廣州網(wǎng)絡(luò)RTK在工程實(shí)踐中的精度檢驗(yàn)

蘇積標(biāo)，劉洋

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060)

廣州網(wǎng)絡(luò)RTK在工程實(shí)踐中的精度檢驗(yàn)

蘇積標(biāo)?，劉洋

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060)

介紹了廣州網(wǎng)絡(luò)RTK(GZCORS)的工作原理以及在該系統(tǒng)下RTK測(cè)量對(duì)已知點(diǎn)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度分析。

網(wǎng)絡(luò)RTK；精度檢驗(yàn)

1 引 言

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，GPS－RTK測(cè)量逐步取代了工程測(cè)量的傳統(tǒng)手段，如三角網(wǎng)測(cè)量、邊角網(wǎng)測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，成為當(dāng)今控制測(cè)量的主要手段，RTK測(cè)量亦由最初的單機(jī)站配流動(dòng)站或多機(jī)站配流動(dòng)站發(fā)展到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量。GZCORS始建于2006年，其8個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站分別在位于廣州市內(nèi)五山、番禺、從化、增城、從化呂田氣象站，以及花都區(qū)規(guī)劃分局樓頂，永和中學(xué)教學(xué)樓樓頂，南沙馮馬小學(xué)辦公樓頂，構(gòu)成了可覆蓋廣州8千多平方千米的基準(zhǔn)站網(wǎng)。本文主要介紹了GZCORS的工作原理及其精度分析。

2 GZCORS的工作原理

GZCORS采用的是VRS(虛擬參考站)技術(shù)，所謂虛擬參考站技術(shù)就是各固定基準(zhǔn)站將隨時(shí)觀(guān)測(cè)到的原始數(shù)據(jù)通過(guò)通訊線(xiàn)發(fā)送到控制中心，RTK流動(dòng)用戶(hù)在測(cè)量時(shí)，先通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送概略坐標(biāo)給控制中心，控制中心收到這個(gè)位置信息后，根據(jù)用戶(hù)的位置，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇最佳的一組固定基準(zhǔn)站，根據(jù)這些站發(fā)來(lái)的信息整體改正GPS的軌道誤差，電離層對(duì)流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號(hào)發(fā)送給流動(dòng)站，這個(gè)差分信號(hào)的效果相當(dāng)于在移動(dòng)站旁邊生成一個(gè)虛擬的參考基站，虛擬參考基站距離流動(dòng)站非常近，可以認(rèn)為其觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)誤差與流動(dòng)站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)誤差相等。用虛擬參考基站的誤差來(lái)改正流動(dòng)站的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以將影響GPS測(cè)量的各項(xiàng)誤差減小到最低，從而達(dá)到快速高精度定位的目的。

GZCORS和廣州似大地水準(zhǔn)面精化成果(GZGEOID)確立了廣州市的城市三維定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓用戶(hù)得到高精度的GPS大地坐標(biāo)和經(jīng)轉(zhuǎn)換后的廣州獨(dú)立坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)及正常高。GZCORS自2007年6月通過(guò)驗(yàn)收投入運(yùn)行，正式投入測(cè)繪生產(chǎn)使用已經(jīng)接近兩年的時(shí)間。為了規(guī)范日常生產(chǎn)的使用，廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院于2008年3月31日發(fā)布了《GZCORS——RTK城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》并于2008年4月1日正式實(shí)施。

3 精度檢驗(yàn)

檢測(cè)數(shù)據(jù)示例 表1

按照本院《GZCORS——RTK城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》)，本人使用法國(guó)GPS泰雷茲Z—MAX接收機(jī)自2008年3月至2009年5月進(jìn)行了幾十項(xiàng)工程及規(guī)劃測(cè)量的圖根控控制點(diǎn)布設(shè)，并對(duì)76個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行了108次檢測(cè)。這76個(gè)分布在從化市，蘿崗區(qū)，黃埔區(qū)，荔灣區(qū)，海珠區(qū)，番禺區(qū)的已知點(diǎn)等級(jí)有二等大地水準(zhǔn)面精化點(diǎn)(S點(diǎn))、一、二、三級(jí)導(dǎo)線(xiàn)控制點(diǎn)，基本代表了廣州市各等級(jí)控制點(diǎn)的精度及范圍，對(duì)它們進(jìn)行符合《規(guī)程》的檢測(cè)(《規(guī)程》規(guī)定每次RTK測(cè)量作業(yè)時(shí)必需檢測(cè)不少于兩個(gè)已知點(diǎn)，并滿(mǎn)足高程較差△H≤8 cm、點(diǎn)位較差△s≤5 cm，超出限差要求的視為粗差，必需重測(cè)未知點(diǎn)及檢測(cè)點(diǎn))及精度評(píng)定亦代表了所測(cè)新的控制點(diǎn)的精度水平。由于其中的部分點(diǎn)的重復(fù)檢測(cè)是在不同的觀(guān)測(cè)時(shí)段進(jìn)行，因此精度分析時(shí)把這些檢測(cè)數(shù)據(jù)作為獨(dú)立觀(guān)測(cè)量對(duì)待(76個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的108次檢測(cè)較差及時(shí)間見(jiàn)表1)。

(1)108個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中，二等點(diǎn)19個(gè)，一級(jí)點(diǎn)29個(gè)，二級(jí)點(diǎn)44個(gè)，三級(jí)點(diǎn)16個(gè)。應(yīng)用中誤差公式對(duì)它們進(jìn)行整體統(tǒng)計(jì)，分析結(jié)果如表2所示。

檢測(cè)結(jié)果1(單位/m) 表2

(2)考慮到二等點(diǎn)與三級(jí)點(diǎn)的各項(xiàng)精度指標(biāo)要求相差較大，現(xiàn)將二等點(diǎn)及三級(jí)點(diǎn)的各項(xiàng)誤差分別統(tǒng)計(jì)如表3。

檢測(cè)結(jié)果2(單位/m) 表3

從表3可見(jiàn)，檢測(cè)數(shù)量基本相同的情況下，檢測(cè)二等點(diǎn)的各項(xiàng)精度明顯要比檢測(cè)三級(jí)點(diǎn)的精度要高，相差10 mm左右。由此可見(jiàn)GZCORS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)到的圖根控制點(diǎn)精度更趨向于高等級(jí)控制點(diǎn)。

(3)GPS衛(wèi)星時(shí)刻不停地在圍繞地球運(yùn)行，而我們白天的觀(guān)測(cè)時(shí)間有限，為了分析不同時(shí)段的觀(guān)測(cè)誤差是否有所不同，現(xiàn)按工作時(shí)段進(jìn)行程統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表4所示。

檢測(cè)結(jié)果3(單位/m) 表4

從表4統(tǒng)計(jì)表明:高程測(cè)量的精度下午要比上午高，平面精度基本一樣，就廣州地區(qū)而言，下午要得到固定解觀(guān)測(cè)值比上午要困難得多，特別是14時(shí)～16時(shí)段，但上表結(jié)果說(shuō)明，主要是固定解觀(guān)測(cè)值，精度是可信的，可靠的。

(4)在這76個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中，二等點(diǎn)S023重復(fù)檢測(cè)最多，不同的時(shí)段，不同的季節(jié)，前后共測(cè)量了9次，每次的較差見(jiàn)表5。

從表5的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)可以看出，不同時(shí)段的觀(guān)測(cè)值，高程及點(diǎn)位誤差并無(wú)規(guī)律可循，但誤差并不大且比較穩(wěn)定，都在《規(guī)程》限差要求之內(nèi)。

檢測(cè)結(jié)果4(單位/m) 表5

(5)點(diǎn)位誤差區(qū)間

以1 cm為精度區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間較差出現(xiàn)的幾率，并比較總體檢測(cè)數(shù)據(jù)較差及二等點(diǎn)(S點(diǎn))檢測(cè)數(shù)據(jù)較差，列于表6。

檢測(cè)結(jié)果5(單位/m) 表6

由表6可以看出，誤差區(qū)間隔2 cm～3 cm出現(xiàn)的概率最大，誤差越大，概率越低，簡(jiǎn)單就檢測(cè)次數(shù)不多的二等點(diǎn)(S點(diǎn))而言，點(diǎn)位誤差為0 cm～3 cm的概率達(dá)到84.2%，4 cm或以下的誤差概率達(dá)到100%，所以在GZCORS系統(tǒng)下RTK測(cè)量控制點(diǎn)的點(diǎn)位精度是可靠的，是符合《規(guī)程》的，但系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性仍有提升空間。表6中△H≤8，△s≤5是《規(guī)程》中的限差要求，超出限差要求的視為粗差，必須重測(cè)未知點(diǎn)及檢測(cè)點(diǎn)，本文的引用數(shù)據(jù)全部是符合《規(guī)程》限差的第一次觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4 總 結(jié)

廣州網(wǎng)絡(luò)RTK(GZCORS)的正常運(yùn)行，使我們的日常測(cè)繪作業(yè)模式發(fā)生了質(zhì)的變化，擺脫了傳統(tǒng)單機(jī)站RTK測(cè)量流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的誤差隨距離的增加，可靠性和可行性也隨之降低的痼疾。從上述的精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出無(wú)論是按等級(jí)或按時(shí)段統(tǒng)計(jì)，分布在各個(gè)區(qū)的檢測(cè)點(diǎn)，各項(xiàng)觀(guān)測(cè)精度都達(dá)到厘米級(jí)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位精度，完全適用于城市實(shí)時(shí)控制測(cè)量，小區(qū)域大中比例尺測(cè)圖，工程放樣和工程監(jiān)測(cè)等應(yīng)用。

[1]楊光等.城市規(guī)劃建設(shè)管理的空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[J].2008年城市測(cè)量與測(cè)量工程學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，P137～142

[2]TMS/SV21－A－2008.GZCORS－RTK城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程.

[3]祁芳.CORS系統(tǒng)中RTK作業(yè)的質(zhì)量控制方法研究[J].城市勘測(cè)，2008年第4期，P66～68

Accuracy Test of GZCORS in Engineering Practice

Su JiBiao，Liu Yang
(Guangzhou Urban Planning＆Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

This paper aims to introduce the operating principle of GZCORS，and then test its accuracy in engineering practice，which can provide worthful references for similar projects.

Network－RTK；Accuracy test

1672－8262(2010)02－91－03

P228

A

2009—06—23

蘇積標(biāo)(1966—)，男，工程師，主要從事工程測(cè)量方面的研究。