CORS系統(tǒng)在地形圖測繪中的可靠性與精度分析

宋金龍

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，沈陽 110000)

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CORS系統(tǒng)在地形圖測繪中的可靠性與精度分析

宋金龍

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，沈陽 110000)

隨著衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等新科技的深度結(jié)晶，以及GPS應(yīng)用理論和誤差綜合原理的發(fā)展，CORS系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。但是在應(yīng)用CORS系統(tǒng)進(jìn)行地形圖外業(yè)作業(yè)時，由于衛(wèi)星信號遮擋和通訊信號的中斷導(dǎo)致儀器初始化時間較長，甚至?xí)霈F(xiàn)失鎖的現(xiàn)象。對整個數(shù)據(jù)的可靠性和精度產(chǎn)生影響。文章以南方S86T儀器為例，在遼寧省某重點(diǎn)工程的帶狀地形圖中對CORS系統(tǒng)成果進(jìn)行可靠性以及精度分析。

CORS地形圖；可靠性；精度

0 引 言

通過各基準(zhǔn)站采取的誤差消除措施和站間的綜合誤差內(nèi)插計算，CORS系統(tǒng)能高精度的提供各基準(zhǔn)站的誤差綜合改正數(shù)以及流動站的位置信息，用于流動站用戶的實(shí)時定位。但由于流動站在定位時受到諸多不確定因素的影響，須要對系統(tǒng)的定位可靠性進(jìn)行檢測，對多種環(huán)境中內(nèi)符合精度和外延伸精度進(jìn)行分析，探討CORS系統(tǒng)在地形圖測繪時的檢核方法和精度，對CORS在工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的可靠性有著重要和現(xiàn)實(shí)的意義。

1 CORS系統(tǒng)測繪作業(yè)時的檢驗(yàn)方法

1.1 單點(diǎn)精度分析方法

單點(diǎn)定位精度測試是通過系統(tǒng)播發(fā)的位置改正信息，檢測在實(shí)時動態(tài)作業(yè)條件下的定位服務(wù)精度及其隨時間的變化情況。利用已知等級點(diǎn)(網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)，網(wǎng)外點(diǎn))分析待定點(diǎn)的點(diǎn)位精度情況。

1.2 地形因子檢測法

不同的地形條件影響著流動站概略坐標(biāo)定位精度，影響著RTK能否可以精確定位。選擇測區(qū)內(nèi)不同的地形點(diǎn)，如建筑物、樹木、大面積水域邊，以傳統(tǒng)的測量方法來測定檢測點(diǎn)坐標(biāo)和高程并以此為基準(zhǔn)值，再利用CORS系統(tǒng)來測定這些點(diǎn)位，計算其與基準(zhǔn)值之間的變化，分析CORS系統(tǒng)的空間可用性，以及與觀測時間的關(guān)系。

1.3 動態(tài)檢測方法

按照基線長度均勻的選擇網(wǎng)內(nèi)及網(wǎng)外地形圖范圍內(nèi)的測試點(diǎn)，按網(wǎng)內(nèi)、網(wǎng)外分別進(jìn)行精度統(tǒng)計，并進(jìn)行測試點(diǎn)的內(nèi)符合精度統(tǒng)計，分析測試點(diǎn)的平面、高程精度。

通過以上方法綜合使用，可以較全面、有效地分析CORS系統(tǒng)在地形圖測繪中的定位精度和可靠性，同時在工程測量中，也可應(yīng)用上述方法結(jié)合對測量點(diǎn)位抽樣檢查，保證工程建設(shè)的安全。

2 工程實(shí)驗(yàn)與分析

本次工程實(shí)驗(yàn)是在遼寧省某重點(diǎn)工程的帶狀地形圖作業(yè)中對CORS系統(tǒng)成果進(jìn)行可靠性以及精度分析。分別選取了幾個典型的作業(yè)區(qū)域，通過以上幾種方法對結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1 單點(diǎn)精度與觀測時間分析

通過對4個靜態(tài)已知等級點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)定位測試，分析待定點(diǎn)的點(diǎn)位精度情況，各點(diǎn)的采樣時間為10min，具體統(tǒng)計見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出單點(diǎn)定位精度與觀測時間的關(guān)聯(lián)，隨著觀測時間的加長(5min左右)，其定位精度趨向穩(wěn)定，變化幅度減弱。

表1 定位精度與時間的關(guān)系

2.2 CORS系統(tǒng)內(nèi)符合精度分析

本次測試分別選取了CORS系統(tǒng)范圍內(nèi)的兩處地形圖進(jìn)行內(nèi)符合分析，用常規(guī)測量方法測定這些試驗(yàn)點(diǎn)的坐標(biāo)，作為參考值，總共選取40個點(diǎn)進(jìn)行分析比較。詳見精度統(tǒng)計表2與統(tǒng)計值制成曲線圖1。

表2 內(nèi)符合精度統(tǒng)計表

我們從統(tǒng)計圖表可以看出，平面坐標(biāo)內(nèi)符合精度約多集中于1-3cm區(qū)間內(nèi)，高程精度多集中于2-4cm區(qū)間內(nèi)，切精度都滿足大比例出地形圖要求。同時，可以通過實(shí)際數(shù)據(jù)明顯看出三星GPS接收機(jī)在獲取數(shù)據(jù)精度方面的優(yōu)勢。

2.3 CORS系統(tǒng)外延伸精度分析

與內(nèi)符合精度一樣，CORS系統(tǒng)的外延伸精度也是評價CORS系統(tǒng)的精度與可靠性的重要依據(jù)，本次測試計算外延伸精度是利用CORS系統(tǒng)控制區(qū)域外的兩處地形圖作業(yè)區(qū)域的觀測值與參考的坐標(biāo)值來進(jìn)行分析的，通過計算數(shù)據(jù)在x，y，z方向的外延伸精度即可得出各測點(diǎn)的外延伸分布情況。外延伸精度統(tǒng)計如表3所示，統(tǒng)計值曲線圖2。

表3 外延伸精度統(tǒng)計表

圖1 內(nèi)符合精度統(tǒng)計圖

圖2 外延伸精度統(tǒng)計圖

從上述表和圖中可知，外延伸精度平面坐標(biāo)精度控制在3-5cm，高程精度多集中在4-5cm，可以滿足大比例尺地形圖測繪的需要。但是，本次測試的局限性在于所選擇的兩個實(shí)驗(yàn)測區(qū)距離CORS網(wǎng)控制區(qū)域10km以內(nèi)，并不能完全代表CORS系統(tǒng)的外延伸精度總體情況，也沒有測試出本系統(tǒng)的有效外延伸工作半徑。

3 結(jié)論與分析

通過本文的測試分析我們可以看出CORS系統(tǒng)的精度可以滿足地形圖的作業(yè)要求。其系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠，平面平均誤差3.2cm，高程平均誤差4.8cm。但是通過本次的測試，同樣可以得出在利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行地形圖測繪時需要注意的幾個問題：

1)在滿足地形圖作業(yè)要求的情況下，盡量使測區(qū)位于CORS系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)。如測區(qū)位于CORS系統(tǒng)覆蓋范圍以外，要加大地形圖的精度以及可靠性的檢驗(yàn)。

2)在進(jìn)行內(nèi)符合、外延伸精度檢測時，發(fā)現(xiàn)在樹木遮擋處以及村落點(diǎn)進(jìn)行檢測時，CORS系統(tǒng)的初始化時間增加，平均觀測2min以上才能獲取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。所以在上述地點(diǎn)作業(yè)時要按照精度要求保證點(diǎn)的觀測時間。

3)本次測試區(qū)域位于遼寧省境內(nèi)，數(shù)據(jù)有一定的區(qū)域局限性。而且，CORS系統(tǒng)的建設(shè)方法與數(shù)據(jù)模型的多樣性，使本次測試的結(jié)果不能完全的體現(xiàn)CORS系統(tǒng)在地形圖測繪中的現(xiàn)勢意義。

[1]周樂韜.連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)實(shí)時動態(tài)定位理論、算法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].成都:西南交通大學(xué)，2007.

[2]隆華平，胡友健，曾云.GPS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)的解得精度及其穩(wěn)定性研究[J].全球定位系統(tǒng)，2005(02):30-35.

[3]唐衛(wèi)明，樓益棟，劉暉.GPS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)定位精度檢測方法研究[J].通訊學(xué)報，2006,27(8)：73-77.

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Reliability and Accuracy Analysis of CORS system in Mapping Topographical Plan

SONG Jin-long

(Liaoning Provincial Water Conservancy & Hydropower Investigation,Design and Research Institute, Shenyang 110000, China)

CORS network system rises in response to the deep integration of satellite positioning technology,computer network technology and digital communication technology and the development of GPS application theory and error comprehensive theory. However, in the field operation procedure of terrain map, the satellite signal occlusion and communication signal interruption maybe result in long initialization time for the instruments, or even the lock-lose, and will affect the reliability and accuracy of data. This paper takes the South S86T instrument as the example to analyze reliability and accuracy of CORS system in the band-shaped topographic maps of a key project in Liaoning Province.

CORS topographic map; reliability; accuracy

1007-7596(2017)03-0021-03

2017-02-26

宋金龍(1986-)，男，遼寧岫巖人，工程師，從事水利測繪工作。

P228.4；P

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