HeNCORS—RTK高程精度檢核研究

姚棣　溫婷婷

[摘要]河南省連續(xù)運行參考站服務(wù)系統(tǒng)（HeNCORS）的建成，極大的方便了測繪工作。為了驗證HeNCORS-RTK高程精度，需要進行精度檢核。采用測量高精度控制點、重復(fù)測量等方法，檢驗HeNCORS-RTK的高程精度，經(jīng)過統(tǒng)計，HeNCORS-RTK高程穩(wěn)定可靠，精度優(yōu)于系統(tǒng)設(shè)計的10cm，理想情況下可以達到四等水準精度，最后提出了使用HeNCORS-RTK高程時常用的檢核方法，包括已知點檢核、重測檢核、常規(guī)幾何水準檢核等。

[關(guān)鍵詞]HeNCORS-RTK 高程 精度檢核

[中圖分類號] P2 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-258-2

作為現(xiàn)代測繪基準的組成之一，很多省市已經(jīng)完成了CORS建設(shè)工作，為區(qū)域提供動態(tài)的三維基準控制框架，解決不同坐標系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換，為各區(qū)域銜接提供了測繪基準，滿足測繪、地震監(jiān)測、氣候輔助預(yù)報、規(guī)劃建設(shè)、交通導(dǎo)航、等各部門的相關(guān)需求。測繪是CORS的重要應(yīng)用之一，眾所周知，使用CORS-RTK測量時，與其平面坐標成果相比，高程成果受到各種因素的影響更大，且可能存在粗差。對HeNCORS-RTK的高程精度進行檢核，研究其高程精度，并分析其質(zhì)量檢核方法，有利于HeNCORS-RTK高程的合理應(yīng)用。

1 HeNCORS簡介

河南省連續(xù)運行參考站服務(wù)系統(tǒng)（Henan Provincial Continuously Operating Reference Stations，HeNCORS）項目是河南省測繪局“十一五”計劃的重點項目，由河南省測繪工程院與河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局投資建設(shè)。旨在河南省建立一個高精度、高時空分辨率、高效率、高覆蓋率的GNSS綜合信息服務(wù)網(wǎng)，應(yīng)用于河南省的大地測量、工程測量、氣象監(jiān)測以及城市地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域，同時兼顧社會公共定位服務(wù)。系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)RTK的主站（i-MAX）技術(shù)，它由參考站、系統(tǒng)控制中心、用戶數(shù)據(jù)中心、用戶應(yīng)用、數(shù)據(jù)通信5個子系統(tǒng)組成。HeNCORS共建設(shè)56個參考站點，覆蓋河南全省。

HeNCORS兼容Trimble、Leica、Topcon、華測、南方、中海達等常用廠家的多種型號的GNSS接收機。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計指標的要求，HeNCORS后處理精密定位：平面精度優(yōu)于5mm，高程精度優(yōu)于10mm；RTK實時動態(tài)定位：平面精度優(yōu)于5cm，高程精度優(yōu)于10cm。HeNCORS覆蓋河南全省，全天可用性為95%，誤報概率<0.3%。

2 HeNCORS高程精度檢核

2.1 HeNCORS高程檢核方法

（1）高精度檢核：即使用HeNCORS-RTK測量聯(lián)測三等以上等級水準的控制點，以控制點的水準高程為真值，計算HeNCORS-RTK高程與幾何水準高程的較差，并計算HeNCORS-RTK高正中誤差，評定HeNCORS-RTK高程的精度。

（2）同精度檢核：即測量時對同一點高程連續(xù)觀測兩次，統(tǒng)計兩次觀測的高程較差，并按照同精度觀測計算HeNCORS-RTK高程的中誤差，來判斷HeNCORS-RTK高程的可靠性。

（3）穩(wěn)定性檢核：使用HeNCORS-RTK對某一點進行長時間多次數(shù)據(jù)采集，研究在不同衛(wèi)星分布、不同PDOP值、不同時段、不同電離層狀態(tài)下的HeNCORS-RTK高程精度的穩(wěn)定性。

2.2 HeNCORS高程檢核測量要求

進行高程檢核測量時，測量點點位選擇需要滿足HeNCORS-RTK的測量條件。按照GB/T 18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》、CH/T 2009-2010《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》要求，檢測點應(yīng)便于安置儀器，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15°；遠離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站），其距離不小于200m，遠離高壓線和微波無線電信號傳送通道，其距離不應(yīng)小于50m；附近不應(yīng)有強烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大型建筑物、大面積水域等）。

HeNCORS-RTK測量時，采樣率為1秒，每次記錄3O秒的固定解。重復(fù)測量時，采集完數(shù)據(jù)后進行初始化再采集下一組數(shù)據(jù)。長時間連續(xù)定位測量時，儀器架設(shè)在強制對中墩上，設(shè)置軟件每間隔10s采集一組數(shù)據(jù)并自動存儲。

2.3 HeNCORS高程檢核結(jié)果分析

2.3.1 HeNCORS高程高精度檢核

高精度檢核時，共計使用HeNCORS-RTK測量聯(lián)測三等水準的控制點120個，精度統(tǒng)計結(jié)果見表1。

從理論上來講，三等幾何水準精度要高于HeNCORS-RTK的高程精度。進行HeNCORS-RTK高程精度評定時，可以視已知控制點的三等水準高程成果為真值，計算HeNCORS-RTK的高程中誤差為 =±4.2cm。

2.3.2 HeNCORS高程同精度檢核

同精度檢核時，由于每個檢核點均獨立觀測兩次，共計測量得到98組數(shù)據(jù)，計算兩次觀測的HeNCORS-RTK高程較差。經(jīng)統(tǒng)計，52個檢核點兩次觀測高程較差小于3cm，占總數(shù)比例的53.06%；37個檢核點高程較差介于3cm與6cm之間，占總數(shù)比例的37.75%；只有9個檢核點高程較差大于6cm，占總數(shù)比例的9.18%。由于同一點兩次觀測使用的儀器設(shè)備相同、觀測要求相同、觀測環(huán)境相同、觀測時間相近，可視為同精度觀測，按照同精度觀測中誤差計算公式 計算HeNCORS-RTK的高程中誤差為±4.5cm。

2.3.3 HeNCORS高程穩(wěn)定性檢核

使用HeNCORS-RTK長時間連續(xù)測量安置強制對中裝置的控制點，每間隔1min采集一次數(shù)據(jù)，連續(xù)觀測24h，共計得到1440個觀測結(jié)果。計算各觀測值與已知高程的差值。根據(jù)衛(wèi)星數(shù)量及分布情況、電離層活躍程度、觀測時間、PDOP值等因素分析HeNCORS-RTK高程精度。結(jié)果顯示，HeNCORS-RTK高程精度與衛(wèi)星數(shù)量及分布、電離層活躍程度密切相關(guān)，可用的衛(wèi)星數(shù)量大于8顆且空間分布良好、 PDOP值小于4、電離層活躍程度低的時間段，HeNCORS-RTK高程精度較高，可以達到四等水準精度?？梢?，在使用HeNCORS-RTK測量高程時，要做好星歷預(yù)報，選擇合適的時間。

3 RTK高程精度檢核方法

（1）已知點檢核比較法。即使用HeNCORS-RTK測出這些控制點坐標及高程進行檢核，檢核較差在精度允許范圍內(nèi)再進行后續(xù)測量。測量完成后同樣到已知控制點比測，校驗作業(yè)過程中有無異常。

（2）重測比較法。使用HeNCORS-RTK測量高程時，每點均獨立觀測兩次，較差在允許范圍內(nèi)（一般小于5cm），再取平均值作為最終成果使用。

（3）常規(guī)測量方式抽測法。使用HeNCORS-RTK大范圍測量高程時，可以使用常規(guī)幾何水準進行精度檢測，已評定HeNCORS-RTK高程的精度。

以上檢核方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數(shù)量總是有限的，在缺少控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果，使用常規(guī)水準測量方式抽測，可以較好的評定整個區(qū)域的測量精度，但費時費力，一般只在檢核時使用。在實際應(yīng)用時，需要選擇合理的檢核方法。

4結(jié)論

使用HeNCORS-RTK進行高程測量，單人即可完成測量工作，與傳統(tǒng)方法相比，省時省力，降低了勞動成本，提高了工作效率。但與幾何水準不同，RTK高程缺乏不要的檢核條件，難以發(fā)現(xiàn)粗差，使用HeNCORS-RTK高程時，需要檢核其精度和可靠性。使用高精度檢核、同精度觀測檢核、穩(wěn)定性檢核等方法，對HeNCORS-RTK高程進行了檢核。結(jié)果表明，HeNCORS-RTK高程精度較高，高精度檢核中誤差為±4.2cm，同精度檢測中誤差為±4.5cm，根據(jù)穩(wěn)定性檢核結(jié)果，在觀測狀況良好的情況下，可以達到四等水準的測量精度，但在使用時，應(yīng)該采用重復(fù)觀測、常規(guī)測量方法檢查等手段，避免出現(xiàn)粗差。相信隨著CORS技術(shù)的發(fā)展和進步，CORS-RTK高程將會得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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