桂林北斗地基增強系統精度評定及穩定性分析

周淼，方輝

(桂林市測繪研究院，廣西 桂林 541100)

1 引 言

我國的北斗衛星系統(BDS)是繼美國的GPS和俄羅斯的GLONASS后又一個成熟的衛星導航系統，它能夠提供高精度、高可靠的定位、導航以及授時服務，并獨具短報文通信功能[1]。目前，我國多省市開始建立或完善包含BDS的CORS網，以此來滿足專業測繪、城市規劃等方面的需求[2]。重慶、江蘇、廣東、天津、深圳等地區陸續完成了北斗地基增強系統的建設，其精度和可靠性都得到了驗證，對各地區的建設起到了很好的推動作用[3]。與傳統RTK技術相比，CORS具有效作業范圍更大、定位精度高等優點，利用CORS可以開展全天候、多天時、多用途的廣泛服務，大大提高了空間基礎數據的利用率[4～7]。為了滿足本地區對高精度實時定位的需求，桂林市測繪研究院建立了一個基于BDS、GPS、GLONASS等多模的全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)的桂林市北斗衛星地基增強系統(簡稱GLCORS)。本文對建立的GLCORS進行了精度評定和穩定性分析，以確定GLCORS適用性，確保能為用戶提供高精度、高質量的實時定位服務。

2 GLCORS簡介

GLCORS南北最長距離為48.7 km，東西最長距離為 39.3 km，由5個基準站組成，網內覆蓋總面積約 2 000 km2，其覆蓋范圍基本滿足了城市建設在桂林市主城區及周邊區域的要求。GLCORS的基站布設及基線長度信息如圖1所示：

圖1 GLCORS基準站布設圖

3 GLCORS整體精度評定及穩定性分析

3.1 GLCORS整體精度評定

GLCORS檢核點主要由網內66個已知C級點和二等水準點組成。檢核時，在獲得穩定固定解狀態下，每次平滑30秒，每個已知點上午和下午各測一次，每次測3個測回，取上午和下午均值為最終觀測成果。每個測回結束，主機斷電關機重啟。GLCORS檢核的內符合精度和外符合精度如表1所示。

GLCORS內外符合精度表 表1

由表1可以知道，內符合精度優于外符合精度。平面設計外符合精度為 3 cm，檢核外符合精度優于 2 cm；高程設計外符合精度為 5 cm，檢核高程外符合精度優于 2.5 cm。由以上可知，GLCORS內外符合精度較高，平面精度優于高程精度，達到了設計要求。

3.2 GLCORS穩定性分析

為了分析GLCORS的穩定性，選取某一固定點，在該點上連續觀測24個小時，采樣間隔設為1秒。實際觀測歷元數 85 064個，理論觀測歷元數 86 400個，數據可用率為98.5%，優于系統設計要求。X，Y，H三個分量上的點位變化可見圖2，每小時的中誤差可見表2和表3，每小時的中誤差變化趨勢可見圖3。

圖2 三個分量上的點位變化圖 GLCORS上午同一點內符合精度統計(mm) 表2

GLCORS下午同一點內符合精度統計(mm) 表3

圖3 24小時中誤差變化圖

由圖2可知，在X、Y、H三個分量上的誤差總體表現出一定的隨機性。X、Y方向上，整體的偏差都集中在 1 cm以內，而在H方向上，其波動大于X、Y，但其整體優于 3 cm。

從表1、表2可以看出，上午3個方向上的內符合精度最大值分別為 2.88 mm、2.14 mm以及 7.36 mm；下午3個方向的內符合精度最大值分別為 3.17 mm、2.30 mm以及 7.72 mm。比較上午和下午的內符合精度可以知道，上午的精度優于下午的精度。為了分析中午時間段的精度，對上午11點～下午3點4個小時的數據進行分析，其內符合精度分別為 2.45 mm、1.88 mm和 5.90 mm，可以看出在中午時段，三個方向上的總體精度要低于全天的平均精度，但其差值仍舊處在較小的范圍內，即GLCORS中午時間段也可提供較高精度的實時定位服務。

由圖3可以看出，平面方向上的精度要顯著優于高程方向上的精度。在X和Y方向上，Y方向的精度要高于X方向。三者表現出一定的趨同性，變化趨勢一致。

3.3 GLCORS的網外測試

由于測繪任務地點的不確定性，作業范圍會超出CORS控制范圍，因此有必要對在一定范圍的網外區域進行精度測試。分別選取距離GLCORS網外 5 km、10 km及 15 km進行精度測試，其結果如表4所示。

GLCORS網外測試精度統計 表4

注：-表示該處超出似大地水準面模型范圍

由表4可知，在X方向上，GLCORS精度依然較高，而在Y方向上，其精度隨著距離的增大而降低，在距離網外 15 km處其精度在 5 cm左右。在高程方面，距離網外 5 km時其精度顯著降低，在大于 5 km以后，由于超出了似大地水準面模型范圍的控制范圍，其精度已經無法統計。因此可知，在超出了一定的距離后，GLCORS的精度有所降低，尤其是在高程方面，其精度降低的比較明顯，在實際作業中需要對這一特性保持警惕。

4 總 結

本文主要對GLCORS的整體精度和穩定性進行了評定和分析，可以看出GLCORS具有整體精度高、穩定性強、數據可利用率高的特點，可以為控制網內提供整體平面精度優于 2.0 cm和高程精度優于 2.5 cm的24小時實時定位技術服務。在超出網外的一定范圍時，需要警惕高程的可用性。另外，GLCORS投入使用北斗系統，減少了對國外導航定位系統的依賴性，提高了系統的作業效率和精度，為本地區的建設發展起到極強的技術推動作用。