏州”的战略措施，建设基于全市服务的基础地理信息平台，实现苏州市政府部门间基于信息同步的信息交换和共享，进一步为政务工程的协同督办和综合决策提供支持服务。而基于传统测量方式的地理空间信息的获取和管理方法越来越不能满足城市建设的需要，于是苏州市连续运行参考站系统应运而生。它是一项重要的城市空间数据基础设施，可满足不同行业用户的需求，具有降低成本、缩短作业时间、提高测量效率和定位精度等优势。它将在“数字苏州”的建设和苏州市的城市规划、建设、管理中发挥巨大的作用。

2、虚拟参考站

连续运行参考站系统（Continuously Operating Reference Stations，CORS）是在一定的区域内以一定的间隔建设若干永久性连续运行的GNSS卫星定位跟踪站。通过数据通信网络，如因特网、卫星通信网或无线电广播网、蜂窝数据非分组交换网（CDPD）等，向各类需要测量定位、导航、定时或其他延伸性研究开发需求的用户提供跟踪站站点坐标和卫星跟踪数据，以满足各类不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、导航、授时、守时、时间同步的要求，诸如城市规划、土地管理、房产调查 、环境监测、防灾减灾、交通控制、精密农业、以及电力和通信网时间同步等多种社会需求，提供及时的空间定位基准。

Trimble虚拟参考站（VRS）系统，是当前世界上应用最广、最成熟的GPS网络系统。VRS技术是应用网络内所有GPS基准站的数据，生成整个网络区域内的动态模型，为整个网络覆盖范围内的用户提供差分数据，同时，对于网络覆盖外的一定区域，也能提供同样精度的差分改更信息。VRS可以满足用户以最少的投资建设覆盖最大范围应用网络的需求，但为了保证达到最好的使用效果，用户应在覆盖范围内建立一定数目的基准站。

VRS系统由连续运行参考站网、系统控制与数据中心、数据通信网络以及用户应用系统四个部分组成，各基准站与监控中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。

连续运行参考站网：由连续运行GPS参考站和相应的数据传输设备组成，负责采集GPS卫星观测数据并输送至监控中心。

系统控制与数据中心：系统的控制中心，用于接收各参考站数据，进行数据处理，形成GPS参考站网络模型，并记录各参考站的原始数据，响应用户的需求，通过因特网、无线电台、GSM数据业务、GPRS或CDMA等方式向用户发布实时差分数据或为用户提供后处理数据。

数据通信网络：分为两种，一种是连接各参考站和控制中心，将参考站数据实时传输至监控中心；另一种用来连接用户应用系统和监控中心，为用户提供实时、事后服务。

用户应用系统：用户使用网络数据进行应用的相应软件和硬件，如RTK定位系统、DGPS定位系统、定位数据事后处理系统，及自主式导航系统和监控定位系统等。

3、苏州VRS系统设计建设

苏州VRS系统网络体系是覆盖苏州全市，以数据中心为中心节点的星型网络。数据流分为内部和外部数据流两类，内部数据流是指在系统内部交换的流量数据，不对外公开；外部数据流是苏州VRS系统与用户间进行交换的流量数据，这两类数据通过各子系统进行处理变换。系统中各类数据的流动和控制全部自动完成，无须人员干预，当数据流发生阻塞时，系统尝试失败后会提示报警，以使操作员排除故障，恢复运行。

苏州市规划局的VRS系统在全苏州地区建立了七个连续参考站，并建设了两个互为备份的数据中心，数据中心通过MSTP光纤与各参考站连成网络。

VRS（虚拟参考站系统）的工作流程如下：

◇ 各GPS基准站的实时观测数据实时的传递到控制中心运行GPSNet软件的服务器；

◇ 控制中心服务器定时下载精密预报星历；

◇ GPSNet软件监测各基准站的数据，将数据和精密预报星历对比，检查数据质量，剔除较差的数据，筛选用户自定义数据信息（高度角等），进行周跳修复等数据处理；

◇ 处理后的数据进入同步处理模块，所有数据进入相应数学模型，根据所有数据生成星历改正、电离层模型、对流层模型等，等待移动站请求信息；

◇ 移动站请求实时差分改正，将单点定位信息发送到控制中心GPSNet服务器；

◇ GPSNet服务器在每一个移动站发回的位置生成一个虚拟参考站，并发送实时差分信息。

系统运行界面如下图所示：

4、苏州似大地水准面精化

苏州市虚拟参考站网的建设成功，提供了直接测定地面点大地高的精密技术, 目前精度可达厘米级, 若已知厘米级精度大地水准面, 由一点的大地高与大地水准面高之差可得该点的正高, 目前可以代替国家四等水准或三等水准测量, 这一GPS水准测高技术的进一步发展将要求不断提高大地水准面的分辨率和精度, 使其能和GPS垂直定位及等级水准测量精度相匹配。

苏州市规划局和武汉大学合作，在苏州似大地水准面计算中，采用了1048个点重力数据和苏州的51个高精度GPS水准资料和苏州及其周边的9个江苏省C级网GPS水准成果，并以地球重力场模型EIG03C作为参考重力场，由第二类Helmert凝集法完成了大地水准面的计算。重力似大地水准面与独立的51个高精度GPS水准资料比较的精度为±0.015m，利用球冠谐调和分析方法将重力似大地水准面与GPS水准联合求解得出的2′30″×2′30″格网似大地水准面其精度达到±0.006m。

5、结论

苏州高精度局部似大地水准面及高精度GPS虚拟参考站网成果，不仅可以建立与国家大地测量坐标相一致的精确的区域大地测量平面控制框架，而且结合高精度GPS虚拟参考站网大地高可以快速地获取地面点的水准高程，将极大地改善传统高程测量作业模式，满足长距离二等水准测量的精度要求，从而使费用高、难度大、周期长的传统低等级水准测量工作量减少到最低限度。似大地水准面成果结合GPS测量可以满足目前1∶10000、1∶5000、1∶2000、1∶1000和1∶500大比例尺测图对高程精度的需要，为加快“数字苏州”和各种基础测绘、国土资源、水利、交通、生态环境保护等工程的建设，具有特别重要的科学意义、社会效益和巨大的经济效益。