CORS—RTK替代等級水準的可行性探究

李茂閣

摘 要：隨著現代數字通訊技術和信息處理技術的快速發展，以快速、實時、精準定位為特征的CORS技術逐漸被廣泛應用于工程勘察、地形測繪領域。盡管部分地區精化了區域似大地水準面，但與平面精度相比，CORS-RTK高程測繪精度仍較低。擬從GNSS高程擬合的原理出發，結合工程實例對CORS-RTK測繪精度進行了統計分析，以探究其替代等級水準的可行性。

關鍵詞：CORS-RTK；等級水準測量；高程測繪；GNSS基準站

中圖分類號：P224 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.069

連續運行參考站定位服務系統（Continuous Operational Reference System，CORS）利用現代通訊技術構建了GNSS基準站網絡，克服了傳統光學測繪對控制點通視要求較高的弊端，為區域測繪提供了統一的空間基準框架。在觀測、解算GNSS待測點高程時，多采用高程擬合形式。由于這一形式與區域似大地水準面模型的精度有密切的關系，因此精度難以統一。本文擬從GNSS高程擬合原理入手，結合某水利工程施工項目，探究CORS-RTK替代等級水準的可行性，并進行了相應的測量校差統計分析。

1 GNSS高程擬合原理

采用衛星定位技術觀測GNSS高程時，需要直接采集的數據為WGS-84空間坐標系統的大地坐標（B，L，H），即高程為橢球面法線至參考橢球面的大地高H84，而當前我國普遍采用1985國家高程基準，即重力線至似大地水準面的正常高H正常，這兩者的差為點位的高程異常ζ，其計算公式為ζ=H84-H正常.

對于高程異常ζ，通常以多項式曲面擬合方式求解，以測區周邊3個以上分布均勻的高等級GNSS點正常高為基礎，并用GNSS終端采集其相應的大地高H84.當殘差滿足最小二乘原理 ζ=min時，構建區域高程異常多項式曲面模型，然后利用待定點平面坐標（x，y）內插計算該點位的高程異常值，并歸算點位的正常高。

2 CORS-RTK測量原理

以現代通訊技術和數據處理技術為依托，構建覆蓋一定區域的GNSS參考站網。從其工作流程上分析，采用均勻分布、連續運行的參考站點接收空間衛星數據，并傳送至CORS系統的控制中心；經控制中心對觀測數據進行標準化處理后，構建電離層和對流層數據模型，以降低對觀測數據精度的影響。以VRS虛擬參考站技術為例，控制中心根據用戶終端所上傳的GGA概略坐標數據，在用戶附近內插建立虛擬參考站，并以RTCM或CMR數據形式，借助無線數據通訊模塊將該參考站的坐標修正數據傳輸至流動站終端，以差分定位的形式實現厘米級精度動態測量。

CORS-RTK雖克服了傳統GPS-RTK測量精度受基準站距離影響的弊端，但其精度受高程異常模型求解的影響較大。在定位相位差分時，根據流動站針對同一點位測回數n的差異，其高程測繪精度按下式求解：

. （1）

式（1）中：mH為點位大地高測量誤差；mζ為高程異常模型誤差；mi為儀器高量取誤差。

3 CORS-RTK高程精度分析

現有某水利工程施工項目，其沿線長16 km。為滿足工程設計需求，擬布設四等水準點10個，已知測區周邊含C級GPS點4個，并于2015年經高程控制網二等水準聯測平差，點位保存完好。現有1∶10 000比例尺地形圖，用于等級水準點設計和布設。同時，為了探究CORS-RTK水準測量結果的精度，首先采用SDCORS觀測技術采集水準點數據，然后選取臨近原C級點的3個新水準點，利用Trimble Dini03電子水準儀進行閉合環線聯測，以客觀評價觀測精度。

采用CORS-RTK水準測量前，利用移動站終端鏈接入CORS服務器，然后采集覆蓋水利工程沿線的4個GNSS等級控制點。經布爾莎七參數求解得出，坐標系統模型轉換殘差較小。在測量待測點水準高程時，為保證高程的測量精度，規定上、下午各采集一次水準點，每次時長30 s。當測回間差距小于1 cm時，取其均值作為CORS-RTK測繪均值。另外，為探究CORS-RTK高程測量精度，按照二等水準精度聯測臨近C級點的CK02、CK07、CK10三點，并與CORS-RTK測繪結果進行對比、分析。校差統計如表1所示。

經Dini03水準儀聯測檢驗，CORS-RTK測量精度可靠，點位內符合精度較高，按照《國家三、四等水準測量規范》相關指標，滿足測段往返高差不符值在-20 ～20 的范圍內，全中誤差不大于10 mm/km的要求，在轉換參數求解良好的條件下，可以替代傳統四等水準的光學測繪。

4 結束語

CORS定位服務系統為區域測繪提供了統一的空間參考框架。無縫、實時、高精度測繪網絡的構建極大地提升了傳統地形測量、控制網布設的作業效率和質量。本文以水準點布設為例，結合工程實踐，探究了CORS-RTK替代等級水準的可行性，以期為相關測繪工作提供一定的參考。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕