邊緣地區(qū)CORS-RTK測量精度改進(jìn)方法探討

熊忠招，趙春林，曹 源，鄒世鋒

（1.湖北省國土測繪院，湖北 武漢 430010；2.枝江市國土資源局，湖北 枝江 443200）

邊緣地區(qū)CORS-RTK測量精度改進(jìn)方法探討

熊忠招1，趙春林2，曹 源1，鄒世鋒1

（1.湖北省國土測繪院，湖北 武漢 430010；2.枝江市國土資源局，湖北 枝江 443200）

由于CORS基準(zhǔn)站在山區(qū)或省級界線交界邊緣布設(shè)不均勻，導(dǎo)致CORS系統(tǒng)下RTK測量精度受到較大影響，不能滿足高精度工程測量的需要?；诖?，提出了CORS RTK測量轉(zhuǎn)換參數(shù)改正方法，以滿足高精度工程測量的需要。

CORS；邊緣地區(qū)；RTK參數(shù)；求解方法；精度

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（CORS）成為全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）發(fā)展和研究的熱點，國家、省、市（縣）、部門陸續(xù)建立了專門的CORS系統(tǒng)[1]。CORS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、國土測繪、地籍管理、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、交通監(jiān)控、礦山測量等方面，在國家信息化和現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮了重要作用[2]。基于GNSS的CORS能實時、快速、高精度地獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征，大大降低了測繪勞動強(qiáng)度和成本，提高了工作效率。

CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)5個部分組成。各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心之間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接，形成專用網(wǎng)絡(luò)?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)由范圍內(nèi)均勻分布的基準(zhǔn)站組成，負(fù)責(zé)采集GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并輸送至數(shù)據(jù)處理中心，再通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送給流動站（用戶）[3]?？梢?，觀測時基準(zhǔn)站采用數(shù)據(jù)的好壞直接影響流動站測量數(shù)據(jù)的精度。本文主要探討在山區(qū)或基準(zhǔn)站分布不均勻的地區(qū)，如何提高用戶測量數(shù)據(jù)精度的問題。

1 邊緣地區(qū)RTK測量精度的影響因素

邊緣地區(qū)主要指山區(qū)和省界位置，CORS基準(zhǔn)站在該區(qū)域內(nèi)分布距離較遠(yuǎn)。RTK測量時，相關(guān)的誤差影響主要有CORS基準(zhǔn)站間距、高斯投影長度變形值、CORS基準(zhǔn)站測量誤差、衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差及相對論效應(yīng)，以及與信號傳播有關(guān)的電離層折射延遲、對流層折射誤差、多路徑誤差等[4-5]。

1）CORS基準(zhǔn)站間距直接影響流動站RTK測量的精度，雖可通過虛擬參考站（VRS）技術(shù)改進(jìn)，但仍會隨基準(zhǔn)站間距的增大而增大。RTK的精度通常用固定誤差和比例誤差來表示，即10mm+1ppm×D（D的單位為km）。現(xiàn)實中環(huán)境是千變?nèi)f化的，各種影響因素特別是與電離層延遲、對流層延遲和衛(wèi)星軌道有關(guān)的影響，引起了與距離有關(guān)的誤差，從而限制了流動站的可解算整周模糊度的作業(yè)范圍[6]。

2）CORS基準(zhǔn)站測量誤差是影響RTK測量定位精度最重要的因素[7-8]。CORS基準(zhǔn)站相當(dāng)于傳統(tǒng)測量中的控制基準(zhǔn)，控制點的誤差決定了整個測量作業(yè)的精度水平，誤差服從由高級到低級的測量原則。在使用CORS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測量時，CORS基準(zhǔn)站便成為測量控制點，對整個區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)基準(zhǔn)的控制，因此CORS基準(zhǔn)站測量誤差直接影響了RTK測量的精度。

3）CORS基準(zhǔn)站誤差雖然包括與GPS衛(wèi)星有關(guān)的衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差及相對論效應(yīng)，與信號傳播有關(guān)的電離層折射延遲、對流層折射誤差以及多路徑誤差，與GPS接收機(jī)有關(guān)的接收機(jī)鐘差、接收機(jī)位置誤差等；但CORS系統(tǒng)提供的差分改正信息是通過多個基準(zhǔn)站的觀測資料有效組合而得到的，所以它可以有效地削弱電離層折射誤差、對流層折射誤差和衛(wèi)星軌道誤差的影響，即使距離達(dá)到100 km也能很快確定整周未知數(shù)，并實現(xiàn)cm級的快速定位。

2 邊緣地區(qū)CORS測量改正方法

由于CORS基準(zhǔn)站建設(shè)成本較高，所以在山區(qū)地形起伏較大區(qū)域或省級界線交界處布設(shè)較少且不均勻，以致于CORS系統(tǒng)下RTK測量精度不能滿足高精度工程測量[9]。邊緣地區(qū)CORS測量改正方法首先通過區(qū)域CORS系統(tǒng)或省級CORS系統(tǒng)檢測國家控制點或靜態(tài)控制點，若控制點誤差較大，則通過適當(dāng)?shù)腃ORS基準(zhǔn)站聯(lián)測國家控制點或地方控制點，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而建立新的模型以提高區(qū)域轉(zhuǎn)換精度，見圖1。

圖1 邊緣地區(qū)CORS測量改正方法流程圖

3 實例驗證

3.1 研究區(qū)概況

選取某縣城周邊為研究區(qū)，該區(qū)域與多省交界，北部為山區(qū)，包含國家B、C級GPS控制點7個，但分布不均勻，北邊很少，平均邊長約為15 km；縣城有一個CORS基準(zhǔn)站，距離北部、南部邊緣約為40 km，東西部邊緣約為20 km，見圖2。

圖2 CORS基準(zhǔn)站與國家控制點分布圖

3.2 改正前成果比較

利用CORS系統(tǒng)，對研究區(qū)進(jìn)行實驗，檢測了6 個國家B、C級GPS網(wǎng)點，采用一級GPS RTK測量精度，檢測結(jié)果詳見表1。由表1可知，高程符合要求，平面坐標(biāo)CORS RTK測量成果與國家GPS網(wǎng)點測量成果約有11cm的偏差，超出規(guī)范規(guī)定7cm的要求，其中?X均在+4 cm左右，?Y均在-10 cm左右，為系統(tǒng)差。成果較差超限的原因為受地形和控制范圍限制，在邊緣地區(qū)誤差較大。

表1 實驗區(qū)CORS-RTK方法檢測已知點成果較差/m

3.3 改正后的成果分析

利用在國家B、C級GPS網(wǎng)點上CORS-RTK測得的CGCS2000坐標(biāo)和大地高與已知點的（1980 西安坐標(biāo)系）坐標(biāo)和正常高，采用三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行七參數(shù)計算，將已知點范圍內(nèi)的CORS-RTK方法一級點測量成果轉(zhuǎn)換為國家GPS成果。平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差情況為：實驗區(qū)重合點兩套成果之間的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差最大為-1．7 cm，小于2 cm；高程最大值為3．5 cm，小于4 cm，符合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》規(guī)定的要求。

4 結(jié) 語

隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)更新速度也不斷加快，CORS系統(tǒng)的作用也越來越突出，已成為地理數(shù)字化、信息化、智慧化的重要組成部分。CORS系統(tǒng)的自動化程度高，無需每次架設(shè)基準(zhǔn)站，可自動實現(xiàn)多種測繪功能，極大地減少了輔助測量的工作量和人為誤差，保證了作業(yè)精度；但在邊緣地區(qū)的精度往往受CORS基準(zhǔn)站信號、距離等影響，可結(jié)合實際情況采用適當(dāng)方法來提高測量精度和工作效率。

[1] 蔡成輝,劉立龍,黎峻宇,等．CORS定位精度的可靠性研究[J]．地理空間信息,2014,12(6):73-75

[2] 柳云龍．試論CORS在工程測量中的應(yīng)用及發(fā)展[J]．科技資訊,2015,13(31):14

[3] 魏忠,楊華先,修延霞．湖北省內(nèi)已建CORS參考站整合問題的思考[J]．地理空間信息,2011,9(6):15-16

[4] 盧輝．CORS系統(tǒng)下RTK作業(yè)誤差影響分析[J]．測繪標(biāo)準(zhǔn)化,2010,26(2):26-28

[5] 汪偉,馬華山,史廷玉,等．基于CORS的單基站RTK點位檢校與精度評定[J]．測繪通報,2013(11):52-54

[6] 謝建濤．VRS改正數(shù)算法研究及精度分析[D]．鄭州:信息工程大學(xué),2013

[7] 丁健．CORS系統(tǒng)穩(wěn)定性與精度測試研究[D]．合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2014

[8] 陳昇．CORS站系統(tǒng)定位精度分析及檢測方法的研究[D]．昆明:昆明理工大學(xué),2011

[9] 胡昌華,陳志揚,鄭炎兵．基于CORS的GPS工程控制網(wǎng)的高精度正常高獲取方法的探討[J]．北京測繪,2011(1):55-56

P228

B

1672-4623（2017）01-0085-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.01.026

熊忠招，高級工程師，主要從事基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。

2016-06-14。