基于CORS技術的坐標差分處理方法分析

秦勇 李小川 譚興明

石柱土家族自治縣城鄉規劃測繪有限公司 重慶 409100

引言

在當前工業測量中，采用CORS技術可實時采集基站信息，以此為依據確定目標位置，在城市基建、自然環境修復、災害預防等工作中得到廣泛應用。為了滿足更高的精度要求，需要在COPS技術基礎上進行坐標差分處理，使測量結果精度達到毫米級別，使工程變形監測更加精準可靠。

1 CORS坐標差分技術原理

將GPS接收機安裝在已知點基準站上，對至少5個衛星進行觀測，使目標位置得到確定，精準計算基準站的坐標。因受到時鐘誤差、衛星星歷、大氣折射等因素影響，產生一定的數據誤差，該坐標與已知坐標不同，可將坐標改正數借助數據鏈將其傳遞給用戶站，用戶站依據接收的坐標改正數進行坐標改正，用公式表示為：

式中，Xk、Yk與Zk分別代表的是X軸、Y軸與Z軸中坐標改正數；Xk1、Yk1與Zk1分別代表著X軸、Y軸與Z軸的已知坐標；△X、△Y與△Z分別表示的是X軸、Y軸與Z軸的誤差值。通過位置差分定位技術的應用，可使測量精度得到顯著提升，且信息傳輸量較小，計算方式簡單，但不足在于無法保證基站與用戶站觀測的衛星處于組別相同，需要進行深入分析和校正[1]。

2 CORS基礎上的坐標差分處理技術

2.1 精度分析

在測量過程中，定位坐標精度要求約為2cm，但實際測量時受到多種因素影響，難免會出現偏差。對此，應對CORS技術對變形監測的敏感度進行分析。采用R8接收機于當地CORS系統相連接，采樣間隔時間為5s，獲得8個監測點，5個持續觀測值；再采用全站儀后視定向技術獲得全部監測點的坐標，以該坐標為已知數，完成數據信息的采集工作。在首次觀測后，將全部監測點朝著一側以相同的距離移動，首次移動距離為1cm，然后連續移動3次，每次均增加1cm，對每次RTK的位置進行記錄，選取每次變化間的坐標差，將全部監測點變化情況統一到X軸、Y軸與Z軸中，從而更加直觀形成的觀測各點間的變形情況。

2.2 處理方法

利用全站儀獲取坐標值，但CORS與后視定向坐標系不同，可利用四參數法將已知值替換為CORS坐標，針對基點坐標實施差分處理，使差分值應用到CORS中，獲取糾正后的坐標，與真實值對比分析，以確保差分技術促進CORS測量精度提升。在X軸與Y軸中，監測誤差可用以下公式計算：

式中，m代表的是測點轉換與真實值的差；n代表的是各測點測量總數；代表的是中誤差，可將系統定位的精準度體現出來，確保全站儀系統能夠完全一致。根據統計結果可知，已知坐標差分處理后測量精度范圍在0～2cm之間，與原本觀測值進行比較，精度范圍微微收縮，部分點位在X軸上的精度有所提升。

2.3 處理流程

針對采集的信息資料，通過構建直線模型的方式可將差分改正值體現出來，主要流程如下：第一步：在監測點中記錄坐標（x,y,z）與觀測值t，可將其自動記錄在電子手簿中；第二步：獲取移動監測站中的數據信息，與基點坐標差分處理，使觀測坐標得以改正；第三步：利用直線內插法，獲得歷元間差分改正數；同時對各個移動站經過差分改正后的坐標值進行計算。在歷元差分處理模式下，可采集到8個觀測點在X軸、Y軸和Z軸之間的差分改正值。通過推導差分后的各項監測點信息，計算不同軸向的誤差中位數，與初始觀測值對比分析。根據對比結果可知，經過差分處理后8個監測點在三個方向中位誤差規律不明顯，主要在0～4mm之間波動，但D點Y軸方向與F點X方向的中位誤差變化相對較大，剩余各點經過差分處理后，中位誤差得到顯著降低，這意味著在本次試驗中直線內插模的應用具有一定效果，對精度提升有所助力[2]。

2.4 處理效果

在CORS測量過程中，只要保證理想的觀測條件，基站與流動站同步觀測衛星數量超過5個，觀測數據精準可靠。同時，如若GPS與測量地的CORS系統數據能夠順利連接，確保能夠采集到基站初始數據，則CORS測量精度便具有可靠性。通過上述差分處理可知，通常情況下平面精度位于0～30mm之間，高程精度相對較弱，通常在10～40mm之間，少數歷元位置在1～2mm處發生突變，可通過延長觀測時間、周期等方式得以優化。根據CORS的變形敏銳度驗證結果可知，在多個方向人為產生的變化量不同，CORS動態測量對于厘米級別的變形量效果良好，但對于毫米級別的變形監測效果一般，且穩定性不足，容易發生突變。與全站儀監測相比，CORS測量是在已知坐標基礎上進行差分處理，其測量結果真實可靠。對于數據間的差分來說，可通過構建直線模型的方式，判斷改正數與歷元之間是否存在聯系。在上述研究中，單純構建一種模型進行處理，難以充分確定關系，還可依靠其他模型進行檢驗，尋找差分改正值間的聯系，滿足毫米精度要求。

3 結束語

綜上所述，根據上述研究分析可知，當前CORS技術對厘米級別的變形監測效果良好，但因受到不確定因素影響，導致測量誤差產生，無法滿足毫米級別監測要求，只能通過差分處理的方式縮小誤差，促進監測精度提升，為工業測量提供強有力的技術支持。