CORS—RTK技術在城市數字地形測量中的應用

摘要：文章介紹了CORS-RTK技術在城市數字地形測量中的應用，并以廣西城市數字地形測量為例，詳細說明了CORS-RTK技術在城市數字地形測量中的作業方法及所起的作用，其測量模式和測量速度、精度較以往的RTK測量都有很大的變革。

關鍵詞：CORS-RTK技術；數字地形測量；GPS系統

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0035-02

1 CORS-RTK概述

隨著全球衛星導航系統CNNS的發展和應用，基于多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）已成為城市CNNS應用的發展熱點之一。連續運行衛星定位服務綜合系統CORS由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。CORS系統可以定義為一個或若干個固定的、連續運行的GNSS（全球導航衛星系統）參考站，利用現代計算機、數據通信和互聯網（LAN/WAN）技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值（載波相位，偽距）、各種改正數、狀態信息以及其他有關GPS服務項目的系統。顯然CORS系統是集衛星定位技術、計算機網絡技術、數字通訊技術等高新科技于一體的多方位、深度結晶的產物。CORS系統目前已廣泛應用于國土測繪、城市規劃、氣象預報、車船導航等方面，是現代GPS的發展熱點之一。CORS系統的建立給測繪行業帶來了深刻的變革，通過作業實踐，CORS系統定位結果使得測區內的用戶能實時獲取亞厘米級的精度。CORS系統基于VRS技術，用戶無需架設參考站，省去了野外工作中的值守人員和架設參考站的時間，不需要再四處找控制點，降低了作業成本，提高了生產效率；擴大了作業半徑，網絡覆蓋范圍內能夠得到均等的精度。鑒于CORS系統巨大的應用前景，許多地方相繼投建，目前，廣西已經建成北部灣（廣西）經濟區CORS系統，并已經投入使用。

2 項目概況

北部灣測區（南區）1∶1000基礎地理信息數據生產測量任務，是廣西地方政府通過政府采由我局承接完成的廣西基礎測繪項目。測區跨度1∶1000地形圖約270幅，測區C級GPS點成果2個、D級GPS點成果4個、E級GPS點成果16個；測區高程控制成果為Ⅲ等水準附合與閉合線路6條，構成Ⅲ等水準網。

3 CORS-RTK在項目中的應用

北部灣（廣西）經濟區CORS系統已投入使用，在其作用范圍內，廣西CORS系統可以提供的功能主要有：可獲得亞厘米級精度的實時網絡RTK定位服務；事后差分數據處理，向用戶提供亞厘米級精度、長距離、三維基準傳遞服務；三維坐標轉換，為用戶提供范圍內任意坐標系統間的三維坐標轉換，結合廣西似大地水準面成果提供WGS84坐標系下GPS大地高轉換至1985國家高程基準下GPS正常高服務等。

鑒于北部灣（廣西）經濟區CORS系統能提供高精度的實時網絡RTK定位功能，我局率先將CGCS2000大地坐標框架作為數字地形測量的數學基礎，將CORS連續運行參考站下CORS-RTK測量新技術應用在城市數字地形測量中。

3.1 CORS-RTK測量內容

3.1.1 一、二級控制網情況：采用CORS連續運行參考站下CORS-RTK技術，沿道路網施測一、二級控制點；CORS-RTK施測的一、二級控制點的平面和高程取各測回中數作為最終結果。較常規一、二級導線點和圖根控制點施測方法，工作效率提高近20倍。

3.1.2 圖根控制測量情況：采用CORS連續運行參考站下CORS-RTK技術，執行相應的《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》（GH/T 2009-2010）和作業規定施測圖根控制點。

3.1.3 全野外數據采集工作情況：碎部測量使用CORS-RTK進行簡編碼全野外數據采集。

3.2 CORS-RTK測量過程

作業中，我們使用的測量儀器為天寶R8型雙頻GPS接收機和手簿，首先往接收機卡槽內放置好中國移動或聯通的（GSM、GPRS）數據卡，主機開機后，利用手簿，通過藍牙連上主機，打開測地通，進行內置GSM或GPRS設置，準備測量。為規范測量操作和保證測量精度，依據全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范（GH/T 2009-2010）5和6條規定，RTK必須在接收機已得到網絡固定解狀態下方可進行數據記錄，等待3s內仍不能獲得固定解的，應斷開數據鏈，重啟接收機再次進行初始化操作，還可以提高衛星截止角，選擇不同的多路徑效應消除模式進行測量，且測量次數要求為4次，每次觀測時間≥60s，各次觀測值之間的平面坐標較差≤4cm，觀測值取四次坐標值的算術平均值。

采用連續運行參考站下CORS-RTK（天寶R8）測量新技術，將CORS-RTK的高效、便捷、實時、快速的特點用于城市數字地形測量的全野外數據采集，均用簡編碼方式記錄數據，編碼與圖形的唯一對應性，在觀測條件適宜的情況下，只需大約4s的時間就可以獲得測站點的三維坐標。作業人員可獨自一人進入任何測點上開始厘米級精度的地物坐標采集，既減少外業作業人員的數量，又可提高野外數據采集的速度，縮短內業編輯成圖的時間，達到省人、省工、省時，從改進作業方法上提高工作效率。

3.3 精度檢核

3.3.1 一、二級控制點的精度檢測：使用全站儀對CORS-RTK施測的一、二級控制點進行光電測距導線檢測，施測了2條光電測距導線，共檢核一、二級控制點36個，檢查結果：平面最大較差3.8cm，高程最大較差4.9cm。完全達到規范的精度要求。

3.3.2 地形圖數據成果檢查：平面精度檢查抽取51幅地形圖作為自檢樣本，占檢測批19%，高程精度檢查抽取26幅地形圖作為自檢樣本，占檢測批10%，檢查結果：

地物點平面精度指標中誤差為±0.3m，限差為≤±0.6m，檢測最大值為0.051m，檢測中誤差為±0.023m。精度完全符合規范的精度要求。

地物點間距精度指標中誤差為±0.24m，限差為≤±0.48m，檢測最大值為0.098。精度完全符合規范的精度要求。

建筑區、平地地形圖高程精度指標中誤差為±0.15m，限差為≤±0.30m，檢測最大值為0.20m，檢測中誤差為±0.12m，其他地區地形圖高程精度指標中誤差為±0.50m，限差為≤±1.00m，檢測最大值為0.99m，檢測中誤差為±0.24m。精度完全符合規范的精度要求。

4 結語

通過使用CORS-RTK測量新技術，我們認為在城市數字地形測量中采用基于廣西北部灣經濟區CORS連續定位衛星服務系統的網絡RTK作業方法在國內處于領先水平，保證了作業數據精度的一致性及可靠性，具有以下的優點：

（1）覆蓋范圍大，使用方便。在大范圍的測繪項目中不需要考慮對已有成果的收集，增加了作業的范圍。

（2）提高測繪精度、速度與效率，降低測繪勞動強度和成本，節省各項測繪工程實施過程中約30%的控制測量費用。

（3）質量穩定、成果精度高。由于減少了已知點測量環節，全部成果保持了很高的一致性，成果質量穩定，提高了整體精度。

同時為減少誤差來源，實際在應用中還有以下兩點值得注意：

（1）流動站作業時應選擇較好的網絡接入方式，盡量選擇在電離層活動不太劇烈的時間段觀測（如廣西北部灣地區地處北回歸線附近，11∶30～14∶00電離層活動異常劇烈，應盡量避開這個時間段）。

（2）網絡RTK中，網絡的穩定是實時解算誤差模型的前提條件。因此，應盡量保證網絡RTK系統網絡的穩定性與實時性，以保證參考站與控制中心網絡的高速互聯與穩定，使各個參考站觀測數據得到充分利用。