河南省地質(zhì)CORS運(yùn)行測(cè)試與分析

王金娜 王軍見 王艷艷

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

河南省地質(zhì)CORS運(yùn)行測(cè)試與分析

王金娜 王軍見 王艷艷

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

介紹了河南省地質(zhì)CORS系統(tǒng)首期運(yùn)行中的測(cè)試方案，分析了系統(tǒng)在RTK定位精度、可用性和初始化時(shí)間等方面的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明：其各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，系統(tǒng)精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為河南省地質(zhì)CORS系統(tǒng)正常運(yùn)行提供了有力保障。

地質(zhì)，CORS，測(cè)試，運(yùn)行

河南省地質(zhì)CORS是GNSS，INTERNET和通信技術(shù)的有機(jī)融合，把分布在全省范圍內(nèi)的永久性全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱GNSS)基準(zhǔn)站連接起來，構(gòu)成了新一代網(wǎng)絡(luò)化的地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由GPS基準(zhǔn)站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、用戶應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)等組成，是連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CORS)技術(shù)與地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域的突破性結(jié)合，是空間技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代衛(wèi)星測(cè)地技術(shù)等多種技術(shù)集成的有機(jī)體系。系統(tǒng)成果主要建立了省級(jí)地質(zhì)信息采集高精度參考框架，引入高精度起算點(diǎn)(全球跟蹤站)，采用精密數(shù)據(jù)處理軟件聯(lián)合解算基線，以國(guó)內(nèi)4個(gè)IGS站作為強(qiáng)約束，確定所有參考站CGCS2000基準(zhǔn)下的坐標(biāo)，平面精度優(yōu)于1 cm；為適應(yīng)地質(zhì)工作需要，采用“七參數(shù)”法，建立了多種坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模型，參考站平面精度優(yōu)于1 cm，GPS控制點(diǎn)位相對(duì)精度優(yōu)于0.2 cm，實(shí)現(xiàn)了野外地質(zhì)工作的快速定位與導(dǎo)航，確保了各個(gè)時(shí)期地質(zhì)信息數(shù)據(jù)成果的可用性和連續(xù)性。填補(bǔ)了地質(zhì)勘查信息采集領(lǐng)域的多項(xiàng)空白。

河南省地質(zhì)CORS精度測(cè)試至關(guān)重要，它直接關(guān)系到系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能否提供精確、實(shí)時(shí)的定位信息，關(guān)系到河南省地質(zhì)工作主流程信息化進(jìn)展程度。通過對(duì)河南省地質(zhì)CORS應(yīng)用性能各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，得出目前系統(tǒng)性能、流動(dòng)站用戶接收機(jī)兼容性、用戶的定位初始化時(shí)間和定位精度，客觀評(píng)價(jià)河南省地質(zhì)CORS各種技術(shù)指標(biāo)水平，總結(jié)系統(tǒng)成功和不足之處。

1 測(cè)試內(nèi)容與方法

1.1 測(cè)試內(nèi)容

河南省地質(zhì)CORS精度測(cè)試內(nèi)容主要包括動(dòng)態(tài)定位測(cè)試、靜態(tài)定位測(cè)試、時(shí)間可用性及可靠性測(cè)試、系統(tǒng)功能測(cè)試等。

2)時(shí)間可用性：針對(duì)系統(tǒng)提供的RTK實(shí)時(shí)定位服務(wù)，可分為全天可用性和全年可用性，后者可通過前者統(tǒng)計(jì)得到。

3)空間可用性：用戶能夠得到RTK固定解的區(qū)域范圍。

4)系統(tǒng)可靠性：在獲得固定定位解的條件下，符合精度指標(biāo)的樣本與觀測(cè)樣本總數(shù)的比值要符合要求(95%)。

5)定位服務(wù)時(shí)效性：實(shí)時(shí)定位所需的初始化時(shí)間。

1.2 測(cè)試方法

本次測(cè)試采取動(dòng)態(tài)、靜態(tài)相結(jié)合的方法，點(diǎn)位以GPS A，B，C，D級(jí)點(diǎn)為主，全省均勻選取105個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)試；時(shí)間可用性測(cè)試以5秒采樣率采集RTK固定解，連續(xù)進(jìn)行24 h的數(shù)據(jù)采集；選取目前國(guó)內(nèi)常用GPS接收機(jī)(天寶、徠卡、拓普康、南方、華測(cè)、中海達(dá)等)，測(cè)試系統(tǒng)兼容性。

生1：大約450顆；生2：大約380顆；生3：我覺得它特別多，我也估計(jì)不了……師：有辦法知道它有多少顆嗎？生4：數(shù)一數(shù)。師：一顆一顆地?cái)?shù)嗎？生考慮一會(huì)，提出：這些幸運(yùn)星太多了，一顆一顆數(shù)耽誤我們上課的時(shí)間。師：如何較快地?cái)?shù)出這么多的幸運(yùn)星？我為每一組都準(zhǔn)備了一份與我同樣多的幸運(yùn)星，不同的是，你們的每10顆裝了一袋。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析方法

本次測(cè)試的坐標(biāo)系統(tǒng)采用WGS-84，平面坐標(biāo)的精度評(píng)定通過坐標(biāo)七參數(shù)轉(zhuǎn)換的西安80坐標(biāo)比較進(jìn)行，以WGS坐標(biāo)的大地高比較值代替高程方向的比較值。

2.1 RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)?nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)方法

計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)單次初始化測(cè)得30個(gè)歷元值的平均值，將4次初始化后30個(gè)歷元值的平均值再求出點(diǎn)位平均值，4次平均值與點(diǎn)位平均值求差然后得到4個(gè)差值，并對(duì)差值在不同區(qū)間的概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)根據(jù)式(1)分別計(jì)算系統(tǒng)B，L，H方向的內(nèi)符合精度：

(1)

其中，n為測(cè)量值總數(shù)，即剔除粗差后全部RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量值總數(shù)；ΔX為測(cè)點(diǎn)測(cè)試值與相應(yīng)測(cè)試平均值X方向的差值；MXx為系統(tǒng)X方向內(nèi)符合精度，反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位的穩(wěn)定性。

2.2 RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量外符合精度統(tǒng)計(jì)方法

將網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量值與已知的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，即可得出各測(cè)點(diǎn)的外符合性分布情況，最后再根據(jù)式(2)計(jì)算系統(tǒng)在X，Y，H方向的外符合精度。

(2)

其中，N為測(cè)試點(diǎn)數(shù)；θ為測(cè)試點(diǎn)坐標(biāo)值與已知值之差；τ為系統(tǒng)外符合精度，反映系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確性。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 系統(tǒng)精度測(cè)試

1)系統(tǒng)內(nèi)符合精度測(cè)試見圖1。

X：0.007 8 m；Y：0.006 1 m；平面：0.010 0 m；H：0.020 7 m。

2)系統(tǒng)外符合精度測(cè)試見圖2。

X：0.012 8 m；Y：0.011 5 m；平面：0.017 6 m；H：0.053 5 m。

3)系統(tǒng)靜態(tài)精度測(cè)試。

在全省范圍內(nèi)均勻選取了10個(gè)A，B級(jí)點(diǎn)，與基準(zhǔn)站同步觀測(cè)2 h(見表1)。

靜態(tài)定位的精度穩(wěn)定可靠，達(dá)到了技術(shù)設(shè)計(jì)的要求。

4)系統(tǒng)時(shí)間可用性及可靠性精度測(cè)試。

選取鄭州、洛陽、南陽、商丘、信陽等5個(gè)地點(diǎn)測(cè)試，以5 s間隔采集RTK固定解，連續(xù)進(jìn)行24 h以上的數(shù)據(jù)采集，可用性均在95%以上(見表2)。

3.2 系統(tǒng)時(shí)效性、兼容性精度測(cè)試

1)定位時(shí)效性測(cè)試。記錄每次初始化時(shí)間，均為固定解，各類型儀器初始化時(shí)間絕大部分在20 s以內(nèi)。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)定位時(shí)效性良好。2)設(shè)備兼容性測(cè)試。每個(gè)點(diǎn)位選擇不同廠商儀器測(cè)試，取平均值和已知值進(jìn)行比較。測(cè)試結(jié)果表明，平面差值、大地高方向差值均在兩倍誤差之內(nèi)，本系統(tǒng)兼容性良好(見表3)。

表2 系統(tǒng)時(shí)間可用性及可靠性精度測(cè)試結(jié)果

表3 設(shè)備兼容性測(cè)試結(jié)果表

3.3 系統(tǒng)性能測(cè)試

1)系統(tǒng)連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行能力測(cè)試。連續(xù)兩天的靜態(tài)數(shù)據(jù)采用TEQC進(jìn)行處理分析，原始數(shù)據(jù)文件-RINEX文件數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，GPS Net軟件運(yùn)行正常。通過分析軟件日志、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)日志，確認(rèn)整個(gè)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能夠連續(xù)、自動(dòng)運(yùn)行、參考站設(shè)備無任何異常，網(wǎng)絡(luò)解算正常。2)站點(diǎn)衛(wèi)星接收情況測(cè)試。在開機(jī)極短的時(shí)間內(nèi)捕獲到所有可見衛(wèi)星，獲取無與倫比的衛(wèi)星信噪比，且有效抑制了多路徑影響，可接收GPS 和GLONASS 兩種衛(wèi)星信號(hào)。3)系統(tǒng)性能測(cè)試。系統(tǒng)性能測(cè)試主要包括遠(yuǎn)程管理功能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)解算測(cè)試、用戶管理測(cè)試、產(chǎn)品格式兼容測(cè)試。

4 結(jié)語

經(jīng)測(cè)試分析：河南省地質(zhì)CORS作業(yè)覆蓋整個(gè)河南省域約16.7萬km2，網(wǎng)外30 km仍能快速得到固定解，優(yōu)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)；內(nèi)符合平面精度為0.010 1 m，外符合平面精度為0.018 7 m，系統(tǒng)內(nèi)、外符合精度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可用性指標(biāo)最低為95.26%，初始化時(shí)間小于20 s。系統(tǒng)服務(wù)器、UPS、交換機(jī)等性能均優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為河南省地質(zhì)CORS系統(tǒng)投入運(yùn)行提供了有力保障。

[1] 李芳芳，遠(yuǎn)順立，王金娜，等.河南省地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)方案[Z].2008.

[2] 王軍見，吳孔軍，遠(yuǎn)順立.基于CORS的地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2008(15)：41-42.

[3] 王軍見，遠(yuǎn)順立，吳孔軍，等.河南省GPS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)的設(shè)計(jì)[J].地礦測(cè)繪,2008(4):40-42.

[4] 遠(yuǎn)順立，宋會(huì)傳，王金娜，等.河南省地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)鑒定材料[Z].2011.

Geology of Henan province CORS operation testing and analysis

WANG Jin-na WANG Jun-jian WANG Yan-yan

(SurveyandMappingGeographicInformationInstitute,HenanGeologyandMineralExplorationandDevelopmentBureau,Zhengzhou450006,China)

This paper introduces the geology of Henan province CORS system first running test scheme， analysis of the system in the RTK positioning precision, availability and initialization time and other aspects of the test results. The results show that： the various test results are superior to that of design index. The precision of the system is high, the operation is stable and reliable. For the normal operation of Henan province geological CORS system provides a powerful guarantee.

geological, CORS, test, operation

1009-6825(2014)17-0091-02

2014-04-03

王金娜(1980- )，女，碩士，工程師； 王軍見(1976- )，男，碩士，高級(jí)工程師； 王艷艷(1984- )，女，碩士，工程師

P228

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