基于CORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用

唐海劍

【摘要】本文對(duì)CORS（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）的原理、定位模式和組合進(jìn)行了分析，并與實(shí)際工作實(shí)例相結(jié)合，并對(duì)控制測(cè)量中的HZCORS（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)）的應(yīng)用進(jìn)行了檢驗(yàn)的分析。

【關(guān)鍵詞】CORS系統(tǒng)；測(cè)量控制；網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)和全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GNSS）等技術(shù)都得到了極大的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)在區(qū)域內(nèi)的均勻、厘米級(jí)精度的動(dòng)態(tài)定位。因此誕生了結(jié)合多種技術(shù)的CORS系統(tǒng)（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)的高精度、大規(guī)模和長(zhǎng)距離的實(shí)時(shí)定位。本文對(duì)在一級(jí)GPS控制測(cè)量中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)測(cè)設(shè)一級(jí)GPS-RTK控制點(diǎn)能夠更好的完成控制測(cè)量工作。

1.CORS系統(tǒng)的組成和基本原理

通過(guò)多個(gè)連續(xù)運(yùn)行的、固定的GPS參考站可以組成一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)⒉煌?lèi)型的、經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的GPS觀測(cè)值提供給不同層次和不同需求、不同類(lèi)型的用戶，并為用戶提供各種狀態(tài)信息、改正數(shù)等服務(wù)[1]。

1.1CORS系統(tǒng)的基本原理

基準(zhǔn)網(wǎng)站由多個(gè)基準(zhǔn)站組成，從而組成系統(tǒng)內(nèi)的差分觀測(cè)值。各種誤差可以通過(guò)具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局域差分GPS方法、原理以及廣域差分的GPS來(lái)進(jìn)行消除或減弱。與此同時(shí)流動(dòng)站的各項(xiàng)誤差可以以用戶流動(dòng)站的概略位置為依據(jù)，通過(guò)生成一個(gè)虛擬的流動(dòng)站來(lái)對(duì)誤差進(jìn)行改正，而且能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的搜索求解流動(dòng)站模糊度。固定整周未知數(shù)之后可以實(shí)時(shí)處理每個(gè)歷元[2]。流動(dòng)站達(dá)到厘米級(jí)的定位結(jié)果的要求為超過(guò)4顆衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤。

1.2CORS系統(tǒng)的組成

CORS系統(tǒng)包括五個(gè)部分，分別為用戶應(yīng)用系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、基準(zhǔn)站網(wǎng)。各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。

①基準(zhǔn)站網(wǎng)。通過(guò)范圍內(nèi)的若干個(gè)分布均勻的基準(zhǔn)站組成基準(zhǔn)站網(wǎng)?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)主要是將系統(tǒng)完好性的監(jiān)測(cè)服務(wù)提供出來(lái)，并對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將其送往數(shù)據(jù)處理中心。

②數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心的作用在于對(duì)各基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并處理，將其形成一定格式的差分定位用戶數(shù)據(jù)并向用戶分發(fā)。

③數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。主要通過(guò)光纖專(zhuān)線來(lái)對(duì)各基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，包括軟件控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)備。

④數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)。通過(guò)Internet、UHF電臺(tái)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等形式來(lái)對(duì)定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行播發(fā)。

⑤用戶應(yīng)用系統(tǒng)。包括監(jiān)控定位系統(tǒng)、自主式導(dǎo)航系統(tǒng)、快速和事后精密定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)型RTK定位系統(tǒng)、用戶信息接收系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用精度分為米級(jí)用戶系統(tǒng)、分米級(jí)用戶系統(tǒng)、厘米級(jí)用戶系統(tǒng)、毫米級(jí)用戶系統(tǒng)。根據(jù)不同的用戶應(yīng)用可以分為氣象用戶、高精度用戶、車(chē)輛導(dǎo)航與定位用戶、測(cè)繪與工程用戶。

2.在工程測(cè)量中應(yīng)用HZCORS

2.1工程實(shí)例

在某市建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和地籍管理信息系統(tǒng)，布設(shè)了一級(jí)GPS控制點(diǎn)并采用HZGORS技術(shù)測(cè)量。采用這種測(cè)量方法可以提高該市地籍管理工作的質(zhì)量和效率，對(duì)提高土地資源的利用率，推動(dòng)城鄉(xiāng)一體化數(shù)字地籍管理有著極大的作用。

2.2在工程測(cè)量中應(yīng)用HZCORS的流程

在工程測(cè)量中如果通過(guò)導(dǎo)線（網(wǎng)）來(lái)進(jìn)行一級(jí)測(cè)量需要較大的外業(yè)工作量，且要求點(diǎn)間能夠互相通視、邊長(zhǎng)均勻。對(duì)于常規(guī)GPS靜態(tài)測(cè)量與導(dǎo)線測(cè)量相比，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠全天候作業(yè)，具有較高的精度，且不會(huì)受到通視、地形和天氣等條件的影響。但是在使用GPS靜態(tài)測(cè)量進(jìn)行外業(yè)工作時(shí)需要3至4個(gè)測(cè)量員同時(shí)使用3至4臺(tái)接收機(jī)來(lái)進(jìn)行同步觀測(cè)，且不少于40分鐘為一個(gè)觀測(cè)時(shí)段。這就需要投入較大的人力物力來(lái)進(jìn)行外業(yè)測(cè)量。

利用HZCORS采用RTK來(lái)進(jìn)行測(cè)量可以不進(jìn)行基準(zhǔn)站的設(shè)置，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，能夠極大的節(jié)省人力物力，且提高工作效率。不僅如此其還具有無(wú)誤差積累問(wèn)題、誤差分布均勻、能夠滿足一級(jí)點(diǎn)測(cè)量的精度要求。在控制測(cè)量中采用RTK，可以使作業(yè)效率得到極大的提高，對(duì)觀測(cè)質(zhì)量和定位精度進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解。

2.2.1收集資料

該控制測(cè)量工程中要對(duì)測(cè)區(qū)已有的控制成果進(jìn)行收集，包括中央子午線、坐標(biāo)系統(tǒng)、控制點(diǎn)的等級(jí)和坐標(biāo)等等。

2.2.2測(cè)量前的準(zhǔn)備工作

首先，要到基站中心提出使用HZCORS的申請(qǐng)，并簽訂相關(guān)的保密協(xié)議，由信息中心將用戶名派發(fā)下去，并設(shè)置密碼。其次，在接收機(jī)內(nèi)裝入具有GPRS功能的SIM手機(jī)卡，并將接收機(jī)打開(kāi)，將接收機(jī)所處的狀態(tài)確認(rèn)下來(lái)。GPS接收機(jī)的工作模式有很多種，例如數(shù)據(jù)鏈、GSM移動(dòng)臺(tái)、基準(zhǔn)站等等，要將接收機(jī)的狀態(tài)設(shè)置為GSM移動(dòng)臺(tái)，確保能夠應(yīng)用HZCORS。第三，在手簿中輸入密碼、用戶名、源節(jié)點(diǎn)、端口和IP，從而連接HZCORS和接收機(jī)。在接收機(jī)中新建任務(wù)，設(shè)置投影和橢球參數(shù)等。

2.2.3參數(shù)的幾何轉(zhuǎn)換

要采用不少于三個(gè)高等級(jí)起算點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)的轉(zhuǎn)換。要確保起算點(diǎn)能夠?qū)φ麄€(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行控制，并且分布均勻。要根據(jù)測(cè)區(qū)的具體情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并檢驗(yàn)起算點(diǎn)的可靠性，選擇合適的數(shù)學(xué)模式。在優(yōu)選和計(jì)算時(shí)要選用多點(diǎn)組合的方式。

2.2.4進(jìn)行外業(yè)施測(cè)

采用HZCORS觀測(cè)的一級(jí)GPS—RTK點(diǎn)必須確保獨(dú)立觀測(cè)的次數(shù)不少于四次，分別在上午、下午進(jìn)行。在控制點(diǎn)施測(cè)時(shí)要將三角架設(shè)置好，并確保三角架的對(duì)中整平，觀測(cè)歷元不少于20個(gè)，采集間隔不超過(guò)5秒。

應(yīng)該保障小于2厘米的平面收斂精度、小于3厘米的高程收斂精度，小于4厘米的測(cè)量的平面坐標(biāo)較差和各次測(cè)量的大地高較差，取中數(shù)作為成果。如果出現(xiàn)了超限時(shí)的情況必須予以重測(cè)。

2.2.5質(zhì)量檢查

要對(duì)控制點(diǎn)的成果進(jìn)行總點(diǎn)數(shù)不少于10%的外業(yè)檢測(cè)和百分之百的內(nèi)業(yè)檢查。采用全站儀側(cè)量角度和邊長(zhǎng)、快速靜態(tài)技術(shù)測(cè)定坐標(biāo)等方式來(lái)進(jìn)行平面控制點(diǎn)的外援檢測(cè)，采用相同等級(jí)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量來(lái)進(jìn)行高程控制點(diǎn)檢測(cè)，并確保檢測(cè)點(diǎn)的均勻分布。

2.2.6質(zhì)量評(píng)定

某市對(duì)轄區(qū)內(nèi)的1081個(gè)采用HZCORS設(shè)測(cè)的一級(jí)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行了精度統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，4次利用HZCORS的測(cè)量，對(duì)各區(qū)域高程精度平均值的測(cè)定位±0.019厘米，各區(qū)域平面精度平均值測(cè)定為±0.020厘米。采用HZCORS的平面控制點(diǎn)完全能夠滿足一級(jí)控制點(diǎn)的精度要求，具有較高的精度。

3.結(jié)語(yǔ)

采用CORS系統(tǒng)的GPS RTK控制點(diǎn)測(cè)量與傳統(tǒng)的靜態(tài)GPS和導(dǎo)線測(cè)量相比，具有外業(yè)費(fèi)用節(jié)省、勞動(dòng)強(qiáng)度低、操作簡(jiǎn)單、無(wú)需數(shù)據(jù)后處理等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)z驗(yàn)的成果資料實(shí)時(shí)提供出來(lái)。事實(shí)證明，HZCORS時(shí)一種非常先進(jìn)和科學(xué)的系統(tǒng)，其能夠?qū)ψ鳂I(yè)效率進(jìn)行極大的提升，在控制測(cè)量中具有廣泛的應(yīng)用范圍，具有較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得在更廣泛的領(lǐng)域進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]劉經(jīng)南，劉暉.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)——城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2013（03）

[2]胡立新，湯仲安.湖南CORS建設(shè)的戰(zhàn)略構(gòu)思與對(duì)策思考[J].測(cè)繪工程，2011（03）