淺談基于CORS系統的GPS網絡RTK技術

王奪 孫振鵬

摘 要：隨著高新科技廣泛應用于測量工作中，基于CORS系統的GPS網絡RTK技術得在勘測領域中得到了廣泛應用，該技術克服了普通RTK測量中基準站與流動站間距的局限，它的有效距離可達到幾十甚至上千米，覆蓋面廣闊，定位精度高，可靠性強。本文對基于CORS系統的網絡RTK技術進行了探討。

關鍵詞：CORS系統；網絡；RTK技術

1.基于CORS系統的網絡RTK技術

1.1系統組成

CORS系統由參考站子系統、數據處理中心子系統、數據通信子系統和用戶子系統四部分組成。各子系統由數據通信子系統互聯，形成了分布于一個城市的局域網。CORS系統是利用全球衛星定位導航系統、計算機、數據通信技術，在一定區域內以一定間隔建立的長年連續運行的若干個固定參考站組成的網絡系統。CORS是在一個較大的區域內均勻地布設多參考站，構成一個參考站網，各參考站按設定的采樣率連續觀測，通過數據通信系統實時地將觀測數據傳輸給系統控制中心，系統控制中心首先對各個站的數據進行預處理和質量分析，然后，對整個數據解算，實時估算出網內各種系統誤差改正項（電離層、對流層、衛星軌道誤差）獲得本區域的誤差改正模型。然后，通過無線網絡把改正數傳給流動站，計算機根據相對定位原理實時計算并顯示流動站的三維坐標和測量精度。

1.2工作原理

網絡RTK技術是CORS系統的核心技術，它能夠提供高精度實時動態定位服務，與基于單基站的載波相位實時差分定位相比，能有效擴大作業半徑，降低作業成本，提高生產效率。網絡RTK技術是利用地面布設的一個或多個基準站組成的GPS連續運行參考站（CORS），綜合利用各個基站的觀測信息，通過建立精確的誤差修正模型，實時發送RTCM差分改正數，修正用戶的觀測值精度，在更大范圍內實現移動用戶的高精度導航定位服務。網絡RTK技術是目前GPS實時動態差分中最先進、應用最廣泛的差分系統，它采用了載波相位動態實時差分方法，極大地提高了外業作業半徑。其實時精密差分定位精度平面可達10mm+2ppm；高程可達20mm+2ppm。

1.3測量成果的質量控制

CORS-RTK的觀測成果處理時，精度要求不高的碎部測量可直接按參數求取所測點的坐標、高程成果，精度要求較高的圖根控制，可記錄WGS-84觀測成果，通過專業軟件，進行似大地水準面精化獲取較高精度的坐標成果。與GPS靜態測量相比，CORS-RTK測量更容易出錯，必須進行質量控制。CORSRTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%，CORSRTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。質量控制的方法主要有：（1）已知點檢核比較法：即在布測控制網時用靜態GPS或全站儀多測出一些控制點，然后用RTK測出這些控制點的坐標進行比較檢核，發現問題即采取措施改正。（2）重測比較法：每次初始化成功后，先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤后才進行RTK測量。以上方法中，最可靠的是已知點檢核比較法，但控制點的數量總是有限的，所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果。

2.基于CORS系統的網絡RTK技術特點

2.1提高了工作效率

作業速度快，在一般的電磁波環境下幾秒鐘即得一點坐標，CORSRTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大，CORSRTK可勝任各種測繪內、外業。提高儀器利用率、降低了作業條件要求、節約人力資源。原來的1+1兩臺接收機才能作業，現在1臺接收機就能正常作業，儀器利用率提高1倍。與其它傳統測量相比，CORS-RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，在傳統測量看來，由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足CORS-RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業。省去架設和設置基準站的時間和麻煩，開機就可以作業。流動站利用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差保證了作業精度。

2.2全網覆蓋且精度均勻

定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足CORSRTK的基本工作條件，在CORSRTK系統覆蓋區，平面精度和高程精度都能達到厘米級。特別是高程精度，通過大地水準面精化的CORSRTK成果，大大優于RTK成果。

2.3提高高端GIS定位終端的精度

只要在流動站時進行簡單的設置，就可以邊走邊獲得測量結果坐標或進行坐標放樣。操作簡便，容易使用，數據處理能力強。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其它測量儀器通信。操作簡便，便于使用。

3.CORS-RTK技術應用中存在的不足及對策

3.1天空環境影響

白天中午，受電離層干擾大，共用衛星數少，常接受不到5顆衛星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。在遼寧地區，我們做過試驗，在同樣的條件和同樣的地點上進行CORSRTK測量，上午12點之前和下午2：30分之后，CORSRTK測量結果準而快，而中午時分，很難進行CORSRTK測量。為更好的運用CORS-RTK，可通過網絡預先查詢短期衛星星歷預報，電離層狀態等，以便安排有利的作業時間。

3.2CORS-RTK測量受衛星狀況限制

在高山峽谷深處及密集森林區，城市高樓密集區，衛星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業時間受限制。當衛星系統位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛星所覆蓋，容易產生假值。

3.3初始化能力和所需時間問題

在山區、一般林區、城鎮建筑密集區等地作業時，GPS衛星信號被阻擋機會較多，容易造成失鎖，采用CORSRTK作業時有時需要經常重新初始化，這樣測量的精度和效率都受影響。應對措施：第一次固定后不記錄，重新初始化，第二次固定后再記錄，避免初次固定解解算整周模糊度出現錯誤，每次記錄數據平滑次數（平均觀測次數）建議不低于60次，最好是180次以上，如此觀測兩個測回，觀察兩次互差，當互差在限差范圍內時，采用兩次記錄的均值作為觀測終值。

3.4精度和穩定性問題

CORS-RTK測量的精度和穩定性受到衛星狀況、通訊網絡、電離層狀態等因素的影響，不同質量的CORS-RTK系統，其精度和穩定性差別較大，成果有時會產生偏差。解決措施：選用精度和穩定性都較好的高質量機種，衛星個數滿足要求，電離層影響低，使用雙星的設備，網絡通訊良好的狀態下進行作業。另外，要在布控制點時多布置一些“多余”控制點，作為CORSRTK測量成果質量控制的檢核點，并應按要求進行兩次以上的獨立觀測，求取平均值，以提高成果精度。

3.5數據鏈傳輸受干擾和限制

CORS-RTK數據鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，網絡信號受到影響，嚴重影響外業精度和作業速度。另外，當CORS-RTK覆蓋的邊遠地區，測量結果往往不理想。

3.6高程異常問題

CORS-RTK作業模式要求高程的轉換必須精確，但多數CORS系統只是傳輸WGS-84成果，通過求取地方七參數獲取坐標，還不能實時傳輸通過似大地水準面精化的高程坐標數據。隨著CORS系統的完善，能實時傳輸通過似大地水準面精化的高程成果，高程異常問題會得到很好的解決。

作者簡介：

1.王奪（1980年11月）男，漢族，大學本科，高級工程師，從事測繪工程技術工作。

2.孫振鵬（1990年05月）男，漢族，大學專科，助理工程師，從事測繪工程技術工作。