CORS支持下的單點測量模式的探討

王愛國，張殿江，丁文利，王懷念

(1. 武漢大學衛星導航定位技術研究中心，湖北 武漢 430079； 2. 河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院，河南 鄭州 450003)

CORS支持下的單點測量模式的探討

王愛國1,2，張殿江2，丁文利2，王懷念2

(1. 武漢大學衛星導航定位技術研究中心，湖北 武漢 430079； 2. 河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院，河南 鄭州 450003)

針對傳統GNSS控制網中需要多人多臺設備同步觀測的缺點，提出了利用CORS來進行單點測量的模式，并利用Bland-Altman對兩種測量模式進行檢驗。采用CORS單點測量模式代替網模式，較好地解決了在網觀測中多臺設備同步觀測的缺點，根據Bland-Altman檢驗，測量結果能達到E級網測量結果。基于CORS單點測量模式的實踐表明，本文所提的測量模式不僅能滿足區域控制網的要求，也能較好地提高高精度控制測量的效率，研究結果是對高精度控制測量方法的補充，可以應用于農村集體土地登記發證等項目中。

CORS；GNSS；單點測量；靜態測量；一致性檢驗；Bland-Altman

近年來，基于連續運行參考站系統(continuous operational reference system，CORS)的實時動態測量已經成為低等級控制測量和碎部點測量的主要手段。同時利用CORS進行高精度控制測量也有著不少優勢，如不用額外尋找控制點、不需要在控制點上安置儀器與未知點設備同步觀測等。但該作業方法的缺點也是顯而易見的，即需要多臺GNSS接收機同步觀測，由于這些點位分布在不同的位置，常常是某個點位已經開始很長時間了，而另一些點位還沒有開始，也就是可能因為某一臺設備或某個點位的問題造成其他點位的觀測無效。

一、單點觀測模式與數據處理

單點觀測模式非常簡單，直接在控制點上安置GNSS接收機，通過靜態觀測一定的時間長度即可(如圖1所示)。將外業觀測得到的數據下載到計算機中，同時下載點位附近CORS參考站點的同步數據，對這些數據進行計算。

在測站i上對衛星p進行觀測后可列出線性化的觀測方程為

(1)

CORS站點的同步觀測方程為

(2)

式(1)減去式(2)可得

圖1 單點觀測模式

(3)

式(3)可變為

(4)

在測站i和CORS參考站上，還對衛星q進行了同步觀測，則可以繼續組成雙差觀測值表示的觀測方程為

(5)

利用上面的觀測方程進行基線解算，基線解算成果可按照相同等級的GNSS網的基線檢核公式進行檢核，但不存在重復基線的問題。

基線解算后按照GNSS網平差的方法進行計算，通過網平差將消除已知點不符值及閉合環閉合差，同時評估點位的精度，并確定點位在參考系下的坐標。

對GNSS基線的起點到終點的坐標差列出誤差方程為

(6)

網中的兩條基線組成誤差方程為

(7)

權陣通過基線解算獲得的方差-協方差陣來確定，按照最小二乘原理進行平差計算獲得平差結果

(8)

式中，G為基準方程系數矩陣。

要獲得點位的參心坐標，還要根據已知的參心坐標，建立地心系到參心系的轉換參數及參心系下坐標參數的統一函數模型，通過平差計算獲得參心坐標系統下的參心坐標。

二、基于CORS的單點觀測模式的實例

為檢驗基于CORS的單點測量模式的實際測量效果，選擇了兩塊試驗區，分別位于河南省鄭州市的新鄭市和平頂山市的新華區。新鄭市周圍的CORS參考站分別為鄭州中心(ZZZX)、鄭州中牟(ZZZM)、鄭州新鄭(ZZXZ)，參與試驗的E級點有90個。平頂山市新華區周邊的CORS站有寶豐(BAOF)和平頂山學院(PDXY)2個，參與試驗的E級點有28個。在實際作業中，為比較兩種方法的實際測量效果，分別采用了常規的網測量模式和基于CORS的單點測量兩種模式。為保證觀測的精度，在采用基于CORS的單點測量模式時，將觀測時間延長至90 min，而網測量模式的時段長度為45 min。

按照前面的數據處理方法，基于CORS的單點測量模式和網測量模式分別進行計算，得到了坐標差值如圖2—圖5所示。其中X坐標最大差值為1.8 cm，Y最大差值為2.4 cm，H最大差值為8.4 cm。點位的平面中誤差為1.2 cm，高程中誤差為3.0 cm。

圖2 兩種模式的X差值

圖3 兩種模式的Y差值

圖4 兩種模式的平面坐標差值

圖5 兩種模式的H差值

三、點模式與網模式的一致性分析

四、結束語

目前，全國的CORS系統建設已經基本建設完畢，利用CORS系統進行動態測量非常便捷、快速，也是CORS系統應用的主要方面。而在某些情況下，需要進行靜態控制測量，利用CORS系統進行靜態控制測量可以不用額外尋找控制點，也無需在控制點上進行靜態測量，而只需在未知點上安置接收機，通過下載同步的CORS參考站的數據，進行聯合計算，就可以方便地進行靜態控制測量。而利用基于CORS的點測量模式進行控制測量能更有效地快捷地進行靜態測量，與傳統的靜態測量相比，它無須考慮多臺設備的同步觀測，而可以到達點位后直接開機觀測，觀測結束直接更換點位，非常便捷。根據以上分析可知，基于CORS的點測量模式具有下面的特點：

1) 對于需要少量的高精度控制點的地區，點測量模式具有便捷、快速的優點，可以節約因同步觀測而帶來的人員成本、時間成本和設備成本，在一定程度上提高了作業效率。

2) 點測量模式無論是平面精度還是高程精度都與傳統的靜態測量模式一致，在一定范圍內可以代替傳統的靜態控制測量。

3) 點測量模式的缺點是在大范圍內由于點位之間沒有進行平差計算，點位的整體性較差，同時要求點位周圍的CORS參考站點有一定的密度，若參考站點距離較遠，對基線解算不利。

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引文格式：王秀萍，蔣廷臣，王繼剛，等.GPS網平差的控制點有效性與選擇研究[J].測繪通報，2016(12)：16-19.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0392.

Discussion of Single Point Measuring Model Based on CORS

WANG Aiguo，ZHANG Dianjiang，DING Wenli，WANG Huainian

2016-07-08

河南省國土廳省級專項項目

王愛國(1970—)，男，博士生，主要研究方向為GNSS數據處理。E-mail：wangaiguoch@126.com

王愛國，張殿江，丁文利，等.CORS支持下的單點測量模式的探討[J].測繪通報，2016(12)：13-15.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0391.

P228

B

0494-0911(2016)12-0013-03