靳合波， 吳學超， 袁興明(.青島理工大學(臨沂) 工程管理系， 山東 臨沂 7400；.山東省國土測繪院， 山東 濟南 500；

3.山東工業(yè)職業(yè)學院 建筑與信息工程系， 山東 淄博 256414)

隨著GPS技術的飛速進步和應用普及以及信息技術、計算機技術的快速發(fā)展，GPS在工程建設中的作用已越來越重要.利用多基站網(wǎng)絡RTK技術建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)(Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS)已成為工程建設GPS應用的發(fā)展熱點之一[1-2].我國現(xiàn)行建立的CORS系統(tǒng)包括基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、、定位導航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應用系統(tǒng)五個部分，各基準站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡.CORS系統(tǒng)在工程建設中具有布局靈活、費用低、精度高、效率快的特點，尤其是在高等學校測量教學和實習場地建設的應用比較方便[3-4].

學校辦學歷史悠久，大部分基礎建筑建設已經(jīng)完成，學校建設之初所布設的校園控制點已經(jīng)大部分被破壞，即使保留完整的控制點隨著時間變化精度也發(fā)生了變化，并且當時的控制點都是利用全站儀獲取數(shù)據(jù)手工計算得到，精度難以利用到現(xiàn)在的工程建設和實習場地中.由于學校操場建設的年歲日舊，難以保證學生的體育課和課余時間的使用，亟需建設新型的操場.針對學校操場建設和校園實習場地，利用南方單基站CORS對全校進行了整體控制和原有控制點恢復.

利用南方單基站CORS對全校進行了整體控制，布設了23個控制點，并且同時利用GPS靜態(tài)定位獲取了原有控制點坐標.通過對GPS和CORS測量的坐標，對比分析得出南方單基站CORS獲取的坐標精度較高，能夠滿足校園工程建設和實習場地測量精度要求.

1 南方單基站CORS的發(fā)展和現(xiàn)狀

1.1 GPS RTK定位原理

GPS RTK測量系統(tǒng)至少包含兩臺GPS接收機，其中有一臺安置在基準站上，另外的接收機分別安置在不同的流動站上.基站站要安置在測區(qū)較高地方，而且要求觀測條件良好、周圍無遮擋物，在作業(yè)過程中實時向用戶流動站傳輸坐標解算參數(shù)[1,5]，具體工作原理圖如如圖1所示.

圖1 GPS RTK測量原理圖

1.2 GPS RTK定位分析

1.2.1 RTK測量主要技術要求

(1)定位中誤差相對于起算點來說不得超過±5cm；

(2)同一地區(qū)布設3個以上的RTK控制點；

(3)平面控制點應嚴格進行外業(yè)校核，南方GPS接收機可以采用三點校正求取七參數(shù)方法和單點校正.

1.2.2 RTK測量誤差

GPS RTK在測量過程中受到衛(wèi)星信號、傳播路徑、與GPS基準站之間距離以及無線電傳輸信號強度等誤差影響.

1.3 CORS系統(tǒng)建立

由于GPS衛(wèi)星信號誤差來源，以及RTK在使用過程中需要的控制點數(shù)量等情況，導致定位測量過程中不僅影響了定位精度而且降低了工作效率.針對以上原因國家建立了一系列連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)簡稱CORS站.CORS站的建立提高了測量定位精度、節(jié)約了測量成本、提高了測量效率；可以對工程建設進行實時有效的監(jiān)測，能夠快速預測出工程變形；CORS站是未來城市發(fā)展建設信息化的重要組成部分，可以對城市空間信息由原來的空間位置提升到城市空間數(shù)字化[4-6].

1.4 南方單基站CORS系統(tǒng)

1.4.1 單基站CORS系統(tǒng)原理(圖2)

單基站CORS系統(tǒng)工作原理可以認為只有一個連續(xù)運行參考站.類似于GPS RTK測量過程的1+1或者1+n工作模式，唯一的區(qū)別就是CORS系統(tǒng)由一個連續(xù)運行的基準站代替了GPS RTK測量的基準站.連續(xù)運行基準站包含一個控制軟件和服務器，能夠實時監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲和發(fā)送相關數(shù)據(jù)，以及同時提供網(wǎng)絡差分服務和用戶管理[7-8].

圖2 CORS系統(tǒng)的原理

1.4.2 CORS系統(tǒng)建設

基準站由觀測墩(圖3)和儀器室兩部分構成.我校建設的南方單基站CORS系統(tǒng)觀測墩建立于2號樓樓頂，儀器室在屋頂下面的實驗室，能夠提供全天的電力供應和網(wǎng)絡信號.

圖3 觀測墩

1.4.3 CORS系統(tǒng)連接

目前最常見的上網(wǎng)方式為ADSL，ADSL可以是專線方式(靜態(tài)地址)，虛擬撥號方式(動態(tài)地址).使用網(wǎng)絡又可分為ADSL直連internet和通過局域網(wǎng)連接internet.南方CORS服務器連接在局域網(wǎng)內，需將SOUTH CORS的內網(wǎng)IP 192.168.1.11影射到外網(wǎng)IP 121.33.243.70，即在路由器上要設置虛擬服務器影射192.168.1.11，這樣外網(wǎng)才可訪問SOUTH CORS[8].

2 學?？刂凭W(wǎng)復測

校園控制網(wǎng)的恢復測量工作主要是利用南方單基站CORS系統(tǒng)，對校園內的控制點進行了詳細的測量.并且利用南方GPS靜態(tài)觀測處理的結果和GPS RTK測量的結果與CORS系統(tǒng)測量的結果對比分析，具體的觀測成果和分析結果如下.

2.1 GPS靜態(tài)坐標測量

選擇天氣晴朗的一天，利用4臺南方靈銳S86 GPS接收機對校園內保存完整的控制點與城市控制點坐標聯(lián)測，得到原有控制點的坐標.獲取校園控制點在城市坐標下的三維坐標，依據(jù)全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程的要求，控制網(wǎng)最弱點點位中誤差和最弱邊相對中誤差均達到了GPS控制網(wǎng)的精度指標(表1).

2.2 GPS RTK坐標測量

南方GPS接收機設置成基準站和RTK移動站模式，根據(jù)校園GPS控制網(wǎng)，利用KZ1、 KZ5、KZ8三點求得坐標轉換參數(shù)，把WGS-84坐標轉換成城市坐標.利用RTK對校園GPS原控制網(wǎng)中保存較完好的點逐一進行測量，實時保存每個測量數(shù)據(jù)，觀測完畢進行數(shù)據(jù)傳輸并且與GPS靜態(tài)結果對比分析分析(表2).

表1 保存完整控制點坐標

表2 GPS RTK測量成果與靜態(tài)測量分析結果

通過對GPS RTK測量的坐標與靜態(tài)測量的坐標分析，可以得出相對誤差最大25mm，最小6mm，平均誤差X方向20mm，Y方向誤差為17mm.

2.3 CORS系統(tǒng)坐標測量

利用南方CORS系統(tǒng)對校園內布設的GPS控制網(wǎng)進行逐點觀測，并且保存觀測成果.觀測完畢進行數(shù)據(jù)傳輸和內業(yè)數(shù)據(jù)整理.南方CORS觀測成果分別與校園GPS靜態(tài)成果和GPS RTK測量結果進行比較.具體結果見表3和表4.

表3 南方CORS系統(tǒng)測量成果與靜態(tài)測量分析結果

表4 南方CORS系統(tǒng)測量成果與

通過對南方CORS系統(tǒng)測量的坐標與靜態(tài)測量的坐標分析，可以得出相對誤差最大22mm，最小12mm，平均誤差X方向16mm，Y方向誤差為17mm；與GPSRTK測量精度對比分析，由于所測的區(qū)域面積有限，兩種RTK測量精度基本一致.

南方GPS RTK和CORS系統(tǒng)兩套方案測量的部分控制點的坐標與靜態(tài)控制點坐標對比分析可以得出，坐標差值的相對誤差都較小，平面X方向坐標相對誤差均在25mm之內，Y方向坐標相對誤差均在20mm之內.這一精度能夠滿足測繪及相關專業(yè)的導線測量、圖根控制和大比例尺數(shù)字化測圖的精度要求.

3 結論

(1)本文主要利用南方單基站CORS對校園GPS控制網(wǎng)內的控制點進行測量作業(yè)，分析了兩種方案測量坐標的精度，以此來檢驗南方單基站CORS系統(tǒng)的測量精度，穩(wěn)定性，可靠性.經(jīng)過檢驗結果可以得出南方單基站CORS系統(tǒng)穩(wěn)定，操作簡單，精度高，擴大了作業(yè)范圍，用來恢復校園內的控制網(wǎng)節(jié)省了人力、物力和財力.

(2)通過對校園控制網(wǎng)進行了坐標復測可以得出，坐標相對誤差都在25mm之內，新建控制網(wǎng)點的坐標精度完全滿足了校園測量實習和學校操場建設的精度要求.

(3)校園GPS控制網(wǎng)點在使用過程中由于基礎建設和人為原因，經(jīng)常導致點位破壞或者數(shù)量減少，可以利用南方單基站對校園內點位坐標進行恢復或者重新改造校園控制網(wǎng).

[1] 劉經(jīng)南,劉暉.連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)—城市空間數(shù)據(jù)的基礎設施[J].武漢大學學報：信息科學版,2003(6):259-264.

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[4] 周立民.建立CORS的必要性和意義[J].南方測繪報，2004,5(3):46-51.

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