袁偉

摘要：本文對(duì)單基準(zhǔn)CORS站建設(shè)中的主要問(wèn)題進(jìn)行了論述，并對(duì)單基準(zhǔn)CORS系統(tǒng)性能進(jìn)行了測(cè)試，提出了單基準(zhǔn)CORS系統(tǒng)在當(dāng)前發(fā)展中的應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)位鶞?zhǔn)CORS系統(tǒng)；RTK；選址測(cè)試；精度測(cè)試

1.前言

CORS系統(tǒng)通過(guò)連續(xù)運(yùn)行的固定參考站獲取衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理自動(dòng)地向用戶(hù)發(fā)布不同類(lèi)型的GPS原始數(shù)據(jù)和改正數(shù)據(jù)，用戶(hù)即可實(shí)現(xiàn)高精度的快速的或事后的導(dǎo)航定位。單基準(zhǔn)CORS系統(tǒng)技術(shù)成熟、建設(shè)成本低，在一定范圍內(nèi)具有和網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)相同的功能。本文對(duì)單基準(zhǔn)CORS站建設(shè)中的基準(zhǔn)站選址、精度評(píng)定等方面進(jìn)行闡述，以期為如何建設(shè)和發(fā)展單基準(zhǔn)站提供新的思路。

2.單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)建設(shè)

單基準(zhǔn)CORS系統(tǒng)是CORS系統(tǒng)的一種因地制宜的簡(jiǎn)化，它由一臺(tái)永久性連續(xù)運(yùn)行參考站，一臺(tái)負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)服務(wù)器及用戶(hù)接收機(jī)組成。系統(tǒng)通過(guò)參考站連續(xù)運(yùn)行獲取大量觀測(cè)數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以通過(guò)GPRS/CDMA上網(wǎng)登陸到服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)處理中心的改正數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)量或定位；或者事后在參考站軟件上下載數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于受到GPS誤差源的影響，差分信號(hào)的質(zhì)量與參考站所獲取的信號(hào)質(zhì)量有很大關(guān)系。因此，站址選擇通常是建立單基準(zhǔn)CORS站所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。

2.1初步選址

考慮到多方因素，站址初步選擇在城區(qū)附近，周?chē)ㄖ锩芗邔咏ㄖ镙^多，對(duì)單基準(zhǔn)CORS站的建設(shè)帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。為了減弱信號(hào)源誤差的影響，盡量提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，我們采用了在建筑物頂部建站的形式?；鶞?zhǔn)站觀測(cè)墩設(shè)置在某18層大樓頂部，周?chē)鸁o(wú)高壓線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射塔等電磁干擾物；同時(shí)能夠有效避開(kāi)了大部分高層建筑物，10°高度角以上的衛(wèi)星信號(hào)基本無(wú)干擾；并且建筑物頂部具有良好的防雷設(shè)施和CORS站相連。在距離觀測(cè)墩小于15m的16樓設(shè)置無(wú)人值守主機(jī)控制室，數(shù)據(jù)處理和發(fā)射的服務(wù)器使用UPS電源能夠滿(mǎn)足在斷電24小時(shí)的情況下持續(xù)供電，同時(shí)提供穩(wěn)定的公共通信網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

2.2站址測(cè)試

實(shí)地測(cè)試時(shí)，在建筑物頂部站址上架設(shè)大地型扼流圈天線(xiàn)，并與CORS主機(jī)相連，使用系統(tǒng)自帶的NovAtel CDU軟件測(cè)試觀測(cè)瞬間GPS衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)和觀測(cè)質(zhì)量，衛(wèi)星幾何分布程度較好，信噪比比值較高（信噪比<35比較差，>35中等，>45很好），說(shuō)明衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量良好，PDOP精度較好，滿(mǎn)足設(shè)站要求。

為了進(jìn)一步分析信號(hào)質(zhì)量，以30秒的采集間隔觀測(cè)24小時(shí)，將靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成RINEX標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，利用Leica GNSS QC軟件對(duì)基站的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對(duì)其周跳、多路徑、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)連續(xù)性進(jìn)行判斷，來(lái)具體確定周邊環(huán)境對(duì)基站天線(xiàn)是否有干擾。QC軟件檢測(cè)結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)全部通過(guò)，結(jié)合NOVATEL CDU軟件衛(wèi)星信號(hào)信噪比分析結(jié)果，證明該點(diǎn)位周邊的環(huán)境基本無(wú)干擾，適合建站。

3.性能測(cè)試

CORS系統(tǒng)建設(shè)完成后，對(duì)系統(tǒng)精度及穩(wěn)定性等性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)測(cè)試，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)連續(xù)24h正常運(yùn)行，通過(guò)連接流動(dòng)站觀測(cè)獲得固定解時(shí)間均小于2min，在一周后進(jìn)行了精度和距離等的測(cè)試。

3.1精度測(cè)試

精度測(cè)試區(qū)域選擇在距基站約8km的地方，利用已布設(shè)的15個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)系控制點(diǎn)。根據(jù)測(cè)試當(dāng)天根據(jù)星歷預(yù)報(bào)，當(dāng)衛(wèi)星截止高度角為15°時(shí)，有效衛(wèi)星數(shù)為8個(gè)，PDOP值為4。利用6臺(tái)勵(lì)精LGN200 GPS接收機(jī)對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)系控制點(diǎn)與城市CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，獲取15個(gè)控制點(diǎn)在城市坐標(biāo)下的三維坐標(biāo)，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程（CJJT73-2010）》的要求，控制網(wǎng)最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差和最弱邊相對(duì)中誤差均達(dá)到了四等GPS控制網(wǎng)的精度要求。

靜態(tài)測(cè)量完成后，利用單基準(zhǔn)站CORS-RTK系統(tǒng)作業(yè)，選擇兩個(gè)校正點(diǎn)，并選擇第三個(gè)點(diǎn)作為檢核點(diǎn)，x、y、z三個(gè)方向誤差均小于3mm，點(diǎn)校正滿(mǎn)足要求。RTK外業(yè)測(cè)量采取3次所測(cè)的平均值為結(jié)果值，測(cè)試結(jié)果與靜態(tài)結(jié)果的差值見(jiàn)表1。

通過(guò)對(duì)CORS-RTK測(cè)量的坐標(biāo)與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的比較分析，可以得出相對(duì)誤差最大值為36mm，最小值為44mm，均方根誤差。這一精度能夠滿(mǎn)足相關(guān)專(zhuān)業(yè)的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、圖根控制、大比例尺數(shù)字化測(cè)圖和施工放樣的精度要求。

3.2距離測(cè)試

在距基準(zhǔn)站約31km的某建筑物基坑變形監(jiān)測(cè)測(cè)區(qū)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)3個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行七參數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量，從開(kāi)機(jī)到產(chǎn)生固定解的時(shí)間小于2min。對(duì)其中6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并記錄其坐標(biāo)值，同時(shí)使用全站儀進(jìn)行多次觀測(cè)，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)其中最大外符合精度為00423m，最小外符合精度為00068m，由此證明此單基準(zhǔn)站在30km內(nèi)滿(mǎn)足相關(guān)精度要求，可正常作業(yè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該單基準(zhǔn)CORS站選址建設(shè)、性能測(cè)試及應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)結(jié)果滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范和工程實(shí)際需求，單基準(zhǔn)CORS系統(tǒng)可替代傳統(tǒng)RTK技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，它可為半徑在30km以?xún)?nèi)的區(qū)域提供不間斷服務(wù)，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，精度較高，具有較強(qiáng)的可行性。單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)適用于小區(qū)域固定性或常年周期性的測(cè)量工作，這集中體現(xiàn)在教學(xué)科研、大型工程建設(shè)、永久性建筑物變形監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目中。其具有投入少，建設(shè)快，可隨時(shí)并入多網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)的特點(diǎn)，這是在CORS系統(tǒng)發(fā)展不完善地區(qū)不可或缺的補(bǔ)充力量和技術(shù)支撐。

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