淺析泉州市單基站CORS系統的構建與應用

王余沛

摘 要：介紹泉州市單基準站CORS系統的原理、組成及特點，并通過實地檢核，證明在以單參考站為半徑30公里范圍內，RTK作業可以滿足測量精度需要。

關鍵詞：QZCORS 構建與應用

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0040-02

QZCORS（QuanZhou Continous perational Reference Stations），是一個獨立連續運行的單基準站GPS參考站。利用現代計算機、數據通信、互聯網（LAN/WAN）和GPRS技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值，從而提高RTK作業精度和作業半徑，方便泉州市區內的測量工作[1]。

1 系統原理

為了滿足泉州市快速發展對測繪技術的要求，我院在泉州分院建立南方單基準站CORS系統，從而更好地服務于地方建設。

該系統主要采用實時動態相位差分技術，通過觀測墩上GPS天線接受數據，傳送給室內主機，并由市電和UPS電源進行24 h供電保證。基準站通過ADSL將差分數據上傳至公網，流動站通過手機上網接收差分改正數據，然后利用手簿中數據處理軟件進行差分結算，獲取流動站和基站間的基線數據，從而得到WGS-84坐標，再通過坐標參數轉換確定流動站實時準確的位置坐標。

本系統各項精度指標如下。

2 系統組成

連續運行參考站系統是建立在GPS硬件等技術平臺上，根據系統功能的要求，分為以下兩個單元：GPS基站和用戶系統，如圖1所示。

2.1 基準站

（1）基準站選址。

基準站建立在泉州市東街6區2號泉州分院屋頂，通過對觀測數據的處理分析，GPS數據的電離層延遲、多路徑效應、接收機周跳、衛星信號信噪比等指標都滿足精度要求[2]。

（2）南方GPS扼流圈接收天線。

基準站的采用南方GPS扼流圈測量型的雙頻天線，它采用鋁質等圓4圈凹槽扼流圈和一個對稱多點極化的天線加上一個36 dB低噪聲帶通濾波放大器，可以在直流電壓3～12 V中工作。

（3）觀測墩。

用于支撐GPS觀測天線，本系統采用屋頂站設計結構。觀測墩柱體內預埋PVC管道，用于敷設天線電纜。儀器墩外部進行保溫和防風處理，頂部安裝強制對中裝置，并用透波材料的天線罩覆蓋，以避免自然環境如強風、暴雨、日照、鹽蝕等對天線的損壞。

（4）防雷設備。

避雷針采用提前放電式避雷針，避雷針的引線采用雙接點與建筑物的主筋焊接，焊接點做防銹措施。

（5）儀器室。

用于安置基準站設備。距離觀測墩距離在天線電纜的許可長度內，可提供電力供應和網絡接入，并安裝防盜和通風散熱設施。

（6）連續運行參考站主機SOUTH-BASE。

SOUTH-BASE參考站主機是一款基于工控機硬件平臺帶有多種通訊接口的高性能參考站，內部安裝Windows XP操作系統，使用操作簡單方便；內置2G CF卡用于存儲操作系統、應用軟件和GPS接收數據；操作者可通過串口、USB設備、網絡工具及鼠標鍵盤對基準站進行管理和設置。

（7）基準站控制軟件-BASE TRANS軟件。

通過數據線把主機與網絡相連，接收控制電路發送過來的GPS數據，并將數據進行分類、分組。同時把基站接收到的GPS數據通過移動網絡傳送給用戶部分的GPS接收機，把用戶部分的GPS傳送回來的定位數據，進行分組歸類，經過處理后發給后臺的監控系統和數據庫，以便后期的管理和控制。

（8）電源系統。

利用電池柜提供穩定在UPS電源，同時接市電，保證24 h不間斷供電。

2.2 用戶系統

用戶采用南方雙頻接收機進行作業。

靜態測量時，根據工程需要設置采樣間隔，通過網絡下載CORS基準站數據，利用南方商業軟件進行解算。動態測量時，通過GPRS撥號，撥叫基準站的網絡系統。采樣間隔設置為5 s，取得固定解初始化時間一般為15～120 s，初始化后在待定點上取得固定解時間一般為2～5 s。

3 系統特點

（1）作業效率高。減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數，僅需一人操作，作業速度快，勞動強度低。

（2）定位精度高。數據安全可靠，滿足RTK的基本需要條件。

（3）自動化、集成化程度高。軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。

（4）操作簡便，容易使用，數據處理能力強。只要在設站時進行簡單的設置，就可以實現外業施測需要。

（5）系統擴展性高。設計上考慮到系統的可擴展性，獨立的連續運行參考站只通過軟件升級就能接入多基站的連續運行參考站系統。

4 轉換參數求取

根據泉州控制點分布情況，包括CORS點共選擇39個控制點進行布網，外業布設一星期，經處理，滿足D級控制網要求，網形如圖2所示。

5 應用研究

為了檢測該CORS系統的效果和穩定性，對其精度進行了測試。檢核采用標準參照《城市測量規范》CJJ8-99，取規程中1∶500圖根點位精度是否在設計范圍內。

測試以基準站為中心，在30 km半徑范圍內，均勻選取20個具有已知坐標的圖根控制點。采用CORS系統下作業，流動站每個點觀測4次，分上、下午，共計觀測兩天，取其平均值，控制點坐標比較如下表所示。從測試的結果看，CORS系統下作業完全可以滿足1∶500地形圖對圖根控制點的精度要求，測試結果另人滿意。

QZCORS系統投入使用已有1年多的時間，從外業生產實際情況來看，在30 km作業半徑內，平面精度在3 cm內，高程精度在5 cm內，整個系統滿足了當初設計目標和泉州市區對RTK測量的需要。

6 結論

（1）實踐表明對于泉州市區的地形測量、地籍測量、工程放樣及其它測量任務，QZCORS單參考站系統具有方便易用、工作效率高、平面精度高等特點[3]。覆蓋半徑可以達到30 km，滿足泉州市區的RTK作業需要。同時單參考站在滿足現勢應用的前提下可拓展成為未來的多基站應用系統。（2）為進一步提高QZCORS系統作業下的高程精度，在實際作業中，當距離基準站較遠時，利用幾何水準的方法，求得分布均勻的幾個待定點準確水準高程，然后在流動站輸入，求得與擬和高程差值模型進行改正整個測區的高程，從而提高在RTK作業下的高程精度。（3）QZCORS目前還有一些不盡如人意地方，比如：在城區高樓密集的地方難以使用。網絡RTK建設的高成本也限制了它普及使用。不過相信通過技術的發展，問題將被逐步解決。

參考文獻

[1] 魏二虎.GPS測量操作與數據處理[M].武漢大學出版社，2004（6）.

[2] 劉文建.CORS參考站選址的探討[J].地理空間信息，2008（12）.

[3] 董俊超.宜昌市連續運行單參考站（CORS）的建立[J].測繪信息與工程，2009（2）.