擬穩平差在CORS靜態測量中的應用

2016-12-27 07:01:19鐘新穎唐長增

地理空間信息 2016年6期

關鍵詞：測繪測量

鐘新穎，唐長增

（1.桂林理工大學測繪地理信息學院，廣西桂林 541004；2.廣西基礎地理信息中心，廣西南寧 510023）

擬穩平差在CORS靜態測量中的應用

鐘新穎1，唐長增2

（1.桂林理工大學測繪地理信息學院，廣西桂林 541004；2.廣西基礎地理信息中心，廣西南寧 510023）

將擬穩平差的方法引入到CORS靜態測量數據處理中，將基站點與觀測點組網進行三維無約束平差。使用Matlab編程解算一組實驗數據，并與常用的三維無約束平差結果進行比較。研究表明，經擬穩平差方法處理后所得待測點的坐標中誤差更小、精度更高。

擬穩平差；CORS；靜態測量；坐標中誤差

CORS是通過在某個區域范圍內建立若干永久性的連續運行參考站、數據通信鏈路、數據中心和用戶終端構成的局域網絡[1-2]，綜合應用計算機技術、數據通信技術等進行實時差分改正信息解算，實時地向不同的用戶提供經檢驗的不同類型GPS觀測值、各種改正數和狀態信息。CORS具有網絡化、精度高、快速可靠、自動化、智能化、基準統一、多元化的特點。

CORS站的應用大大減少了外業測量的工作量。在靜態測量方面，通過接收CORS站信號，以CORS站形成的虛擬參考站[3]作為基準，經過長時間的靜態連續觀測，可獲得足夠多的待測點觀測數據以及概略坐標，然后進行差分解算。

目前，通常將距測點較近的CORS站與測點構成GPS網進行基線解算，以VTPV=min為平差基準進行組網平差；CORS基站位置固定且連續不間斷地采集數據，站點坐標穩定，但待測點是臨時架設，采集數據也僅觀測數小時，得到的坐標相對不穩定；這種情況下仍將CORS站點與待測點簡單地組網平差，使CORS站穩定性沒有得到很好的利用，甚至破壞了這種穩定關系。因此，本文介紹如何運用擬穩平差[4-6]的方法對CORS靜態測量所得GPS網進行平差計算[7]。

1 擬穩平差

1.1 擬穩平差準則

在一個自由網中，如果一部分點相對于另一部分點是穩定的，將網中點的高程和坐標作為未知數，那就有穩定未知數和不穩定未知數兩類。設不穩定未知數的近似值為，改正數為；穩定未知數的近似值為，改正數為，則誤差方程為：

式中，t1+ t2= t。在水準網中，t1、t2分別表示不穩定點數及穩定點數；在平面網中，t1、t2分別表示二倍不穩定點數及二倍穩定點數，即它們的坐標未知數個數。R（B）=r＜t，d=t-r。t>t2>d，R（B1）=t1，B1為列滿秩陣。平差準則為：

1.2 擬穩平差求解

由誤差方程可得法方程為：

因為法方程系數矩陣奇異，所以式（3）得不到唯一解，對式（3）進行整理，以消去x^1。但通過整理后，秩虧仍然存在。為了得到唯一解，需附加擬穩條件：

于是解得：

1.3 精度評定

單位權方差估計量為：

最后，可以求得中誤差陣：

2 算例分析

本文數據來源于廣西測繪地理信息中心GXCORS基站JZ54、JZ57、JZ58三個基站點（下文分別簡寫為A、B、C）。坐標精度滿足城市四等以下精度解算要求，點7021CPP007（下文簡寫為Q）是待測點，使用天寶5800GPS接收機野外靜態觀測2 h，觀測信息見表1。本算例以A、B、C三點作為穩定點，以Q點作為不穩定點，運用擬穩平差的方法對該GPS網進行三維無約束平差計算。運用擬穩平差方法計算坐標中誤差mx，結果見表2。

表1 觀測基線信息/m

表2 擬穩平差方法所得坐標中誤差mx/mm

利用基線解算軟件TBC 2．70進行基線處理后，由平差軟件COSA V5．20進行平差計算，所得Q點的坐標中誤差為mx'，與用擬穩平差方法求得的Q點的坐標中誤差mx進行比較，見表3。

表3 觀測點的點位中誤差對比/mm

由表3比較可見，用擬穩平差方法進行三維無約束平差解算得到的坐標中誤差mXQ遠小于通過不加區分地混合組網進行三維無約束平差得到的坐標中誤差m'XQ。在省級CORS系統下進行GPS測量時，基線長度通常在數十km以內，測區內橢球參數對點坐標的影響不大、外界大氣環境相似，這種情況下將待測點擬合到穩定的基站點所組成的重心基準下必然能提高待測點的解算精度。特別是當外業觀測條件不太理想、所采集數據質量不高但又符合精度要求的情況下，在平差計算時，運用這樣一種穩定的重心基準，可以更容易得到符合規范要求的平差數據，避免數據處理失敗而重測。