Trimble RTX-PP在长江中游河段静态数据解算中的精度分析

付强　王超　黎鹏

摘要：为了解决在没有足够测绘基础设施地区的施测问题，在长江中游河段河道勘测中，使用Trimble RTX-PP服务获得了在ITRF2014框架下当前历元的解算结果。与高精度GNSS数据分析软件GAMIT/GLOBK的解算结果进行对比分析，以评定RTX-PP的绝对定位精度;研究了RTX-PP直接获取CGCS2000坐标的计算精度。结果表明：在24 h的观测时长下，RTX-PP的定位精度优于1 cm;重新应用速度场模型后的坐标精度高于RTX-PP直接提供的CGCS2000坐标精度。RTX-PP与实际CGCS2000坐标成果疑似具有系统误差的特征，有待进一步的实验验证。

关键词：工程测量; Trimble RTX; GAMIT/GLOBK; CGCS2000; 坐标转换; 速度场; 定位精度; 长江中游

中图法分类号：P228.4 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.07.010

文章编号：1006 - 0081（2022）07 - 0062 - 04

2011年，美国Trimble公司推出了CenterPoint RTX（Real-Time eXtended）实时定位服务[1]。CenterPoint RTX 成为了能够同时支持GPS、GLONASS和QZSS卫星导航系统的高精度差分服务。在不使用传统RTK（实时动态差分）参考站的情况下，这种技术的实时重复测量精度优于4 cm。随后，Trimble公司提供了新的后处理服务RTX-PP（Post-Processing）[1]。该服务在云端运行，以网络和Trimble办公软件产品等形式提供，用户只需要上传静态观测文件便可获取高精度定位结果。

Trimble的RTX技术简化了常规GNSS静态作业模式，能够方便且快速地获得高精度定位结果，特别是对于没有足够测绘基础设施的地区。本文通过站点实测数据与站点真实坐标成果的对比，分析RTX-PP用于长江中游河段河道测量的静态数据解算精度。

1 技术原理

1.1 解算方式

除了使用RTX-PP后处理系统进行静态数据的解算之外，另一个目前广泛使用的软件GAMIT/GLOBK由美国麻省理工学院（MIT）和加州大学圣地亚哥分校的海洋研究所（SIO）共同开发，是目前国际上最优秀的GNSS定位和定轨数据处理分析軟件之一。因此，将RTX-PP解算的ITRF2014框架下绝对位置成果与GAMIT/GLOBK解算成果进行对比分析，可验证RTX-PP的绝对位置解算精度。

1.1.1 RTX-PP

RTX-PP后处理系统利用Center Point RTX实时系统得出精确轨道和时钟。由实时服务器系统得到轨道、时钟和额外的偏差信息，并以压缩的数据格式存储，供后处理系统使用。系统中卫星时钟的基本更新率为1 Hz，且数据更新的延迟不到1 h，所以RTX-PP后处理系统在解算数据方面也没有明显的延迟。

RTX定位中的一阶电离层效应由L1和L2频率的电离层自由组合消除，同时对流层通过一个附加了垂直湿延迟和在南北和东西方向两个梯度的模型进行处理。此外，RTX-PP还对结果进行了如下校正：① 卫星和接收机的天线校正;② 固体潮校正;③ 波浪潮校正;④ 海洋潮汐负荷效应修正;⑤相对论修正;⑥ 相位缠绕改正;⑦ 测距码和载波相位偏差修正[2]。

RTX-PP使用GPS，GLONASS，Galileo，BeiDou和QZSS观测数据，在已定义的参考框架ITRF2014（2017年3月23日之前为ITRF2008框架，下同）中提供绝对位置估计。数据的观测时长达到24 h后，RTX-PP的解算结果的水平和垂直方向精度优于1 cm。即使观测数据收敛时间仅1 h，RTX-PP的解算结果水平方向精度通常优于2 cm[2]。

用户在使用TBC（Trimble Business Center）软件处理数据时，在RTX后处理选项中选择对应的坐标系和地壳板块，然后导入静态观测数据，勾选“发送到RTX后处理”，几分钟内便可得到服务器返回的解算成果。同时，可直接将观测数据上传至RTX-PP网页（https：//trimblertx.com/UploadForm.aspx），选择对应的坐标系和板块来进行转换，最终成果会以邮件形式发送至用户。上传的数据需包含双频伪距和（L1及L2）载波相位观测，且数据观测时长不能大于24 h。RTX-PP支持的天线列表可以登录网站（https：//trimblertx.com/SupportedDevices.aspx）查询，天线高的参考点为天线座底部点。

1.1.2 GAMIT/GLOBK

GAMIT是利用GNSS载波相位观测值进行定位定轨的基线处理软件，GLOBK利用卡尔曼滤波方法进行网平差。当它采用精密星历和高精度起算点时，其处理长基线和连续时段静态定位的相对精度数量级可达10～10，处理短基线的精度可达1～3 mm。该方法精度高、功能强大，而且开放源代码，用户可根据实际需要，通过人工干预进行数据处理。

1.2 坐标转换

（1） RTX-PP的绝对位置成果是ITRF2014框架下当前历元的坐标成果。同时，内置了框架间的转换参数和NNR-MORVEL56板块边界速度场模型，可在求取绝对位置成果的基础上，直接得到其他框架和历元的坐标[3]，包括国内常用的CGCS2000坐标。

（2） CGCS2000坐标实际是ITRF97框架下2000.0历元下的坐标，故具体转换步骤为：① 框架变换，2020.xxx历元下ITRF2014框架转换到ITRF97框架;② 历元变换，ITRF97框架下2020.xxx历元转换到2000.0历元。

1.2.1 框架变换

1.2.2 历元转换

2 实例分析

2.1 实例概述

在长江中游河段架设了5处试验站点（图1），并与高等级控制点进行联测，求取准确的CGCS2000坐标作为真值，验证 RTX-PP结果的可靠性。

首先，利用GAMIT/GLOBK软件对5处站点观测数据和中国境内共8个IGS（International GNSS Service）站的观测数据进行联合解算，求解ITRF2014框架下当前历元的坐标，验证RTX-PP绝对定位的准确性。然后，利用RTX-PP直接求取CGCS2000坐标，与站点的真实CGCS2000坐标进行对比，分析其板块边界速度场模型的准确性[4]。外业观测采用Trimble Zephyr3 Geodetic天线，使用GNSS预处理软件TEQC（translation，editing and quality checking）检查数据质量。基准站点观测数据质量检测结果见表1。结果表明，5组数据观测质量整体较好。

2.2 RTX-PP与GAMIT/GLOBK解算结果对比

本文采用10.71版本的GAMIT/GLOBK软件进行数据处理。处理参数时，Choice of Experiment=BASELINE，Choice of Observable=LC_AUTCLN，Use otl.grid = Y，海洋潮汐模型otl.grid链接到otl_FES2004.grid。中国境内共8个IGS测站（北京房山、长春、香港、乌鲁木齐、武汉九峰、拉萨、上海佘山、台湾桃园）参与解算。平差参数中对IGS测站进行紧约束（0.05，0.05，0.10），对待解算测站进行松约束（10，10，10）。解算使用软件安装目录tables文件夹内ITRF2014框架下的IGS站坐标和速度场作为已知点坐标和速度场。

GAMIT/GLOBK解算出来的坐标框架为ITRF2014，历元为当前历元的结果与RTX-PP的结果进行对比，如表2所示。结果表明：在24 h的观测时长下，RTX-PP的绝对定位精度优于1 cm。

2.3 RTX-PP结果与实际坐标成果对比

RTX-PP提供的CGCS2000坐标由系统内部自带的NNR-MORVEL56板块边界模型得出。在该模型中，整个中国大陆都属于扬子板块，因此精度不高。本文在获取当前历元下ITRF2014坐标的基础上，采用魏子卿[5]的格网平均值法得到的3°×3°格网速度场，线性内插得到各站点的速度向量后，再进行框架转换和历元转换，得出精度较高的CGCS2000坐标，并与站点成果进行对比分析。

为方便进行坐标转换，利用C#语言进行坐标转换程序的开发编制。该程序能较为方便的进行ITRF2014到CGCS2000的坐标单点转换和批量转换，界面如图2所示。

将RTX-PP直接提供的CGCS2000坐标、重新应用速度场模型后的坐标与实际坐标成果进行对比（表2，3）。由表3得出，RTX与实际坐标点位误差约为8 cm，重新应用速度场模型后的坐标与实际坐标点位误差约为4 cm，精度高于RTX-PP直接提供的坐标。

由坐标转换的原理可知，从ITRF2014到ITRF97的框架转换参数是已知的固定值，转换过程不存在误差。因此，误差是由于历元转换造成的。由公式（3）可知，各坐标向量误差是由于各速度向量不准确导致。根据3°×3°格网速度场的位置运动速度的误差为±2.61 mm/a，经过当前历元到2000历元的转换之后，点位累积误差达±54 mm。NNR-MORVEL56板块边界模型的精度比3°×3°格网速度场[5]更低，故表3中的结果符合预期。

表3中2组坐标和实际坐标成果存在疑似系统误差，其中，RTX-PP成果与实际坐标成果反映到速度向量上的误差分别为-2.7，0.6 mm/a和-2.6 mm/a。由于本实例中的观测站点在地理位置上较为接近，南北跨度约200 km，东西跨度约100 km，因此速度向量值较为接近。3个方向的速度中误差分别为±0.2，±0.2 mm/a和±0.4 mm/a，远小于RTX-PP成果与实际坐标成果的速度向量的误差。所以该疑似系统误差可能是由于实例中观测站点位置较为接近导致的，待进一步实验验证。在后期实验中，可按照3°×3°格网速度场取速度向量相差较大的点位进行观测、解算，分析是否仍然存在疑似系统误差的现象。

3 结 语

本文利用实际观测数据验证了RTX-PP在长江中游地区的解算精度。经过24 h观测后，RTX-PP在ITRF2014框架下当前历元的绝对定位精度能达到1 cm内。利用魏子卿等提出的站点速度场模型转换后的坐标精度高于RTX-PP直接提供的坐标。RTX-PP成果与真实CGCS2000坐标之間是否存在系统误差待进一步验证。

参考文献：

[1] CHEN X， ALLISON T， CAO W， et al. Trimble RTX， an Innovative New Approach for Network RTK[C]//Proceedings of the 24th International Technical Meeting of Satellite Division of The Institute of Navigation.San Diego：Institute of Navigation （ION）， 2011：2152-2157.

[2] DOUCET K，HERWIG M， KIPKA A，et al. Introducing ambiguity resolution in web-hosted global multi-GNSS precise positioning with trimble RTX-PP[C]//Proceedings of International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Nashville： Institute of Navigation （ION），2012.

[3] Trimble CenterPoint RTX Post-Processing Service.[EB/OL].https：//trimblertx.com/UploadForm.aspx，2017-03-23/2021-08-20.

[4] 汪利. Trimble RTX后處理与GAMIT/GLOBK解算精度对比分析[J]. 测绘地理信息，2018，43（4）：34-36.

[5] 魏子卿，刘光明，吴富梅. 2000中国大地坐标系：中国大陆速度场[J]. 测绘学报，2011，40（4）：403-410.

（编辑：李 慧）

Static data accuracy analysis of Trimble RTX-PP in middle reaches of Yangtze River

FU Qiang， WANG Chao， LI Peng

（Middle Changjiang River Bureau of Hydrology and Water Resources Survey， Bureau of Hydrology ， Changjiang Water Resources Commission， Wuhan 430012， China）

Abstract：To solve the problem of surveying in the area without sufficient facilities， the calculation results of current Ephemeris in the middle reaches of Yangtze River under the framework of ITRF2014 were obtained by using Trim-ble RTX-PP service and the absolute positioning accuracy of RTX-PP was compared with the results calculated by high-accuracy GNSS data analysis software GAMIT/GLOBK to evaluate the absolute accuracy. The coordinate calculation accuracy of CGCS2000 directly acquired by RTX-PP were further investigated. The results showed that the positioning accuracy of RTX-PP was within 1 cm in the observation duration of 24 h; by reapplying the velocity field model， the coordinates were more accurate than the CGCS2000 coordinates directly provided by RTX-PP. It was inferred that the errors of RTX-PP and the actual CGCS2000 coordinate results may be systematic errors， which should be verified by further experiments.

Key words：survey; Trimble RTX; GAMIT/GLOBK; CGCS2000; coordinate conversion; velocity field; positioning accuracy; middle reaches of Yangtze River