Trim ble RTX技术及其在航空摄影工程应用中精度分析

骆生亮 郑长春

（山西亚太数字遥感新技术有限公司，山西 太原 030006）

0.引言

Trimble RTX技术从2011年诞生至今，经历了漫长的发展过程，技术不断更新成熟、定位算法不断完善、定位质量不断提升、在中国的覆盖区也不断完善，到2018年已经实现对中国区域的全覆盖。本文结合实际航空摄影测量工程项目就Trimble RTX技术定位精度进行探讨。

1.Trimble RTX技术简介

Trimble公司得益于在GNSS定位领域30多年的技术积累，在2011年推出了实时差分扩展技术(Real-Time eXtended RTX)，并且逐步完善定位服务性能。Trimble RTX全球跟踪基站网络在全球部署了120个左右的跟踪基站，对GNSS观测值进行实时跟踪和存贮，并发送给分别位于欧洲和美国的控制中心，控制中心对全星座精密卫星轨道、钟差和大气建模，得到全球精密定位改正数。全球精密位置改正数通过L波段卫星或者网络的方式广播给服务授权的终端用户。Trimble RTX全球跟踪基站网络分布（如图1所示）：

图1 Trimble RTX全球跟踪基站网络分布图

2018年4月1日Trimble 公司接入了一颗覆盖了中亚地区的卫星。这一新的卫星将扩大卫星差分递送的可用性，并提高整个中亚地区的可靠性。自此形成支持包括中国北斗、美国GPS、俄罗斯Glonass、欧洲Galileo、日本QZSS在内的全星座、全频率，覆盖全中国（全球）的定位服务网络。Trimble RTX全球覆盖地区示意图（如图2所示）：

图2 Trimble RTX全球覆盖地区示意图

2.Trimble RTX技术工作原理

Trimble RTX实时差分扩展技术是Trimble新近开发的一种定位技术，它把多种创新技术结合在一起，使用户能在地球表面或靠近地球表面的任何地方进行厘米级实时定位，能够在不采用基准站、电台或网络参考站链接的情况下，实现从亚米到厘米精度的GNSS定位服务。这种新定位技术以L波段卫星链路或互联网在全球范围生成和交付的精确的卫星改正数据（轨道、时钟和系统偏差）作为基础，从遍布全球的控制站得到的GNSS原始数据通过互联网发送至各个数据控制中心。为了保证高度的系统可用性，数据控制中心是冗余配置的。如果有处理需求，差分改正数据流能够在控制中心和中心内部的处理服务器之间自动切换。在控制中心内部，通信服务器用于把GNSS网络观测数据转发至数据控制服务器。这些服务器主管着GNSS网络处理器，而网络处理器的任务是计算精确的轨道、卫星时钟和系统模型误差，用于全球任何位置的GNSS差分改正。Trimble RTX工作原理（如图3所示）：

网络处理器产生的精确卫星差分数据以CMRx格式进行数据压缩，CMRx是为了采用更高压缩比传输卫星差分数据以支持RTK定位、Trimble RTX和Trimble xFill而专门开发的压缩格式。然后，这些差分改正信息经由卫星链路或互联网传输到用户端。

图3 Trimble RTX工作原理图

3.Trimble RTX技术优势

Trimble RTX融合多种技术方案，包括Trimble CenterPoint RTX技术、实时的标准和快速收敛技术，以及最近发布的后处理技术、Trimble PivotTMRTX App和Trimble Pivot RTX App-PP基础设施技术，以及为测量用户提供的Trimble xFillTM技术.Trimble RTX定位精度（如表1所示）：

表1 Trimble RTX定位精度表

相较于其他定位技术Trimble RTX技术优势包括：

高精度：提供3.8厘米以内水平精度。

快速初始化：CenterPoint RTX可在30分钟内收敛至标称精度，RangePoint RTX可在5分钟内收敛至标称精度。

GNSS全星座支持：支持北斗、GPS、GLONASS、Galileo和 QZSS。

更稳定的服务：RTX卫星信号中断200秒内，定位服务持续工作。

更高效的服务：单机定位，无需额外的基站和电台及手机网络信号连接。

快速启动：早晨在昨晚关闭设备的同一地点启动设备，将标准初始化时间缩短至5分钟以内。

4.Trimble RTX技术在航空摄影测量工程应用中精度对比

地面控制测量是航空摄影测量工程重要环节，要得到精确预处理成果，需要对机载GPS数据和地面控制测量同步观测数据进行差分处理，得到飞行精确航迹文件。航空摄影地面控制测量工作包括：图上设计、现场踏勘、选点、埋石、观测、数据处理等工作。需要耗费大量人力、物力、财力。Trimble RTX技术能够很好地替代航空摄影测量地面控制测量工作，通过使用RTX技术，可以实时对飞行数据进行精确预处理，减少工程人员、设备、资金投入的同时，提高数据处理效率。在实际航空摄影测量工程项目中，使用Trimble RTX技术对飞行原始POS数据进行预处理，并导出激光点云数据，和外业实地测量数据对比分析，确定Trimble RTX技术在航空摄影测量应用中的定位精度。

4.1 数据情况

本次实验采用山西忻州段机载激光Lidar巡线项目数据，本架次13:30开机，16:33关机，飞行时长3小时3分钟，巡查高压线路长度约70公里。地形为高原、山地，飞行作业时天气晴朗。

4.2 PP-RTX解算模式数据处理

使用Applanix公司的POSPac MMS8.3软件PP-RTX航迹解算模式，解算处理本架次飞行原始POS数据，输出.OUT格式航迹文件，使用Riprocess点云处理软件处理原始激光点云数据，输出激光点云数据。

在POSPAC8.3软件中，新建工程，然后导入飞行原始POS数据，设置解算参数，在解算模式选项中，选择PP-RTX模式，点击开始解算，软件自动在RTX模式下开始解算飞行航迹数据。PP-RTX解算模式下观测卫星个数和PDOP值、GNSS质量控制统计数据（如图4、图5所示）：

图4 PP-RTX观测卫星个数和PDOP值

图5 PP-RTX GNSS质量控制统计数据

解算完成后，使用专业激光点云数据处理软件，处理并导出激光点云数据。

4.3.外业实地数据测量

使用网络RTK在本架次飞行激光点覆盖范围内实地测量一定数量的平面检查点和高程检查点，平面检查点测量（如图6所示）；高程检查点测量（如图7所示）：

图6 平面检查点测量

图7 高程检查点测量

4.4 激光点云数据和外业实测数据精度对比分析

运用专业激光雷达软件output control report功能，将激光点云数据与外业实测离散高程点进行高程比对计算，输出点位高差统计报告（如表2所示）：

表2 高差统计报告

将外业测量的平面点位导入激光点云数据中，一一对应同名点位，输出同名点位坐标，计算点位平面误差报告（如表3所示）：

表3 平面误差报告

对高程、平面精度检查报告进行整理统计，计算出高程中误差为0.187米，平面中误差为0.256米，精度统计结果（如表4所示）：

表4 精度统计结果表

通过上述精度统计结果表可以看出，Trimble RTX技术解算精度能够满足一般的航空摄影测量工程项目需求。

5.结束语

Trimble RTX改正技术，针对不同的用户需求，可以提供厘米级、分米级、亚米级精度的分级服务，已广泛应用于测绘工程、石油天然气勘探、精准农业、资产管理、无人驾驶等行业。特别在地广人稀、没有手机信号地区；CORS基站没有覆盖区域；水上施工，水上测量；中国公司援建的国外项目；不宜架设RTK单基站电台地区等情况下，Trimble RTX具有其独特优势。