CORS基准框架网建设和数据处理方法探讨

CORS基准框架网建设和数据处理方法探讨
摘要：市级GPS连续运行参考站（CORS）建成后需要建立与省基准框架一致的空间大地基准框架网，以保证系统实时和事后定位的精度，最大限度地与现有控制成果、地形图等资料符合。

本论文通过CORS基准框架网数据处理，使之与省大地测量基准ZJCORS紧密衔接，简单阐述CORS基准框架网数据处理的方法。

关键词：CORS 连续运行参考站基准处理解算
Abstract: This article through the CORS reference frame network data processing, and make it closely connected with the province geodetic datum ZJCORS, simply elaborated the CORS reference frame data processing method.
Key words: CORS; continuous operation reference station; reference; processing; solution
中图分类号：P228.4 文献标识码:A文章编号：
引言：
基于全球卫星定位导航系统（GNSS）的连续运行参考站网络（CORS）是基于数据通信网络的、动态连续的，同时也是实时、快速、高精度地获得空间数据和地理特征的现代信息基础设施之一。

CORS系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位、伪距，各种改正数、状态信息），以及其他有关GPS服务项目的系统。

与常规的单基站差分定位方案（如RTK）相比，CORS技术不仅能提高定位单行精度，而且能扩大系统定位服务覆盖范围并提高系统可靠性。

由于采用多参考站技术能实现对各种系统误差进行更加合理的建模，因此，能更有效地减弱和消除用户端载波相位观测值中系统误差的影响，最终提高整周未知数解算能力以获得更高的定位精度和效率。

基准框架数据联测建设内容
在周边ZJCORS基准站（岩层标）控制下，利用CORS及周边的GNSS 连续运行基准站观测数据，分析、解算获取CORS基准站网空间定位结果；并优选T市范围内的7个GPS 观测墩和1个GPS C级点，建立T市GPS B级控制网。

测绘基准
坐标系统：2000国家大地坐标系（ITRF97、2000.0历元）；
高程基准：1985国家高程基准（二期），正常高系统。

GPS观测的时间记录采用协调世界时（UTC）；
GPS观测手簿中的时间记录采用北京时间。

CORS基准站框架网
CORS基准站网、GPS B级网观测方案
CORS基准站网观测采用连续运行基准站网观测模式，T市GPS B级网采用网连式观测方式实施。

经数据处理后提供可靠、高精度的CGCS2000空间定位基准成果资料。

CORS基准站网、T市GPS B级网数据处理
总体处理方案
1)CORS基准站网基线解算、网平差；
CORS基准站网解算，收集整理T市及周边ZJCORS基准站30天观测数据（O文件），SOPAC官网ftp://下载相应的广播星历文件（N文件）、精密星历文件（SP3文件）及更新高精度数据处理软件GAMIT中的tables 文件，对GAMIT数据处理中必要文件进行编辑包括：lfile. 、sestbl. 、sittbl. 、process.defaults 、sits. defaults和。

在准备文件时一定要注意观测站的天线高和天线类型是否正确。

网平差：基线解算后，以稳定的ZJCORS基准站CGCS2000国家大地坐标系成果作为控制点，其中控制点有SHEZ、NINH、SHIP、PANA、YATA和YUQI和TAIZ，解算并获取CORS基准站在CGCS2000国家大地坐标系下的成果，从而得到CORS基准站CGCS2000国家大地坐标系下的成果，并启用T市2000国家大地坐标基准框架。

2)T市GPS B级网基线解算、网平差；
T市GPS B级网利用测区内均匀分布的8个GPS控制点，连续观测72小时。

数据解算中将GPS B级网观测作业期间的T市境内及周边省市两级的
Trimble设备基准站观测数据一并纳入进行基线解算。

网平差：用ZJCORS的Trimble基准站的2000国家大地坐标基准框架成果作为控制点进行GPS B级网的平差，从而得到GPS B级网在CGCS2000国家大地坐标系下的成果。

3)CORS基准站网、T市GPS B级网联合处理；
用ZJCORS的Trimble基准站的2000国家大地坐标基准框架成果作为控制点进行GPS B级网和CORS基准站网的融合平差，从而得到GPS B级网、CORS 基准站网在CGCS2000国家大地坐标系下的成果，并对该成果与以上数据处理1）、2）中的成果进行比较，分析两网的融合性。

基线解算
1）软件
采用目前国际上公认的用于GPS数据后处理最优秀、最成熟的美国麻省理工学院（MIT）的GAMIT / GLOBK软件。

2）星历
星历采用IGS事后精密星历。

卫星轨道的精度也是影响GPS基线解算精度的重要因素之一，其对基线的影响可以较为精确地用下式给出：
式中|r|为卫星轨道的误差，r为卫星至测站的位置矢量，|b|为基线矢量的误差，b为两站之间基线矢量。

由上式可知，要达到10-8的相对定位精度，卫星至测站的距离取20000km,即GPS卫星轨道高度时，要求卫星轨道精度优于2m。

由此可见，提高卫星轨道的精度是保证GPS相对定位精度的关键之一。

3）起算坐标
基线解算中，起算点（基准站）的精度将影响基线的精度。

起算点对基线解算的最大影响可以用下式表示：
式中s为对基线的影响，D为基线的长度，X1为起算坐标的误差。

令起算坐标的误差为20cm，如基线的长度为100km，则起算坐标对其影响为1.2mm。

由于单点定位所得坐标的精度很差，大约在20m～40m左右，因此不能作为起算点，必须引进高精度的GPS基准点。

4）基线解算的主要模型和参数
CORS基准站网数据处理的目的主要是获得高精度的基于CGCS2000框架下的站址坐标，处理方案应同全球网处理的策略一样。

基线检核
1）重复基线
基准站网基线的各时段基线测量的重复性反映了基线解的内部精度，是衡量基线解质量的一个重要指标。

其定义为：
式中：其中，为同一基线的观测时段总数，为一个时段基线分量或边长，为时段相应的分量的方差，为个时段的加权平均值。

重复精度也可用固定误差和比例误差两部分表示，即
式中：为的基线分量中误差，为基线分量的固定误差，为相对误差，d 为基线的长度。

经过基线处理，复测基线的长度较差应满足：
其中。

2）同步环闭合差
由于GAMIT软件采用的是网解（即全组合解)，其同步环闭合差在基线解算时已经进行了分配。

对于GAMIT软件基线解的同步环检核，可以把解的nrms值作为同步环质量好坏的一个指标，一般要求nrms值小于0.5。

采用GAMIT 软件解算基线时，同步环闭合差已经分配，可不再作同步环检验。

CORS基准站、GPS B级网平差
CORS基准站网、GPS B级网平差软件使用同济大学GPS_net平差软件计算。

在GPS网平差处理过程中，应在充分保证三维无约束平差成果精确、可靠的基础上，仔细分析、选取2000国家大地坐标系起算基准，并保证2000国家大地坐标系数据处理的精度与可靠性。

为保证基准站网各点精度水平一致，以所联测的ZJCORS的经过兼容性检核的CGCS2000坐标作为起算，平差后得到CORS基准站的2000国家大地坐标，并对网平差结果进行各项指标分。

结束语：一个建成的CORS是否能够提供连续、动态和高精度的空间定位服务，是否满足多类用户实时定位及事后数据处理高精度定位应用需求，很大程度上取决于系统的定位精度，这也是用户非常关心的问题。

通过建设高精度的基准框架网，以保证系统实时和事后定位的精度，能最大限度地发挥CORS系统的应用价值，为城市国民经济建设、社会发展和国防建设提供测绘保障。

参考文献：
[1] 龚真春，杨晋强，白冰，韩平GPS CORS 系统实时定位精度检测方法探讨测绘与空间地理信息，2011.6
[2] 赵永强，杜明成，孙国强关于CORS系统的布设及精度探讨测绘与空间地理信息，2011，8
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。