淺談CORS-RTK技術優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

蔡楊宇

（1.潮州市國土資源測繪隊，廣東 潮州521000）

隨著GPS衛(wèi)星定位技術、現(xiàn)代通訊技術、空間技術以及網(wǎng)絡技術等的快速發(fā)展，以及大量CORS連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)建設和開通運營，基于全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（CNSS)下的CORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡RTK技術在工程應用中得到廣泛應用，并正在取代常規(guī)RTK技術成為地形圖測繪、礦山測量、公路測量、水利工程測量、城市規(guī)劃測量、變形監(jiān)測以及國土資源調查等工作領域的主要測量技術手段。網(wǎng)絡RTK（GPS實時動態(tài)定位）在工程應用中的技術優(yōu)勢及其應用帶來的經(jīng)濟效益，在很大程度上推動了CORS系統(tǒng)的建設，同時也逐漸成為CORS系統(tǒng)中非常重要的用戶，甚至在某些特殊地區(qū)還是其唯一的用戶。網(wǎng)絡RTK技術與常規(guī)RTK技術相比，在作業(yè)領域、作業(yè)范圍、測量精度、操控可行性、可靠性和高效性等方面均有較大優(yōu)勢[1,2]。

1 國內CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內在認識到CORS系統(tǒng)建設重要性的基礎上，于1993年開始建立自己的永久性連續(xù)觀測站，并逐步構成一個連接北京、上海、深圳、天津、西安、昆明、貴陽等永久GPS跟蹤站的覆蓋全國大中型城市的CORS系統(tǒng)。城市CORS服務系統(tǒng)建成投運后，將服務于測繪、土地管理、地震、交通、公共安全、氣象、城市規(guī)劃等工程領域。

2 CORS-RTK技術工程應用優(yōu)勢

2.1 CORS-RTK技術優(yōu)勢

CORS能夠全年全天不間斷在線提供服務，可以全面取代常規(guī)大地測量控制網(wǎng)，具有作業(yè)效率高、定位精度高、不存在誤差積累、全天候連續(xù)作業(yè)、集成自動化程度高、運行維護成本較低等優(yōu)點，在工程測量領域得到廣泛應用[3]。例如，地處廣東省東大門的潮州市，由于城市建設速度加快，新增許多路網(wǎng)和建筑物，對原有范圍城鎮(zhèn)基礎測繪成果需要進行修補測，而原有GPS-D、E級控制點和5"、8"導線點破壞嚴重，各測繪單位要么花大量人力重新布設，要么仍以支站方式，這不但保證不了精度，還造成了人力物力財力的浪費。形成一個以永久基站為控制點的網(wǎng)絡，將極大地加快該城市基礎地理信息的建設。

2.2 RTK技術的應用實例分析

以潮州市供水樞紐壩區(qū)范圍和堤圍防護工程征地范圍測量應用CORS系統(tǒng) RTK測量技術為例，闡述CORS系統(tǒng) RTK技術在建設用地、地形測量、權屬定界等的應用優(yōu)勢[4]。

2.2.1 優(yōu)選測量手段

本測區(qū)位于市區(qū)東面湘橋區(qū)與潮安縣交界處，涉及湘橋區(qū)韓江西岸2村及潮安縣韓江東岸2個鎮(zhèn)3個村的土地及沿江防護堤圍土地，測量面積約666 666.7 km2。因地形地貌、權屬關系復雜，用地種類較多，權屬界址點數(shù)量大，采用常規(guī)測量手段施測十分困難，很難在短時間內完成用地范圍測量和放樣界樁點工作。擬采用CORS系統(tǒng) RTK測量技術布設圖根控制點為主，直接測量無遮擋地形地貌為輔，并配合全站儀全面施測作為本測區(qū)地形圖的施測技術手段，在充分調研論證并通過試驗檢測認證的基礎上全面實施，取得了比較好的效果。

2.2.2 RTK技術的測量作業(yè)

1）選用設備。測量作業(yè)儀器設備選用Trimble5800，儀器配備GPRS調制解調器，選用專用SIM卡。作業(yè)前，需要對流動站端GPRS調制調器內插入SIM卡，并對GPRS模塊進行無線上網(wǎng)設置，然后在操作手簿上設置APN、訪問IP地址和端口。利用網(wǎng)絡RTK 的GPS虛擬參考站VRS技術 ，初始化時應符合下列條件：PDOP值小于6、衛(wèi)星高度截止角大于15°、有效觀測衛(wèi)星數(shù)大于等于5顆。若初始化通信連接成功后，在系統(tǒng)提供的源列表中選擇需要的差分數(shù)據(jù)，啟動移動站待得到固定解即可進行測量。

2）建立測區(qū)坐標系統(tǒng)。選取精度高、可靠性好的城市基本控制網(wǎng)點作為RTK 測量的工作基準，選定了5個分布于該測區(qū)周圍的城市D、E級GPS 三維控制網(wǎng)點，組成本次測量工作的基準框架網(wǎng)，并利用這些控制點的WGS84 坐標系和1980年西安坐標系進行轉換建立該測區(qū)地方坐標系統(tǒng)。在進行以上平面點校正后最大水平殘差均小于0.03 m；高程點校正后，最大垂直殘差小于0.05 m，即此平面點和高程點校正的精度完全達到cm測量的要求。符合技術精度要求，基本滿足全天RTK作業(yè)可用性95%的指標要求。

3）布設圖根控制點，配合全站儀全面施測。利用流動站Trimble 5800接收機在測區(qū)內有目的地布設20個控制點，每2～3點保持通視為1組，其余建筑物、地物復雜的加密圖根點由全站儀布設。具體做法為：一組由1名施測人員利用流動站直接測量一些無遮擋地形地貌，而另一組由2名測量人員用索佳免棱鏡全站儀，利用布設好的控制點對測區(qū)內的建筑物、地物等進行全面施測。

4）數(shù)據(jù)整理成圖。此次測量共完成測區(qū)及周邊約666 666.7 km2的用地面積，權屬界址點130個。內業(yè)用天寶公司提供的專業(yè)軟件提取GPS數(shù)據(jù)并轉為CAD通用格式dat文件，融合全站儀提取的測量點（dat格式）用南方CASS7.1成圖軟件依據(jù)相關規(guī)范和技術標準制成1∶500地形圖，再根據(jù)需要制成相關用地紅線圖和宗地圖提供給用戶。

2.2.3 測量作業(yè)效果分析

此次采用CORS系統(tǒng) RTK配合全站儀測量技術與以往采用靜態(tài)GPS布點控制、傳統(tǒng)的1+1GPS RTK工作模式和純全站儀引點控制模式相比，大大減少了投入人力、工作量、工作時間，精度方面克服了傳統(tǒng)測量技術的弊病，完全能滿足各種工程測量對測量精度的要求。

3 CORS-RTK技術的發(fā)展前景

由于目前網(wǎng)絡RTK技術還不是非常成熟，加上沒有統(tǒng)一的技術規(guī)范標準，由此帶來的兼容性問題有待處理；系統(tǒng)誤差模型的生成還存在較多問題，尤其在電離層和對流層等活動條件下出現(xiàn)的誤差依然是工程應用中需要進一步研究的問題；另外CORS系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性、可靠性以及保密性等均需要進一步提高[5]。但網(wǎng)絡RTK技術已成為工程測量領域研究的重要課題，尤其是在長距離、非差解算、多系統(tǒng)網(wǎng)絡集成等方向，也將是網(wǎng)絡RTK發(fā)展的重要方向。

1）長距離網(wǎng)絡RTK技術的發(fā)展。在網(wǎng)絡RTK模式下，盡管CORS站的坐標已可以精確給定，但由于與距離相關的衛(wèi)星軌道、對流層、電離層等活動因素的影響，CORS靜態(tài)基線的解算依然存在距離的限制。就當前商業(yè)化的網(wǎng)絡RTK軟件來說，CORS靜態(tài)基線長度通常建議在80 km以內，該標準在城市范圍內能夠獲得較好的經(jīng)濟效益，對于偏于山區(qū)，考慮到工程建設成本等因素;建設更長距離的網(wǎng)絡RTK才會獲得相應的經(jīng)濟效益。因此，建立長距離網(wǎng)絡RTK，并能在大氣效應活躍地區(qū)確保算法運算的準確可靠，是未來RTK研究的重要內容。

2）多導航定位系統(tǒng)集成網(wǎng)絡RTK技術的發(fā)展。在建筑物密集的城區(qū)實現(xiàn)cm級的GPS實時準確定位，一直是工程測量人員研究的重要內容。城市化建設步伐的不斷加快，高樓大廈等大型建筑物的遮擋，導致可視衛(wèi)星的數(shù)量變得相當有限。將GPS、GLONASS、北斗導航系統(tǒng)、GALILEO系統(tǒng)等導航衛(wèi)星系統(tǒng)相結合，構成GNSS多導航衛(wèi)星系統(tǒng)，可以有效地提高城市等建筑密集區(qū)的可視衛(wèi)星觀測數(shù)量，不僅可以提高衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的精度和實時可靠性，同時還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)快速初始化和數(shù)據(jù)預處理，更好為城區(qū)大地測量及相關工程領域服務[6]。在一定地域內建立若干個GNSS固定的CORS連續(xù)運行站，并經(jīng)高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡將這些數(shù)據(jù)實時傳送到一個或多個數(shù)據(jù)同步處理和監(jiān)測監(jiān)控中心，以實現(xiàn)對大量分散數(shù)據(jù)的集中處理和監(jiān)控，并將這些經(jīng)處理后的GNSS信息，按照用戶實際功能需求，提供相應服務。GNSS-CORS服務系統(tǒng)可以為用戶提供GPS導航、GPS定位、測速、變形監(jiān)測、降雨預報、電離層探測等服務，進而可以滿足國土資源管理、基礎地圖測繪、工程測量、氣象預報、智能交通等管理服務部門的工作需求，對加速區(qū)域和城市“數(shù)字化”建設具有非常重要的意義。

[1]汪偉,史廷玉,張志全.CORS系統(tǒng)的應用發(fā)展及展望[J].城市測繪,2010(3): 45-47

[2]生仁軍,承綱.GPS——網(wǎng)絡RTK技術研究及其應用[J].港口科技,2010(2):5-8

[3]王華云,趙成斌.網(wǎng)絡RTK技術[J].科技創(chuàng)新導報,2012(31):56-57

[4]馮鐘鳴,惠理軍.CORS 在工程測量中的應用及發(fā)展趨勢[J].中國水運,2010,10(4):79-81

[5]楊維林.基于RTK技術的城市工程測量研究[J].測繪通報,2010(11):36-37

[6]楊劍華.RTK技術在城市測量中的應用[J].礦山測量,2011(1):10-11

[7]陳俊勇,張鵬,武軍酈，等.關于在中國構建全球導航衛(wèi)星國家級連續(xù)運行站系統(tǒng)的思考[J].測繪學報,2007,36(4):336-369