邊緣地區CORS-RTK測量精度改進方法探討

熊忠招，趙春林，曹 源，鄒世鋒

（1.湖北省國土測繪院，湖北 武漢 430010；2.枝江市國土資源局，湖北 枝江 443200）

邊緣地區CORS-RTK測量精度改進方法探討

熊忠招1，趙春林2，曹 源1，鄒世鋒1

（1.湖北省國土測繪院，湖北 武漢 430010；2.枝江市國土資源局，湖北 枝江 443200）

由于CORS基準站在山區或省級界線交界邊緣布設不均勻，導致CORS系統下RTK測量精度受到較大影響，不能滿足高精度工程測量的需要。基于此，提出了CORS RTK測量轉換參數改正方法，以滿足高精度工程測量的需要。

CORS；邊緣地區；RTK參數；求解方法；精度

隨著計算機網絡、通信技術和衛星定位技術的快速發展，連續運行衛星定位服務系統（CORS）成為全球衛星定位導航系統（GNSS）發展和研究的熱點，國家、省、市（縣）、部門陸續建立了專門的CORS系統[1]。CORS技術被廣泛應用于城市規劃、國土測繪、地籍管理、城鄉建設、環境監測、防災減災、交通監控、礦山測量等方面，在國家信息化和現代化建設中發揮了重要作用[2]。基于GNSS的CORS能實時、快速、高精度地獲取空間數據和地理特征，大大降低了測繪勞動強度和成本，提高了工作效率。

CORS系統由基準站網、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5個部分組成。各基準站與監控分析中心之間通過數據傳輸系統連接，形成專用網絡。基準站網由范圍內均勻分布的基準站組成，負責采集GPS衛星觀測數據并輸送至數據處理中心，再通過數據傳輸系統發送給流動站（用戶）[3]。可見，觀測時基準站采用數據的好壞直接影響流動站測量數據的精度。本文主要探討在山區或基準站分布不均勻的地區，如何提高用戶測量數據精度的問題。

1 邊緣地區RTK測量精度的影響因素

邊緣地區主要指山區和省界位置，CORS基準站在該區域內分布距離較遠。RTK測量時，相關的誤差影響主要有CORS基準站間距、高斯投影長度變形值、CORS基準站測量誤差、衛星星歷誤差、衛星鐘差及相對論效應，以及與信號傳播有關的電離層折射延遲、對流層折射誤差、多路徑誤差等[4-5]。

1）CORS基準站間距直接影響流動站RTK測量的精度，雖可通過虛擬參考站（VRS）技術改進，但仍會隨基準站間距的增大而增大。RTK的精度通常用固定誤差和比例誤差來表示，即10mm+1ppm×D（D的單位為km）。現實中環境是千變萬化的，各種影響因素特別是與電離層延遲、對流層延遲和衛星軌道有關的影響，引起了與距離有關的誤差，從而限制了流動站的可解算整周模糊度的作業范圍[6]。

2）CORS基準站測量誤差是影響RTK測量定位精度最重要的因素[7-8]。CORS基準站相當于傳統測量中的控制基準，控制點的誤差決定了整個測量作業的精度水平，誤差服從由高級到低級的測量原則。在使用CORS進行網絡RTK測量時，CORS基準站便成為測量控制點，對整個區域進行坐標基準的控制，因此CORS基準站測量誤差直接影響了RTK測量的精度。

3）CORS基準站誤差雖然包括與GPS衛星有關的衛星星歷誤差、衛星鐘差及相對論效應，與信號傳播有關的電離層折射延遲、對流層折射誤差以及多路徑誤差，與GPS接收機有關的接收機鐘差、接收機位置誤差等；但CORS系統提供的差分改正信息是通過多個基準站的觀測資料有效組合而得到的，所以它可以有效地削弱電離層折射誤差、對流層折射誤差和衛星軌道誤差的影響，即使距離達到100 km也能很快確定整周未知數，并實現cm級的快速定位。

2 邊緣地區CORS測量改正方法

由于CORS基準站建設成本較高，所以在山區地形起伏較大區域或省級界線交界處布設較少且不均勻，以致于CORS系統下RTK測量精度不能滿足高精度工程測量[9]。邊緣地區CORS測量改正方法首先通過區域CORS系統或省級CORS系統檢測國家控制點或靜態控制點，若控制點誤差較大，則通過適當的CORS基準站聯測國家控制點或地方控制點，再進行坐標轉換，從而建立新的模型以提高區域轉換精度，見圖1。

圖1 邊緣地區CORS測量改正方法流程圖

3 實例驗證

3.1 研究區概況

選取某縣城周邊為研究區，該區域與多省交界，北部為山區，包含國家B、C級GPS控制點7個，但分布不均勻，北邊很少，平均邊長約為15 km；縣城有一個CORS基準站，距離北部、南部邊緣約為40 km，東西部邊緣約為20 km，見圖2。

圖2 CORS基準站與國家控制點分布圖

3.2 改正前成果比較

利用CORS系統，對研究區進行實驗，檢測了6 個國家B、C級GPS網點，采用一級GPS RTK測量精度，檢測結果詳見表1。由表1可知，高程符合要求，平面坐標CORS RTK測量成果與國家GPS網點測量成果約有11cm的偏差，超出規范規定7cm的要求，其中?X均在+4 cm左右，?Y均在-10 cm左右，為系統差。成果較差超限的原因為受地形和控制范圍限制，在邊緣地區誤差較大。

表1 實驗區CORS-RTK方法檢測已知點成果較差/m

3.3 改正后的成果分析

利用在國家B、C級GPS網點上CORS-RTK測得的CGCS2000坐標和大地高與已知點的（1980 西安坐標系）坐標和正常高，采用三維空間坐標轉換程序進行七參數計算，將已知點范圍內的CORS-RTK方法一級點測量成果轉換為國家GPS成果。平面坐標轉換殘差情況為：實驗區重合點兩套成果之間的平面坐標轉換殘差最大為-1．7 cm，小于2 cm；高程最大值為3．5 cm，小于4 cm，符合CH/T 2009-2010《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》規定的要求。

4 結 語

隨著科技的快速發展，數據更新速度也不斷加快，CORS系統的作用也越來越突出，已成為地理數字化、信息化、智慧化的重要組成部分。CORS系統的自動化程度高，無需每次架設基準站，可自動實現多種測繪功能，極大地減少了輔助測量的工作量和人為誤差，保證了作業精度；但在邊緣地區的精度往往受CORS基準站信號、距離等影響，可結合實際情況采用適當方法來提高測量精度和工作效率。

[1] 蔡成輝,劉立龍,黎峻宇,等．CORS定位精度的可靠性研究[J]．地理空間信息,2014,12(6):73-75

[2] 柳云龍．試論CORS在工程測量中的應用及發展[J]．科技資訊,2015,13(31):14

[3] 魏忠,楊華先,修延霞．湖北省內已建CORS參考站整合問題的思考[J]．地理空間信息,2011,9(6):15-16

[4] 盧輝．CORS系統下RTK作業誤差影響分析[J]．測繪標準化,2010,26(2):26-28

[5] 汪偉,馬華山,史廷玉,等．基于CORS的單基站RTK點位檢校與精度評定[J]．測繪通報,2013(11):52-54

[6] 謝建濤．VRS改正數算法研究及精度分析[D]．鄭州:信息工程大學,2013

[7] 丁健．CORS系統穩定性與精度測試研究[D]．合肥:合肥工業大學,2014

[8] 陳昇．CORS站系統定位精度分析及檢測方法的研究[D]．昆明:昆明理工大學,2011

[9] 胡昌華,陳志揚,鄭炎兵．基于CORS的GPS工程控制網的高精度正常高獲取方法的探討[J]．北京測繪,2011(1):55-56

P228

B

1672-4623（2017）01-0085-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.01.026

熊忠招，高級工程師，主要從事基礎測繪生產技術和管理工作。

2016-06-14。