無通信網(wǎng)絡(luò)礦山CORS系統(tǒng)定位方法的應(yīng)用

張自賓

（同煤集團 地質(zhì)勘測處，山西 大同 037003）

1 概述

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)GNSS的快速發(fā)展，利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位參考站實現(xiàn)高精度實時導(dǎo)航定位技術(shù)在我國已經(jīng)得到大范圍的使用，近年來從國家到地方建設(shè)了超過2000多個GNSS連續(xù)運行參考站 (Continuously Operating Reference Stations，CORS)，其中國家級參考站網(wǎng)：“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)工程”260站、國家現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)一期工程360站，我國于2000年在深圳建立了第一個城市級CORS，至今，我國大部分省份都已建立了省級CORS，而省級CORS站網(wǎng)一般都在100站左右，這些系統(tǒng)已逐步取代傳統(tǒng)的高等級GNSS控制點，為國家的生產(chǎn)建設(shè)提供著穩(wěn)定的坐標(biāo)框架基礎(chǔ)［1-4］。

同煤集團連續(xù)運行參考站網(wǎng) （TMCORS）在2014年10月開始投入使用，采用GPS、GLONASS雙星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，運行至今穩(wěn)定、可靠。在大同礦區(qū)共建立了3個連續(xù)運行衛(wèi)星參考站，分別為：tash站、yzsh站、tief站，平均邊長34.05 km，覆蓋總面積約2123.7 km2，形成了大同煤田CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全覆蓋。RTK流動站在作業(yè)過程中經(jīng)常會遇到很多問題，如建筑物遮擋致使衛(wèi)星資源分布可用率差；大同煤田多為山區(qū)，CORS數(shù)據(jù)傳輸全部通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，然而作業(yè)地點通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全或者無法連接到internet，RTK流動站將無法與服務(wù)器中心進行數(shù)據(jù)傳輸，無數(shù)據(jù)源列表可用，進而導(dǎo)致無法進行測繪作業(yè)等問題。對于前者可配合激光測距儀進行隱蔽點測量解決，后者因受到網(wǎng)絡(luò)的限制，本文經(jīng)過探討研究，使用準(zhǔn)實時定位的方法予以解決，通過近年來現(xiàn)場實際使用過程證明此方法具有一定的可行性和可推廣性，對用戶遇到類似的問題起到一定的幫助和指導(dǎo)作用。

2 無通信網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)實時定位方法

同煤集團連續(xù)運行參考站使用三臺徠卡GRX1200+接收機，天線使用徠卡的具有最高的相位中心精度和優(yōu)質(zhì)的抑制多路徑性能的Leica AR10天線，數(shù)據(jù)處理中心使用Leica GNSSSpider軟件，自動解算播發(fā)各種國際通用格式改正數(shù)，內(nèi)嵌Leica GNSS Spider Web服務(wù)。Leica GNSS Spider Web它可以實現(xiàn)全天候24 h顯示和瀏覽CORS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，提供了高效、安全的訪問后處理數(shù)據(jù)的功能，可以通過標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器從各個站點或者完整的網(wǎng)絡(luò)向用戶分發(fā)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及虛擬RINEX獲取服務(wù)，即提供一種準(zhǔn)實時的獲取定位坐標(biāo)的方法。

在無通信網(wǎng)絡(luò)時，使用虛擬RINEX服務(wù)可以解決RTK流動站作業(yè)時無網(wǎng)絡(luò)時坐標(biāo)定位的問題，它是模擬網(wǎng)絡(luò)正常情況下，客戶端請求數(shù)據(jù)時提供的一種虛擬指定站點或者完整網(wǎng)絡(luò)差分解算數(shù)據(jù)，通過對解算數(shù)據(jù)的還原而生成虛擬RINEX數(shù)據(jù)，解算方法與解算精度等同于網(wǎng)絡(luò)正常情況下的解算坐標(biāo)值。具體操作過程見圖1。

圖1 Leica GNSS SpiderWeb服務(wù)流程

2.1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

以常規(guī)靜態(tài)數(shù)據(jù)采集的方法進行未知點位的雙星靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，采樣速率1 s或者0.5 s都可以，記錄需要測量點位的儀器高度、點位名稱等信息；常規(guī)E級GNSS網(wǎng)靜態(tài)數(shù)據(jù)采集需45 min，虛擬RINEX服務(wù)的外業(yè)采集只需5～10 min即可。

2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

野外通過遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)管理中心，以管理員身份登錄SpiderWeb，完成網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)存檔配置。

圖2 網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)存檔配置

進入虛擬RINEX服務(wù)，填寫虛擬RINEX表格。

日期以當(dāng)?shù)貢r間為準(zhǔn)；文件時間長度輸入需要的時段長度，不能超過24 h；緯度，經(jīng)度，高程可以通過RTK接受機獲取的概略WGS84坐標(biāo)值填寫，衛(wèi)星系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)選取GPS、GLONASS雙星，提交即可從配置路徑中獲取。

圖3 虛擬RINEX數(shù)據(jù)申請

使用靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件將接收機靜態(tài)記錄文件和虛擬RINEX文件導(dǎo)入，通過單基線解算、平差，輸入控制點成果即可獲得未知點位坐標(biāo)，數(shù)據(jù)處理過程與采用軟件不同略有區(qū)別。

3 準(zhǔn)實時定位方法精度檢測

為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在三個參考站依次連線組成的三角形網(wǎng)內(nèi)均勻地選取了20個點，在三角形網(wǎng)外按一定間隔選取了10個點，最遠(yuǎn)點位距離三角形最近距離2.123 km，分別對這30個點進行E級網(wǎng)50 min的GNSS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，和RTK斷開網(wǎng)絡(luò)連接時5min的靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，并對每個測試點在SpiderWeb中下載相對應(yīng)的虛擬RINEX文件。使用靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件以3個參考站控制點成果解算E級網(wǎng)靜態(tài)成果，5 min的靜態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)合虛擬RINEX文件采用本文介紹的方法進行解算，兩種方法成果分別計算差值，統(tǒng)計分析結(jié)果見表1、2所示。

表1 網(wǎng)外測試點差值統(tǒng)計

表2 網(wǎng)內(nèi)測試點差值統(tǒng)計

從上述兩個表可以看出，網(wǎng)內(nèi)測試點精度整體優(yōu)于網(wǎng)外測試點精度，網(wǎng)內(nèi)測試點平面最小差值為2 mm，網(wǎng)外測試點平面最小差值為3 mm，網(wǎng)內(nèi)測試點平面最大差值為13 mm，網(wǎng)外測試點平面最大差值為22 mm，網(wǎng)內(nèi)測試點中誤差優(yōu)于網(wǎng)外測試點中誤差，其離散分布見圖4。

圖4 測試點坐標(biāo)差值離散分布

4 結(jié)語

通過對無通信網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)實時定位方法精度分析以及近年來工作中使用過程的總結(jié)，可以分析得出該方法可以很好的解決TMCORS在遇到無網(wǎng)絡(luò)時獲取點位坐標(biāo)的問題，其精度可以滿足圖根控制點要求，對于地面一般的工程測量、放樣等測繪工程可以很好的推廣使用，本文所論述的準(zhǔn)實時定位方法和定位精度分析對該系統(tǒng)的使用者起到了一定的幫助和指導(dǎo)作用。