雙頻GPS參考站子系統建設的分析

熊瑛

(中山市鐵城測繪工程有限公司中山廣東528400)

雙頻GPS參考站子系統建設的分析

熊瑛

(中山市鐵城測繪工程有限公司中山廣東528400)

隨著GPS技術的飛速進步和應用普及，在城市測量中的作用已越來越重要。當前，利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）已成為城市GPS應用的發展熱點之一。CORS系統是衛星定位技術、計算機網絡技術、數字通訊技術等高新科技多方位、深度結晶的產物。CORS系統由基準站、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成，基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。本文著重介紹連續運行衛星定位服務系統（CORS）的基本理論情況，以及南方連續運行雙頻GPS單參考站系統的建設。

衛星定位服務系統（CORS）虛擬參考站(VRS)參考站GPRS無線通訊

隨著現代科技的高速發展,在測繪領域也得到了推廣普及，舊的傳統測繪模式逐漸被高科技的新技術取代。近年來，隨著GPS測量技術的發展，工程測量的作業方法更是發生了歷史性的變革。GPS測量通過接收衛星發射的信號并進行數據處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。

1　 CORS系統的基本理論

1.1CORS的概念

連續運行衛星定位服務系統（Continuous Operational Reference System）簡稱CORS系統。

連續運行參考站系統可以定義為一個或若干個固定的、連續運行的GPS參考站，利用現代計算機、數據通信和互聯網(LAN／WAN)技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值(載波相位，偽距)，各種改正數、狀態信息，以及其他有關GPS服務項目的系統。

CORS系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。

基準站網：基準站網由范圍內均勻分布的基準站組成，移動站用戶在野外完成靜態測量后，可以從基準站軟件下載同步時間的靜態數據進行基線聯合解算。

由于傳統的RTK技術需要有測區附的控制點的點位數據.針對當前項目需要架設基準站.以及考慮到初使化時間,改正模型等各方面的因素,CORS系統的建立對于大中城市的基礎測繪來說是實用且經濟的.

1.2CORS的分類

單基站系統，就是只有一個連續運行站。類似于一加一的RTK,只不過基準站由一個連續運行的基準站代替，基準站上有一個控制軟件實時監控衛星的狀態，存儲和發送相關數據。

多基站系統：分布在一定區域內的多臺連續觀測站，每一個觀測站都是一個單基站，同時每一個單基站還有一個中央控制計算機控制。

1.3CORS技術算法

CORS技術目前在技術算法上分成VRS、FTK、主輔站技術，其中的優略各個廠家說法不一。天寶和南方CORS方案是VRS，徠卡是主輔，拓撲康號稱可以在三個技術中任意切換。

2　雙頻GPS單參考站系統的建設與分析

以下介紹佛山市三水某公司南方連續運行雙頻GPS單參考站系統的基本情況，陳述了系統的關鍵技術和建設過程，外業測試，與已有控制點的比較，對系統的正常運行作出了有效的評價

2.1系統介紹

佛山市三水某公司南方CORS連續運行GPS參考站系統由雙頻GPS單參考站子系統、數據通訊子系統、數據中心子系統、用戶應用子系統等組成。GPS單參考站建設在公司5樓樓頂，網絡RTK覆蓋面積約為3000多平方公里，其中半徑30公里范圍內的效果更佳。

GPS單參考站子系統：由1個雙頻單參考站組成，主要功能是全天24小時不間斷地接收GPS衛星信號、采集原始數據；

通訊網絡子系統：由1條靜態IP網絡組成，實時傳輸單參考站GPS數據至數據控制中心和發送RTK改正數到流動站用戶；

用戶應用子系統：由不同的流動站組成，接收改正數，并解算出流動站的精確位置。

2.2建設過程

2.2.1CORS建設

在公司的五樓樓頂建設了1個GPS參考站，在蘆苞做了一個輔助站,可以隨時和假設GPS基準站以方便覆蓋整個三水地區。作業覆蓋面積約1800平方公里。

（1）站點勘點。在建設初，根據現場的地形選擇了3個點(含蘆苞)做待選點，組織了24小時每秒1個歷元的靜態觀測，專業軟件解算和評估了效果，選擇樓頂1號點和蘆苞兩個點實施建設。

（2）站點建設。按照南方公司提供的方案和流程圖，組織了精細的施工，建設了1.6米高的觀測墩，并作了相應的專業防雷處理。

（3）采取靜態采集控制點數據，通過靜態解算求參數的辦法。坐標參數的準確性與轉換方法、控制點的數量、點位精度和分布有關。要精確求解坐標轉換參數，就必須采用七參數等精確坐標轉換方法，控制點的坐標精度高，參加求解參數的控制點盡可能多，而且應均勻地分布在測區。

2.2.2通訊網絡的構建

根據連續運行GPS單參考站系統的特點和三水數據通訊的現狀，本著經濟實用的原則，采用了電信ADSL靜態IP的通訊網絡。

2.2.3軟件系統的安裝和調試

本系統使用了南方公司最新的BASE TRANS軟件，實現了數據的采集、管理、存檔。各種格式數據的建立、發送等工作,并且預留了與GDCORS連網的可能性。

已經制作的數據類型和端口為：

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2.2.4完善的系統測試

完善的系統測試是確定系統各項指標是否達到技術設計的要求，是保證系統能正常運行，滿足實際應用的關鍵。

2.2.4.1數據中心

系統的穩定性、安全性、系統的平均無故障運行時間、完備性監測功能、容錯性以及系統的智能化、自動化水平。

2.2.4.2單站RTK

確定RTK的覆蓋范圍，RTK覆蓋范圍內的RTK精度，及其均勻性；確定單站RTK能得到固定解的最長距離，檢測其可靠性，以及隨距離增加，精度衰減的狀況。系統的可靠性和RTK作業效率。

2.2.4.3數據通訊及其它穩定性、安全性、UPS電源、GPRS、CDMA數據傳輸、避雷等

通過嚴格的系統測試，系統的厘米級實時動態定位有效服務范圍：覆蓋參考站區域30Km半徑的范圍，在三水條型地形下,覆蓋共1800多平方公里，在25Km范圍內，一般10—20秒左右初始化。

3　雙頻GPS單參考站系統建設的重點和難點

根據本人在雙頻GPS單參考站系統的建設過程中總結，僅供參考。

（1）GPS基準站的選址與建設：GPS基準站開始的選址要能盡量能覆蓋本地區，所以應盡量選在本地區的中心開闊地帶，并組織24小時每秒1個歷元的靜態觀測，專業軟件解算和評估了效果。

（2）通訊網絡的選擇：通訊網絡是利用無線網絡（一般是GPRS或者CDMA，也可以用GSM）與主控站進行鏈接，鏈接建立以后，向主站發送偽距觀測值（遵循NMEA-0183標準，估算用戶概略位置），主控站收到用戶請求后，根據用戶位置為基礎，解算相關的誤差改正值（這一步概述如此，實際上不同技術之間所采用的方法不一樣，稍后討論），遵循RTCM標準，通過無線網絡發送給用戶，這樣，用戶在NRTK區域內即可獲得厘米級的定位精度。在沒有網絡信號的地方是不可能進行的。

（3）WGS84坐標到地方坐標的轉換參數的求取：在只知道地方坐標而不知道WGS84坐標的前提下，采取靜態采集各控制點數據，通過靜態解算求參數的辦法。坐標參數的準確性與轉換方法、控制點的數量、點位精度和分布均勻有關。要精確求解坐標轉換參數，就必須采用七參數等精確坐標轉換方法，控制點的坐標精度高，參加求解參數的控制點盡可能地多，而且應均勻地分布在測區。

4　結束語

CORS系統提供一個高精度三維動態測量基準，建立一個無控制點的電子測量控制網，為城市規劃及工程建設提供各種精度的實時RTK的實時的定位服務，CORS系統將網絡化概念引入到了大地測量應用中，該系統的建立不僅為測繪行業帶來深刻的變革，而且也將為現代網絡社會中的空間信息服務帶來新的思維和模式。

[1]《全球定位系統(GPS)原理與應用》袁安存大連海事大學出版社1999.11.

[2]GPS測量原理及應用(3S叢書)徐紹銓等武漢武漢測繪科技大學出版社1998.

[3]南方測繪的SOUTH-BASE接收機用戶手冊.

[4]李毓麟等在長距離GPS[]相對定位中的失周處理［A］.高精度靜態GPS[]定位技術研究論文集［C］.北京：測繪出版社，1996.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-271-2