CORS系統(tǒng)與傳統(tǒng)RTK測量的優(yōu)勢對比分析

摘 要：隨著測量技術(shù)的持續(xù)進步與發(fā)展，在工程測量當中對于RTK技術(shù)的運用已經(jīng)具有普遍性，對于當前誕生的COPS系統(tǒng)來說，屬于GPS發(fā)展的方向，COPS系統(tǒng)已經(jīng)在我國的部分省份與大中型城市所應(yīng)用。作為持續(xù)性運行的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，CORS屬于GPS技術(shù)發(fā)展的階段性成果的展現(xiàn)，它具備較多的優(yōu)點，操作便捷性、較強的實時性、高度的準確性、廣闊的覆蓋面積、快速的定位等。尤其是CORS系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)RTK測量功能，與傳統(tǒng)的測量的作業(yè)模式比較來說，具有更高的測量效率。本文通過對CORS系統(tǒng)與傳統(tǒng)RTK測量進行對比分析，說明CORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)與傳統(tǒng)GPS RTK測量技術(shù)相比所具有的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：CORS系統(tǒng)；傳統(tǒng)RTK；測量；對比

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0215-01

CORS具有一定的綜合性，現(xiàn)在在城市當中已經(jīng)作為GPS技術(shù)應(yīng)用的趨勢，具有較高的關(guān)注度。CORS系統(tǒng)分為基準站網(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)五個部分。各個基準站網(wǎng)與監(jiān)控分析中心之間依靠數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相互統(tǒng)一結(jié)合在一起，組成了專門的網(wǎng)絡(luò)。CORS系統(tǒng)不管是國內(nèi)還是國外來說，都屬于GPS技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，通過運用CORS系統(tǒng)會使得測量的準確度得到較大的提升，在城市的信息化建設(shè)當中發(fā)揮著十分重要的作用，而且在其他很多領(lǐng)域內(nèi)也是扮演不可替代的角色[1]。通過CORS系統(tǒng)所具有的較多的優(yōu)點能夠得出，隨著時代的發(fā)展與進步，測繪工作將會越來越便捷而且精確度會越來越高，所以構(gòu)建城市CORS系統(tǒng)是具有其必要性與重大意義的。

1 RTK概念

RTK是Real-time kinematic的簡稱，指的是載波相位分差技術(shù)，具有較強的實時性與動態(tài)性，RTK可以在測量地點的固定的坐標體系中及時的產(chǎn)生相應(yīng)的三維立體的定位效果，精確度達到厘米級別。利用RTK技術(shù)進行作業(yè)時，在數(shù)據(jù)鏈的基礎(chǔ)上，基準站可以將觀測的數(shù)值與觀測站的位置坐標數(shù)據(jù)信息同時發(fā)送到流動站中。對于流動站來說，既可以依靠數(shù)據(jù)鏈對基準站傳送過來的信息數(shù)據(jù)進行接收，也可以通過GPS對信息數(shù)據(jù)進行觀測，并且通過系統(tǒng)產(chǎn)生觀測的差分數(shù)值對數(shù)據(jù)信息進行實時的反饋處理，在同一時間內(nèi)會產(chǎn)生精確度達到厘米級別的定位結(jié)果同時給出厘米級定位結(jié)果，其中時間不會超過1s。流動站的狀態(tài)不僅僅能夠保持靜止也可以保持運動狀態(tài)；可以在固定的地點上面完成初始化工作之后在進行動態(tài)的工作，另外也能在動態(tài)形式下直接開機，在動態(tài)環(huán)境中實現(xiàn)對整個周期模糊度進行求解與研究。將整個周期的未知的數(shù)值固定之后，可以得到固定解，通過4顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，那么流動站能夠?qū)崟r性的產(chǎn)生精確度達厘米級別的定位的效果。RTK系統(tǒng)主要應(yīng)用的在于兩種測量的工作任務(wù)，分別為測試放樣與測點定位[2]。

2 網(wǎng)絡(luò)RTK概念

網(wǎng)絡(luò)RTK工作的原理在于將多個或者一個基準站建設(shè)在一定的區(qū)域上，并且將這區(qū)域完成網(wǎng)狀式的覆蓋，并且將多個或者一個基準站點為基準，對數(shù)據(jù)信息進行計算以及發(fā)送、傳播以及修改，對覆蓋地區(qū)的衛(wèi)星定位的用戶實行改正的定位形式。一般情況下，測量單位在對網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進行運用時，具體的操作過程中采用的是傳統(tǒng)的RTK測量的方式，僅僅進行數(shù)據(jù)連接時運用網(wǎng)絡(luò)RTK模式，這樣會大大增加作業(yè)的距離，原來的傳統(tǒng)的RTK的作業(yè)距離為8～10km，運用網(wǎng)絡(luò)RTK之后作業(yè)距離達到50km，作業(yè)的范圍得到較大的提升[3]。

3 CORS（Continuous Operational Reference System）概念

CORS（即連續(xù)運行參考站）系統(tǒng)具有一定的綜合性，它是在多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)?？梢詫ORS系統(tǒng)定義成為連續(xù)運行的多個或者一個GPS參考站，通過對現(xiàn)代計算機的技術(shù)的運用以及與互聯(lián)網(wǎng)（LAN WAN）、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的統(tǒng)一結(jié)合，根據(jù)用戶的類型、層次以及需求實時性的提供不一樣的GPS觀測值（包括載波相位、偽距）、各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項目的系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)分為五個部分，分別為基準站網(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)。各個基準站網(wǎng)和監(jiān)控分析中心之間依靠數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相互統(tǒng)一結(jié)合在一起，組成了專門的網(wǎng)絡(luò)[4]。

4 CORS系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在20世紀80年代中期，加拿大提出主動控制系統(tǒng)，1994年，IGS（International GNSS Service），一直到現(xiàn)在，GPS精確定位技術(shù)得到了快速的進步與發(fā)展，受到GPS發(fā)展的影響，許多國家地區(qū)之間通過建立合作關(guān)系，建設(shè)了長期不停的追蹤GNSS衛(wèi)星的基準站，因此在這樣的環(huán)境下，CORS系統(tǒng)出現(xiàn)了。美國、加拿大、澳大利亞、英國、日本、德國等國家前后構(gòu)建了自身的國家級別的CORS系統(tǒng)，并且雜建設(shè)施工與資源的開發(fā)方面已經(jīng)得到了普遍性的應(yīng)用。對于發(fā)達國家來說，一般平均相隔幾萬米就會建設(shè)一個基準站，發(fā)展中國家CORS系統(tǒng)發(fā)展具有一定的滯后性，但是正在以較快的速度在發(fā)展，前景比較樂觀。在國內(nèi)，深圳連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（SZCORS）屬于首個實用化的實時動態(tài)CORS，其中實時定位的準確精度較高，平面與垂直分別達到3cm與5cm。在CORS系統(tǒng)在深圳建設(shè)應(yīng)用之后，各個省市都開始規(guī)劃建設(shè)CORS系統(tǒng)，市級的CORS系統(tǒng)仍然具有局限性，僅僅應(yīng)用在基礎(chǔ)性的層面上，像大地測量、城市規(guī)劃等方面。四川地震局建立的CDCORS，本來用于對四川地區(qū)地震災(zāi)害的監(jiān)管，之后經(jīng)過不斷的開發(fā)與研究，實現(xiàn)用戶GPS實時高精度差分定位，獲得了一定的效益[5]。

5 CORS系統(tǒng)和傳統(tǒng)RTK的比較

5.1 CORS系統(tǒng)速率

與傳統(tǒng)的RTK比較來說，CORS系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢在于測量的精度與速率，在所有的技術(shù)中都能夠展現(xiàn)出來。運用傳統(tǒng)的RTK開展作業(yè)活動時，需要建立在架設(shè)本地的參考站的基礎(chǔ)上才能進行，流動站和基站距離的增加會造成觀測過程中產(chǎn)生的誤差不斷增大，會造成參考站與流動站之間的距離受到影響，通常15km上，會造成由于距離的增大，觀測的可行與可靠性都不斷的在降低。傳統(tǒng)的RTK與CORS系統(tǒng)都是基于同步的觀測條件，通過將基準站計算發(fā)送的GPS差分改正值數(shù)據(jù)信息到流動站，從而實現(xiàn)了實時性的差分定位。不同點在于傳統(tǒng)的RTK需要用戶自己去對基準站進行安置，但是CORS系統(tǒng)在作業(yè)時，不需要用戶去對基準站進行安置，CORS系統(tǒng)最大限度的將綜合性的誤差進行消除，進而能夠通過對虛擬站的模擬當成基準站進行工作。所以，以前在運用傳統(tǒng)的RTK系統(tǒng)進行作業(yè)測量時，通常都會在開闊安全的方法構(gòu)建基準站、電臺以及電線，并且對基準站的各種各樣的參數(shù)進行設(shè)置，之后將電臺和基準站啟動，將已經(jīng)知道的坐標信息輸入進去等，才能夠進行測量工作；但是CORS系統(tǒng)在運行的過程中具有連續(xù)性，因此對于CORS系統(tǒng)來說，在開展野外測量工作時，不需要攜帶別的基準站裝備，僅僅需要通過一次性的設(shè)置將CORS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)連接好，就可以進行測量工作，用戶不需要架設(shè)基準站的情況下，就可以進行野外單機測量工作，使得作業(yè)的效率得到了大大的提升。相對而言，CORS系統(tǒng)的在測量工作中簡化了測量的步驟，也使得測量勞動的強度得到了大大的降低。

另外，在RTK開始進行測量工作之后都需要初始化操作，指的是RTK在進行開始測量工作時，通過某一個點，經(jīng)過一段時間的觀測，從而實現(xiàn)RTK流動站設(shè)備對衛(wèi)星進行搜索并且進行鎖定，與基準站相連接起來，從浮動解轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為固定解。對于CORS系統(tǒng)來說，進行測量作業(yè)時初始化的時間要遠遠短于傳統(tǒng)RTK，而且不會受到距離的影響，傳統(tǒng)RTK速度相對較慢，而且當距離太長時會造成不能進行初始化。

5.2 CORS系統(tǒng)測量的精度

CORS系統(tǒng)是眾多先進技術(shù)的綜合應(yīng)用體，這些先進的技術(shù)包括虛擬參考站技術(shù)（VRS技術(shù)）、VRS系統(tǒng)集GPS、無線網(wǎng)絡(luò)通信、計算機網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。VRS也是分為五個部分的內(nèi)容，分別為GPS固定基準站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、GPS網(wǎng)絡(luò)控制中心、數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶。與傳統(tǒng)RTK比較來說，精確度得到了大大的提高。因為對于傳統(tǒng)RTK來說，其定位的可靠程度與精確度都會因為基準站和流動站之間的距離的增大而減小。傳統(tǒng)的RTK還具有的弱點在于其定位的可靠程度與準確度在分布上具有不平衡性，基準線距離越大，可靠程度與精確度會越低。在精確度測試之后得到，運用CORS系統(tǒng)，參考站之間的距離達到70km時，在定位的精確度上，平面與垂直可以分別達到1～3cm與3～5cm，而且CORS系統(tǒng)在覆蓋范圍定位的精確度上具有平衡性，精確度與傳統(tǒng)的RTK測量工作中基線距離2km的精確度基本一致。

經(jīng)過理論與實踐后得到，與傳統(tǒng)的RTK相比，CORS系統(tǒng)具有更高的精確度，CORS系統(tǒng)具備完善的數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的誤差有效的消除，差分作業(yè)時具有更高的可靠性，能夠有效的降低或者消除不同系統(tǒng)誤差的影響。經(jīng)過CORS系統(tǒng)與傳統(tǒng)的RTK在處理誤差的方法比較后，能夠得到，CORS下系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精確度要比傳統(tǒng)的RTK高，而且在分布上具有更好的平衡性[6]。

6 結(jié) 論

CORS系統(tǒng)屬于GPS發(fā)展到一定程度時的產(chǎn)物，具有許多優(yōu)越的特點，CORS系統(tǒng)不管是在速度、精度還是說在廣度上，與傳統(tǒng)RTK測繪相比都有著無法比擬的優(yōu)勢?，F(xiàn)如今，我國CORS網(wǎng)絡(luò)布局在各個省市，且均有一定的規(guī)模，在為整個社會帶來便利的同時，也存在著不同程度的問題。因此，各個地方要認真部署國家級CORS系統(tǒng)，使其朝著規(guī)?；姆较蜊x躍發(fā)展。

參考文獻

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收稿日期：2018-10-13

作者簡介：冀華平，男，漢族，山西昔陽人，工程師，注冊測繪師，本科，研究方向為工程測量。