基于CORS系统的网络RTK在图根控制测量中的应用

基于CORS系统的网络RTK在图根控制测量中的应用
付兆祥;雷小鹏;唐红涛
【摘要】网络RTK技术已经全面应用于测绘工程的各领域.本文从网络RTK技术
的原理入手,介绍了其在图根测量中的具体应用,分析了影响网络RTK工作的因素,
结合工程案例阐述了网络RTK技术在外业生产中的优势,也提出了使用中的注意事项.
【期刊名称】《北京测绘》
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】4页(P117-119,116)
【关键词】网络RTK;CORS;高斯投影;影响因素
【作者】付兆祥;雷小鹏;唐红涛
【作者单位】西安西北有色物化探总队有限公司,陕西西安710068;西安西北有色
物化探总队有限公司,陕西西安710068;中国地震局第二监测中心,陕西西安710054
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
传统的导线测量、GPS快速静态等测量方式耗时费工，已经不能作为大面积加密
控制的首选技术方法。

伴随第四代移动通信技术的普及和计算机网络发展的新浪潮，我国北斗卫星导航系统(BDS)在亚太地区成功组网， GNSSS接收机厂商全面兼容GPS、GLONASS、BDS。

使得网络RTK技术逐渐趋于成熟。

为大面积图根控制
测量提供了一种准确、高效的测量方法。

单基准站RTK测量系统缺陷是基准站电台覆盖范围通常只有几公里，并且信号难以绕过高大建筑等遮挡物。

加之RTK 测量是随着流动站与基准站间距离的增加，系统误差(主要包括: 多路径效应、电离层影响、对流层影响等) 随之增加，尤其是在电离层活跃高峰期，一般流动站到基准站的距离大于 10 km( 经验值) 时，需要重新设置基准站。

本次使用的江苏CORS(JSCORS)采用的是主辅站技术(i-MAX)进行设计，数据处理中心首先进行基准站网的数据处理，辅站相对于主站改正数差的计算，然后把主站改正数和辅站与主站改正数差发送改流动站。

作业时流动站先播发自己的概率位置信息GGA给数据处理中心，数据处理中心根据其位置计算出流动站的改正数，再以标准差分协议格式RTCM发播给流动站，然后流动站根据其改正数计算出该点的坐标。

(1) 卫星星历误差
卫星星历误差是由卫星导航电文给出的卫星位置与卫星的实际位置之差，它取决于卫星定轨系统的质量，并与导航电文中卫星星历的外推时间间隔有关。

CORS系统是通过系统自身的模型和相对定位的方法来解决卫星星历误差。

(2) 电离层、对流层延迟
卫星信号穿过电离层时，其传播速度会发生变化，使通过理论计算的卫星至接收机的距离与真实距离存在差异。

而网络RTK技术通过利用双频接收机将观测值进行线性组合、两个以上观测站同步观测量求差和电离层模型加以改正，来减弱电离层误差的影响。

卫星信号穿过对流层时，其传播速度和路径会发生变化，出现信号延迟。

对于对流层延迟改正，通常通过待定参数法和随机模型法进行改正，以提高观测精度。

(3) 多路径误差
在测量过程中，接收机接收卫星信号的同时，也接收四周反射物反射的卫星信号，将与直接来自卫星的信号产生干扰。

该误差是GPS 测量误差的最重要的来源,可达几厘米，高反射环境下可超过10厘米。

主要通过选择比较理想的观测环境来减弱影响。

(4) 观测噪声
观测噪声是接收机本身产生的随机误差，对载波相位观测值的影响为毫米级，对观测成果影响较小。

(1)外业作业范围极广。

目前我国建成的CORS系统大多是以省(市)级行政单位建设的，在该行政范围均能提供定位服务。

(2)效率大幅度提高。

不需要架设基准站，每小组只需要一套流动站即可进行外业作业。

大大节省了人力、物力和时间。

(3)抗干扰性提高，初始化速度快。

相对单RTK流动站与基站间的电台通信易受干扰，网络RTK使用覆盖范围广的GPRS或CDMA进行通信，方便快捷。

(4)精度极高。

GNSS接收机的标称精度公式为: δ = a + b × d( 式中: a 为固定误差，单位为 mm; b 为比例误差系数，单位为 mm /km; d为流动站至基准站的距离，单位为km)，当采用网络RTK观测时， d近似等于0，从而消除了与距离相关的误差。

CORS覆盖范围内，精度可控制在3cm 内，在相同网络下精度较均匀。

(5)稳定可靠。

CORS采用了多个参考站的联合数据建立误差模型，大大提高了整网可靠性。

5.1 图根控制测量概况
测区位于江苏省淮安市城乡结合部，测区总面积38平方公里。

该测区平均海拔9米，为平原地带，交通方便，视野开阔，居民地主要为多层建筑，高层建筑较少，采用网络RTK测量有较多优势。

测量采用测区原有E级GPS点TB1、TB2…TB24作为起算数据，成果属淮安市地方坐标系，高斯克吕格投影，中央子午线为119°，1.5度分带。

高程采用水准测
量成果属1985国家高程基准。

此次测区共布设图根控制点223个(T400、
T401…T622)，点位均位于城市道路中线。

5．2 技术要求
5．2．1 采用科力达K98T GNSSS接收机进行网络RTK观测。

5．2．2 卫星高度角应大于等于15度，同步观测卫星总数均在5颗以上，观测
测回均在30个历元以上，PDOP小4。

5．2．3 WGS84坐标系与淮安市地方坐标系求转换参数的参考点应采用4个点，所选参考点分布均匀，且能控制整个测区，不得外推。

5．2．4 图根测量
手簿的主要观测设置：平面收敛阈值不大于20mm，高程的收敛阈值不大于
30mm，以及流动站与参考站的通讯，并检查一个以上的已知控制点，当检核在
设计限差要求范围内时，方可开始网络RTK测量。

将科力达K98T调到CORS模式，把三角架和仪器对中整平之后，采用斜高形式量取仪器高，等到信号固定状态时方可开始测量。

图根点应观测2个测回，每测回应观测两次，当平面、高程互
差均小于3cm 时，求平均值作为此控制点的坐标。

5．2．5 图根测量质量检查
平面采用TDM352C全站仪进行边长检测，比较图根点反算距离与实测距离差值。

该检验成果表明，外业随机检查相邻图根点边长14 条，同时进行等外水准测量。

检测统计结果见表1、表2。

经统计，最大边长误差-0.031米；边长中误差±0.013 米，高程最大误差-0.043米，高程中误差为±0.014米。

由此，分析得出采用网络RTK系统测量精度完全符合《卫星定位城市测量技术规范》(CJJ/T 73-2010)图根控制测量的要求。

5．2．6 注意事项
与静态GPS及传统RTK相比，网络RTK测量更容易出现粗差，必须进行质量控制。

(1)网络RTK测量流动站应在CORS网的有效服务区域内进行，并实现数据与服务控制中心保持良好的通讯。

(2)网络RTK测量流动站不宜在茂密林地、湖塘和强电磁波干扰区观测。

(3)观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，每个控制点采集2次固定解，每次观测都需重新开关机，得到新的固定解后方可测量，当长时间不能获得固定解时，宜断开通信链路，再次进行初始化操作。

(4)每次观测之间流动站应重新初始化。

作业过程中，如出现卫星信号失锁，应重
新初始化，并经重合点测量检测合格后，方能继续作业。

(5)每次作业开始与结束前，均应进行一个以上已知点的检核。

(6)网络RTK平面测量坐标转换残差应不大于2cm，高程转换残差不大于2cm。

(7)测回间的平面坐标分量较差不大于2cm，垂直坐标分量较差不大于3cm取中
数作为最终结果。

(8)图根点应观测2个测回，每测回应观测两次，每次需重新初始化，每次至少采
集数据15个历元；观测点的最终成果为各测回的平均值。

工程建设中采用网络RTK，能弥补传统测量方法的不足之处，大大提高测量精度，缩短了工期,节省了人力、物力、财力。

经工程实践证明，该方法操作性强，准确
可靠，能满足城市测量工作的需求。

Reference S：参考站系统( Continuous Operational
Reference S：ystem，简称 CORS)由多个连续运行参考站组成，是将卫星定位技
术、数字通讯技术、计算机技术和网络技术融为一体的系统。

网络RTK是CORS
系统建设的主要目的。

它采用多个参考站进行差分解算，其解算的理论基础和方法不一。

具有代表性的为虚拟参考站技术( Virtual Reference Station，简称VRS)、主辅站技术( Master-Auxiliary Concept，简称 MAC)、区域改正数技术
( Flachen-Korrektur-Parameter，简称FKP) 。

Application of RTK Network in the Mapping Control Surveying on CORS System
FU Zhao-xiang1， LEI Xiao-peng1， TANG Hong-tao 2
(1.Northwest Nonferrous Metals Party of Geophysical and Geochemical Exploration,Xi’an Shaanxi 710068,China;2.Second Crust Deformation Monitoring and Application Center,CEA,Xi’an Shaanxi 710054,China) Abstract：Network RTK technology has been applied in all fields of Surveying and mapping. This paper starts with the principle of network RTK technology, introduced its application in mapping control survey, analysis of factors affecting the work of Network RTK, combined with engineering cases, the author expounds the advantages of Network RTK Technology in the industry production, cases were finally put forward matters needing attention in use.
Key words：Network RTK; CORS; Gauss projection; influencing factors
[收稿日期] 2016-04-14
[作者简介]付兆祥(1982—)，男，汉族，陕西凤翔人，工程师，长期从事城市测量、工程测量、地矿测绘等工作。

[中图分类号] P228.4
[文献标识码]B
[文章编号]1007-3000(2016)05-4
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