單基準CORS系統的建立及精度分析

袁偉

摘要：本文對單基準CORS站建設中的主要問題進行了論述，并對單基準CORS系統性能進行了測試，提出了單基準CORS系統在當前發展中的應用方向。

關鍵詞：單基準CORS系統；RTK；選址測試；精度測試

1.前言

CORS系統通過連續運行的固定參考站獲取衛星觀測數據，通過數據處理自動地向用戶發布不同類型的GPS原始數據和改正數據，用戶即可實現高精度的快速的或事后的導航定位。單基準CORS系統技術成熟、建設成本低，在一定范圍內具有和網絡CORS系統相同的功能。本文對單基準CORS站建設中的基準站選址、精度評定等方面進行闡述，以期為如何建設和發展單基準站提供新的思路。

2.單基準站CORS系統建設

單基準CORS系統是CORS系統的一種因地制宜的簡化，它由一臺永久性連續運行參考站，一臺負責處理數據和控制系統的計算機服務器及用戶接收機組成。系統通過參考站連續運行獲取大量觀測數據，用戶可以通過GPRS/CDMA上網登陸到服務器獲取數據處理中心的改正數據，進行測量或定位；或者事后在參考站軟件上下載數據進行處理。由于受到GPS誤差源的影響，差分信號的質量與參考站所獲取的信號質量有很大關系。因此，站址選擇通常是建立單基準CORS站所面臨的一個重要問題。

2.1初步選址

考慮到多方因素，站址初步選擇在城區附近，周圍建筑物密集，高層建筑物較多，對單基準CORS站的建設帶來一定挑戰。為了減弱信號源誤差的影響，盡量提高觀測數據的質量，我們采用了在建筑物頂部建站的形式?；鶞收居^測墩設置在某18層大樓頂部，周圍無高壓線、無線電發射塔等電磁干擾物；同時能夠有效避開了大部分高層建筑物，10°高度角以上的衛星信號基本無干擾；并且建筑物頂部具有良好的防雷設施和CORS站相連。在距離觀測墩小于15m的16樓設置無人值守主機控制室，數據處理和發射的服務器使用UPS電源能夠滿足在斷電24小時的情況下持續供電，同時提供穩定的公共通信網絡接入點。

2.2站址測試

實地測試時，在建筑物頂部站址上架設大地型扼流圈天線，并與CORS主機相連，使用系統自帶的NovAtel CDU軟件測試觀測瞬間GPS衛星信號結構和觀測質量，衛星幾何分布程度較好，信噪比比值較高（信噪比<35比較差，>35中等，>45很好），說明衛星信號質量良好，PDOP精度較好，滿足設站要求。

為了進一步分析信號質量，以30秒的采集間隔觀測24小時，將靜態數據轉成RINEX標準數據格式，利用Leica GNSS QC軟件對基站的靜態數據進行分析并對其周跳、多路徑、數據完整性、數據連續性進行判斷，來具體確定周邊環境對基站天線是否有干擾。QC軟件檢測結果顯示，數據觀測質量的各項指標全部通過，結合NOVATEL CDU軟件衛星信號信噪比分析結果，證明該點位周邊的環境基本無干擾，適合建站。

3.性能測試

CORS系統建設完成后，對系統精度及穩定性等性能進行了評價測試，測試發現，系統連續24h正常運行，通過連接流動站觀測獲得固定解時間均小于2min，在一周后進行了精度和距離等的測試。

3.1精度測試

精度測試區域選擇在距基站約8km的地方，利用已布設的15個獨立坐標系控制點。根據測試當天根據星歷預報，當衛星截止高度角為15°時，有效衛星數為8個，PDOP值為4。利用6臺勵精LGN200 GPS接收機對獨立坐標系控制點與城市CGCS2000控制點坐標聯測，獲取15個控制點在城市坐標下的三維坐標，根據《全球定位系統城市測量技術規程（CJJT73-2010）》的要求，控制網最弱點點位中誤差和最弱邊相對中誤差均達到了四等GPS控制網的精度要求。

靜態測量完成后，利用單基準站CORS-RTK系統作業，選擇兩個校正點，并選擇第三個點作為檢核點，x、y、z三個方向誤差均小于3mm，點校正滿足要求。RTK外業測量采取3次所測的平均值為結果值，測試結果與靜態結果的差值見表1。

通過對CORS-RTK測量的坐標與靜態測量結果的比較分析，可以得出相對誤差最大值為36mm，最小值為44mm，均方根誤差。這一精度能夠滿足相關專業的導線測量、圖根控制、大比例尺數字化測圖和施工放樣的精度要求。

3.2距離測試

在距基準站約31km的某建筑物基坑變形監測測區的坐標進行測試，根據3個已知點坐標進行七參數轉換后進行點位測量，從開機到產生固定解的時間小于2min。對其中6個點進行測量，并記錄其坐標值，同時使用全站儀進行多次觀測，經對比發現其中最大外符合精度為00423m，最小外符合精度為00068m，由此證明此單基準站在30km內滿足相關精度要求，可正常作業。

4.結束語

通過對該單基準CORS站選址建設、性能測試及應用，發現各項結果滿足相關規范和工程實際需求，單基準CORS系統可替代傳統RTK技術進行作業，它可為半徑在30km以內的區域提供不間斷服務，系統性能穩定，精度較高，具有較強的可行性。單基準站CORS系統適用于小區域固定性或常年周期性的測量工作，這集中體現在教學科研、大型工程建設、永久性建筑物變形監測等項目中。其具有投入少，建設快，可隨時并入多網絡CORS系統的特點，這是在CORS系統發展不完善地區不可或缺的補充力量和技術支撐。

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