淄博市連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)ZBCORS定位精度分析

李 輝,鄭南山,魏希濤

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院,江蘇徐州221008)

0 引 言

電子通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,促進(jìn)了GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(CORS)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中的應(yīng)用,使得GNSS技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)建立一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站,對(duì)該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋,并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn),計(jì)算和播發(fā)誤差改正信息,對(duì)該區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星定位用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改正[1]。CORS的主要優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣、定位精度高、可靠性好,并且可提供包括常規(guī)RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK、以及精密單點(diǎn)定位等多種服務(wù)。

山東省淄博市建立了淄博CORS系統(tǒng)(ZBCORS),該系統(tǒng)的建成和運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)淄博市國(guó)土資源管理信息化和地籍管理信息化。將為淄博市的“數(shù)字國(guó)土”建設(shè)提供強(qiáng)有力的保障[2]。

1 系統(tǒng)概況及系統(tǒng)特點(diǎn)

淄博市地處山東中部,南依泰沂山麓,北瀕九曲黃河,西鄰省會(huì)濟(jì)南,東接濰坊、青島,全市總面積近6000 km2。ZBCORS共有12個(gè)參考站點(diǎn)及1個(gè)控制中心組成,站點(diǎn)分布在淄博市5區(qū)3縣,控制中心位于張店區(qū)國(guó)土資源局,站點(diǎn)詳細(xì)分布情況見圖1。

圖1 淄博CORS系統(tǒng)站點(diǎn)分布圖

淄博CORS系統(tǒng)核心技術(shù)采用徠卡基于主輔站概念的MAX技術(shù),基準(zhǔn)站設(shè)備采用徠卡雙星雙頻參考站接收機(jī)系統(tǒng),系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)采用基于固定IP的MPLS技術(shù)組建的VLAN網(wǎng)絡(luò)。流動(dòng)站設(shè)備采用徠卡流動(dòng)站一體機(jī)?？蓪?shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的無縫連接。系統(tǒng)核心軟件采用徠卡最新一代GNSS參考站網(wǎng)絡(luò)軟件SpiderNet。SpiderNet采用統(tǒng)一建模的方式,能更有效地改正電離層、對(duì)流層誤差對(duì)定位精度的影響,支持基于主輔站技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)RTK,并支持最新的 RTCM3.x。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持單雙向通訊,還具有差分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)化、定位精度及可靠性高、良好的兼容性能等特點(diǎn)。所有基準(zhǔn)站的GNSS接收機(jī)均采用Leica最新的網(wǎng)絡(luò)參考站接收機(jī)GRX1200 GG Pro,配備AX1202 GG大地測(cè)量型準(zhǔn)扼流圈天線,可接收GPS和GLONASS兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的信號(hào),并可通過TCP/IP連接進(jìn)行遠(yuǎn)程管理流動(dòng)站,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和淄博市大地水準(zhǔn)面高程模型可安裝在流動(dòng)站RTK手簿中,實(shí)現(xiàn)了各種坐標(biāo)系成果和正常高的顯示和輸出,提高了成果的可靠性和工作效率。

2 主輔站技術(shù)

主輔站技術(shù)是由徠卡測(cè)量系統(tǒng)公司提出和開發(fā)的,它的基本原理為從參考站以高度壓縮的形式,將所有相關(guān)的、代表整周未知數(shù)水平的觀測(cè)數(shù)據(jù),如彌漫性的和非彌漫性的差分改正數(shù),作為網(wǎng)絡(luò)的改正數(shù)據(jù)播發(fā)給流動(dòng)站。主輔站概念的基本要求就是將網(wǎng)絡(luò)中(或子網(wǎng)絡(luò)中)的所有參考站的相位距離歸算為一個(gè)公共的整周未知數(shù)水平。為了降低臺(tái)站網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的播發(fā)量,主輔站概念為每一個(gè)單一參考站發(fā)送相對(duì)于主參考站的全部改正數(shù)及坐標(biāo)信息。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng)絡(luò))中所有其他臺(tái)站(即所謂輔參考站),播發(fā)的是差分改正數(shù)及坐標(biāo)差[3]。主輔站技術(shù)的原理參見圖2。實(shí)現(xiàn)流程為:

圖2 主輔站技術(shù)原理圖

1)由參考站傳輸原始觀測(cè)數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備;

2)網(wǎng)絡(luò)估算處理包括整周未知數(shù)的解算,以歸算各站至公共整周未知數(shù)水平;

3)網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備接收來自流動(dòng)站的點(diǎn)位信息,并根據(jù)流動(dòng)站的點(diǎn)位信息選擇主參考站;

4)計(jì)算主輔站改正數(shù),編排并傳送RTCM3.0版網(wǎng)絡(luò)信息;

5)用來自參考站網(wǎng)的全部信息計(jì)算高精度的流動(dòng)站點(diǎn)位。

3 系統(tǒng)精度分析

2010年3月采用萊卡接收機(jī),實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量了系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的6個(gè)控制點(diǎn),將測(cè)量成果轉(zhuǎn)換到1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)下,按照淄博市高精度似大地水準(zhǔn)面將基于大地橢球面的大地高轉(zhuǎn)換為基于似大地水準(zhǔn)面的正常高[4-5]。將最終測(cè)量結(jié)果與控制點(diǎn)的已知值進(jìn)行比較,結(jié)果如表1所示;平面點(diǎn)位誤差最大為0.043 m,高程誤差最大為0.0512 m,平面點(diǎn)位中誤差為0.0246 m,高程中誤差為0.03045 m。

表1 ZBCORS動(dòng)態(tài)定位精度統(tǒng)計(jì)

靜態(tài)測(cè)量了系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的6個(gè)控制點(diǎn),每站觀測(cè)1 h,將測(cè)量結(jié)果與控制點(diǎn)的已知值相比較,結(jié)果如表2所示;平面點(diǎn)位誤差最大為0.0162 m,高程誤差最大為0.0391 m,平面點(diǎn)位中誤差為0.0131 m,高程中誤差為0.0296 m。

表2 ZBCORS靜態(tài)定位精度統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

淄博市GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)ZBCORS具有動(dòng)態(tài)測(cè)量定位速度快,定位精度達(dá)到厘米級(jí),并且區(qū)域內(nèi)定位精度分布均勻,可用于區(qū)域內(nèi)大中比例尺地形圖的測(cè)圖與修測(cè),工程放樣與工程檢測(cè)等。尤其在線路測(cè)量中,解決了常規(guī)測(cè)量中誤差積累的問題。另外網(wǎng)絡(luò)RTK在觀測(cè)過程中不需要測(cè)區(qū)附近的控制點(diǎn)點(diǎn)位信息,不需要設(shè)立基準(zhǔn)站,提高了外業(yè)觀測(cè)的效率。

[1]劉經(jīng)南,劉 暉.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)—城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào).信息科學(xué)版,2003,28(6):259-264.

[2]過靜君,王 麗,張 鵬.國(guó)內(nèi)外連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)新進(jìn)展和應(yīng)用展望[J].全球定位系統(tǒng),2008,33(1):1-10.

[3]吳驪軍,丁仁軍,陳云波.主輔站技術(shù)在昆明市連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào),2006(9):36-37.

[4]隆華平,曾 云,胡友建.GPS連續(xù)運(yùn)行參考站的網(wǎng)絡(luò)的解的精度及其穩(wěn)定性研究[J].全球定位系統(tǒng),2005,29(2):26-28.

[5]唐衛(wèi)名,婁益棟,劉 暉,陳日高.GPS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)定位精度檢測(cè)方法研究[J].通信學(xué)報(bào),2006:15-17.