河南省地質CORS運行測試與分析

王金娜 王軍見 王艷艷

(河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

河南省地質CORS運行測試與分析

王金娜 王軍見 王艷艷

(河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

介紹了河南省地質CORS系統首期運行中的測試方案，分析了系統在RTK定位精度、可用性和初始化時間等方面的測試結果，結果表明：其各項測試結果均優于設計指標，系統精度高、運行穩定可靠，為河南省地質CORS系統正常運行提供了有力保障。

地質，CORS，測試，運行

河南省地質CORS是GNSS，INTERNET和通信技術的有機融合，把分布在全省范圍內的永久性全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，簡稱GNSS)基準站連接起來，構成了新一代網絡化的地質信息連續采集運行系統。系統主要由GPS基準站系統、數據處理中心、用戶應用系統、數據傳輸系統、數據播發系統等組成，是連續運行衛星定位服務綜合系統(簡稱CORS)技術與地質專業領域的突破性結合，是空間技術、現代網絡技術、現代衛星測地技術等多種技術集成的有機體系。系統成果主要建立了省級地質信息采集高精度參考框架，引入高精度起算點(全球跟蹤站)，采用精密數據處理軟件聯合解算基線，以國內4個IGS站作為強約束，確定所有參考站CGCS2000基準下的坐標，平面精度優于1 cm；為適應地質工作需要，采用“七參數”法，建立了多種坐標系統的轉換模型，參考站平面精度優于1 cm，GPS控制點位相對精度優于0.2 cm，實現了野外地質工作的快速定位與導航，確保了各個時期地質信息數據成果的可用性和連續性。填補了地質勘查信息采集領域的多項空白。

河南省地質CORS精度測試至關重要，它直接關系到系統在實際應用中能否提供精確、實時的定位信息，關系到河南省地質工作主流程信息化進展程度。通過對河南省地質CORS應用性能各項指標的測試，得出目前系統性能、流動站用戶接收機兼容性、用戶的定位初始化時間和定位精度，客觀評價河南省地質CORS各種技術指標水平，總結系統成功和不足之處。

1 測試內容與方法

1.1 測試內容

河南省地質CORS精度測試內容主要包括動態定位測試、靜態定位測試、時間可用性及可靠性測試、系統功能測試等。

2)時間可用性：針對系統提供的RTK實時定位服務，可分為全天可用性和全年可用性，后者可通過前者統計得到。

3)空間可用性：用戶能夠得到RTK固定解的區域范圍。

4)系統可靠性：在獲得固定定位解的條件下，符合精度指標的樣本與觀測樣本總數的比值要符合要求(95%)。

5)定位服務時效性：實時定位所需的初始化時間。

1.2 測試方法

本次測試采取動態、靜態相結合的方法，點位以GPS A，B，C，D級點為主，全省均勻選取105個點位進行測試；時間可用性測試以5秒采樣率采集RTK固定解，連續進行24 h的數據采集；選取目前國內常用GPS接收機(天寶、徠卡、拓普康、南方、華測、中海達等)，測試系統兼容性。

生1：大約450顆；生2：大約380顆；生3：我覺得它特別多，我也估計不了……師：有辦法知道它有多少顆嗎？生4：數一數。師：一顆一顆地數嗎？生考慮一會，提出：這些幸運星太多了，一顆一顆數耽誤我們上課的時間。師：如何較快地數出這么多的幸運星？我為每一組都準備了一份與我同樣多的幸運星，不同的是，你們的每10顆裝了一袋。

2 數據統計和分析方法

本次測試的坐標系統采用WGS-84，平面坐標的精度評定通過坐標七參數轉換的西安80坐標比較進行，以WGS坐標的大地高比較值代替高程方向的比較值。

2.1 RTK實時動態測量內符合精度統計方法

計算每一個點單次初始化測得30個歷元值的平均值，將4次初始化后30個歷元值的平均值再求出點位平均值，4次平均值與點位平均值求差然后得到4個差值，并對差值在不同區間的概率進行統計，同時根據式(1)分別計算系統B，L，H方向的內符合精度：

(1)

其中，n為測量值總數，即剔除粗差后全部RTK實時動態測量值總數；ΔX為測點測試值與相應測試平均值X方向的差值；MXx為系統X方向內符合精度，反映系統實時定位的穩定性。

2.2 RTK實時動態測量外符合精度統計方法

將網絡RTK測量值與已知的坐標值進行比較，即可得出各測點的外符合性分布情況，最后再根據式(2)計算系統在X，Y，H方向的外符合精度。

(2)

其中，N為測試點數；θ為測試點坐標值與已知值之差；τ為系統外符合精度，反映系統定位的準確性。

3 系統測試

3.1 系統精度測試

1)系統內符合精度測試見圖1。

X：0.007 8 m；Y：0.006 1 m；平面：0.010 0 m；H：0.020 7 m。

2)系統外符合精度測試見圖2。

X：0.012 8 m；Y：0.011 5 m；平面：0.017 6 m；H：0.053 5 m。

3)系統靜態精度測試。

在全省范圍內均勻選取了10個A，B級點，與基準站同步觀測2 h(見表1)。

靜態定位的精度穩定可靠，達到了技術設計的要求。

4)系統時間可用性及可靠性精度測試。

選取鄭州、洛陽、南陽、商丘、信陽等5個地點測試，以5 s間隔采集RTK固定解，連續進行24 h以上的數據采集，可用性均在95%以上(見表2)。

3.2 系統時效性、兼容性精度測試

1)定位時效性測試。記錄每次初始化時間，均為固定解，各類型儀器初始化時間絕大部分在20 s以內。測試結果表明，本系統定位時效性良好。2)設備兼容性測試。每個點位選擇不同廠商儀器測試，取平均值和已知值進行比較。測試結果表明，平面差值、大地高方向差值均在兩倍誤差之內，本系統兼容性良好(見表3)。

表2 系統時間可用性及可靠性精度測試結果

表3 設備兼容性測試結果表

3.3 系統性能測試

1)系統連續自動運行能力測試。連續兩天的靜態數據采用TEQC進行處理分析，原始數據文件-RINEX文件數據質量良好，GPS Net軟件運行正常。通過分析軟件日志、計算機操作系統日志，確認整個數據中心系統能夠連續、自動運行、參考站設備無任何異常，網絡解算正常。2)站點衛星接收情況測試。在開機極短的時間內捕獲到所有可見衛星，獲取無與倫比的衛星信噪比，且有效抑制了多路徑影響，可接收GPS 和GLONASS 兩種衛星信號。3)系統性能測試。系統性能測試主要包括遠程管理功能測試、網絡解算測試、用戶管理測試、產品格式兼容測試。

4 結語

經測試分析：河南省地質CORS作業覆蓋整個河南省域約16.7萬km2，網外30 km仍能快速得到固定解，優于系統設計指標；內符合平面精度為0.010 1 m，外符合平面精度為0.018 7 m，系統內、外符合精度均達到設計要求，可用性指標最低為95.26%，初始化時間小于20 s。系統服務器、UPS、交換機等性能均優于設計要求，系統運行穩定可靠，為河南省地質CORS系統投入運行提供了有力保障。

[1] 李芳芳，遠順立，王金娜，等.河南省地質信息連續采集運行系統技術方案[Z].2008.

[2] 王軍見，吳孔軍，遠順立.基于CORS的地質信息連續采集運行系統的設計[J].科學技術與工程,2008(15)：41-42.

[3] 王軍見，遠順立，吳孔軍，等.河南省GPS連續運行參考站網的設計[J].地礦測繪,2008(4):40-42.

[4] 遠順立，宋會傳，王金娜，等.河南省地質信息連續采集運行系統鑒定材料[Z].2011.

Geology of Henan province CORS operation testing and analysis

WANG Jin-na WANG Jun-jian WANG Yan-yan

(SurveyandMappingGeographicInformationInstitute,HenanGeologyandMineralExplorationandDevelopmentBureau,Zhengzhou450006,China)

This paper introduces the geology of Henan province CORS system first running test scheme， analysis of the system in the RTK positioning precision, availability and initialization time and other aspects of the test results. The results show that： the various test results are superior to that of design index. The precision of the system is high, the operation is stable and reliable. For the normal operation of Henan province geological CORS system provides a powerful guarantee.

geological, CORS, test, operation

1009-6825(2014)17-0091-02

2014-04-03

王金娜(1980- )，女，碩士，工程師； 王軍見(1976- )，男，碩士，高級工程師； 王艷艷(1984- )，女，碩士，工程師

P228

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