FJCORS在控制測量中的應用

劉順焰

(福建省國土測繪院，福建廈門 361012)

1 前言

現代測量所要求的是全自動、全天候、全時域、全方位的連續測量體系［1］，GPS動態測量技術已經成功應用于諸多動態測量領域。隨著RTK技術(Real Time Kinematics)特別是新的RTK技術“CORS”的出現和應用，更是大大提高了測繪的工作效率，降低了勞動強度和生產成本。本文通過實例介紹FJCORS在福建省某地區村莊規劃編制地形圖測繪工程中的應用，將測量成果與已知點進行對比并分析其精度，檢核成果可靠性，最后說明了CORS技術應用的優缺點。

2 FJCORS系統概況

連續運行衛星定位服務綜合系統(CORS)，即一個或若干個固定的、連續運行的GPS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［2］。福建省連續運行衛星定位服務系統(FJCORS)就是基于CORS技術在福建省建設的連續運行衛星定位服務綜合系統，該系統建立了FJCORS系統框架網和基準網，其中框架網由71個參考站與4個IGS站點構成;基準網由71個參考站與省內及周邊12個CGCS2000網點組成。通過與省內各級大地控制網和似大地水準面精化相結合，構成提供精密定位服務的三維基準。為福建省的大地測量、國土測繪、城市規劃等應用提供高精度、高效率、高覆蓋率的全球導航衛星系統綜合信息服務。

3 工程概況

為了加快福建省村莊規劃編制，推進新農村建設步伐，滿足新農村建設急需的村居規劃建設和城鎮村莊地籍調查工作用圖的需求，福建省測繪地理信息局于2011年～2012年先后組織實施了兩期的全省村莊規劃編制地形圖測繪任務。由于該測繪項目的測區分散，作業面很廣，臨近村莊之間相距較遠，個別測區相對獨立，交通非常不便。如果采用GPS靜態觀測進行控制測量，工期長，效率低，費用高，不利于測繪工作的開展。因此，為了提高工作效率，結合項目的實際情況，一級GPS控制點采用FJCORS進行觀測，取得了良好的經濟效益。通過實地檢驗，各項精度指標均滿足技術要求。

4 基于FJCORS控制測量

4.1 準備工作

收集工程項目周邊已有的C級 GPS點0035、074P、075P、098P、076P 五個，所選參考點分布均勻，能控制整個測區，校正點數據見表1(涉及數據泄密，此處省略轉換參數的整數用“*”表示)。

校正點數據資料 表1

4.2 外業觀測方法與主要技術要求

(1)網絡RTK測量流動站在CORS網的有效服務區域內進行，并實現數據與服務控制中心的通訊。

(2)觀測開始前對儀器進行初始化，并得到固定解，當長時間不能獲得固定解時，斷開通信鏈路，再次進行初始化操作。

(3)每次觀測之間流動站重新初始化。

(4)作業過程中，如出現衛星信號失鎖，重新初始化，并經重合點測量檢測合格后繼續作業。

(5)每次作業開始與結束前，均進行2個已知點的檢核。

(6)截止高度角15°以上，衛星數6顆以上。

(7)PDOP值小于6。

(8)測量手簿設置控制點的單次觀測的平面收斂精度應≤±2 cm，高程收斂值應≤±3 cm。

(9)網絡RTK測量流動站觀測時采用三腳架對中、整平，每次觀測歷元數應大于20個，每個點位各觀測4次，平面坐標較差≤±4 cm和高程較差≤±6cm滿足要求后，取平均值作為最終結果。

5 一級點精度比較與分析

為了檢驗FJCORS系統網絡RTK布設測區一級點的精度，在測區附近選取一些具有代表性的D級GPS已知點進行檢核，在相同技術與手段下進行復測以及常規測量檢核方法，對一級點測量成果進行精度分析與評定。

5.1 與D級GPS點成果的比較

在控制測量過程中，每天觀測前與結束前選擇附近兩個已知的D級GPS點進行多次網絡RTK測量，將得到該點坐標和高程與已知點數據進行比較，其中對8個已知點其中的5個檢核數據比較如表2所示(涉及數據保密，此處坐標數據整數部分只留到5位數，點號也做相應改動)。

在D級GPS點上檢核數據 表2

通過對被檢核的8個點與已知點進行比較計算得出，兩組平面坐標觀測值最大點位差值為 2.3 cm，最小點位差值為 1.4 cm，均小于 4 cm;兩組高程最大差值為 3.3 cm，最小差值為 1.6 cm，均小于 6.0 cm，所檢核平面坐標和高程精度均滿足規范要求。

5.2 復測一級點的成果比較

在完成工程項目控制測量后，為了確保成果質量，采取外業抽樣復測。對總點數的30%進行復測，復測點均勻分布在作業區內。將復測點的坐標和高程與原測量點數據進行比較，其中對26個復測點其中的8個檢核數據比較如表3所示(涉及數據泄密，此處坐標數據整數部分只留到5位數，點號也做相應改動)。并計算檢測點的平面點位中誤差和高程中誤差，公式為:

式中:MP—檢核點的平面點位中誤差(cm);

dP—檢核點兩次測量平面點位的差值(cm);

N—檢測點個數;

MH—檢核點高程中誤差(cm);

dH—檢核點兩次測量高程的差值(cm)。

復測檢核數據 表3

續表3

從表3可以看出，檢測點數:26個點;最大差值3.6 cm，最小差值 1.3 cm，平面點位中誤差MP:±1.9 cm;兩次檢核高程中誤差MH:2.6 cm。檢核平面坐標和高程精度均滿足規范要求。

5.3 采用常規測量的成果比較

為了檢核控制點之間的相對精度，通過對控制點的平面相對邊長和高差進行檢核，采用全站儀進行往返觀測邊長和高差，然后根據檢核的結果進行精度分析。

常規測量檢核數據 表4

從表4可以看出，邊長相對中誤差最大為 1/21100，小于 1/20000規范規定要求;高差最大差值為 3.8 cm，最小差值為 1.9 cm，小于 9.0 cm規范規定要求。

5.4 結果分析

通過對FJCORS測量一級點檢核的精度統計分析，可以看出采用FJCORS測量的點位平面誤差均在4.0 cm以內，高程誤差均在 6.0 cm以內，能夠滿足測量精度要求，能夠應用于實際生產中。

6 結語

與傳統的靜態GPS和動態RTK相比，CORS的主要優勢有:

(1)CORS基站的性能較好，可覆蓋范圍更大，因此作業范圍更廣。

(2)CORS基站相對穩定，誤差不累積，因此測繪成果統一、精度分布均勻。

(3)CORS只需單機作業，測繪成果相對獨立，不會因為他機的因素影響觀測成果。

(4)CORS實時提供測繪數據，省去RTK基站設置和校正的工序，極大地提高了工作效率。

FJCORS已經向社會各界提供免費試用。采用該系統進行控制測量，在提高工作效率的同時也為測繪行業帶來了更高的經濟效益，在其他行業領域也有著廣泛的應用。當然，雖然CORS在諸多方面的優勢，但也存在精度不確定性的因素，為了保證測量精度，應盡可能地均勻分布復測一定數量的控制點，對所有可通視的控制點還應該采用全站儀對相對誤差進行檢測，從而保證測量數據精度的可靠性。

［1］孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測量學基礎［M］.武漢:武漢大學出版社，2001.

［2］過靜珺，王麗，張鵬.國內外連續運行基準站網新進展和應用展望［J］.全球定位系統，2008(1):1～5.

［3］CJJ/T 73－2010.衛星定位城市測量技術規范［S］.

［4］黃勇軍.CORS系統在城市工程建設中的應用［J］.地理空間信息，2010，8(2):60～62 .

［5］GB/T18314－2009.全球定位系統(GPS)測量規范［S］.

［6］丁玉平，許友清.區域CORS系統的定位精度分析［J］.測繪通報，2011(3):86～87.

［7］鐘向紅，劉文建.網絡RTK在5″控制測量中的應用分析［J］.測繪通報，2010(6):34～35.

［8］祁芳，劉暉.GRPS技術在CORS系統中的應用［J］.全球定位系統，2003(1):37～40.