CORS系統在無移動通信信號區域測量的應用方法研究

程林

（湖北冶金地質研究所（中南冶金地質研究所），湖北宜昌443003）

1 引言

RTK技術是GNSS測量技術與數據通信技術相結合，于20世紀90年代發展形成的測量方法。根據目前RTK技術發展方式分為常規RTK技術和網絡RTK技術。常規RTK技術是使用GNSS的載波相位觀測量，利用數據傳輸技術，實時進行數據處理計算，獲得高精度的位置信息，從而實現高精度的定位數據。但是常規RTK測量定位精度隨著移動站和基準站距離的增加而越來越差，軌道偏差、電離層和對流層延遲的誤差都將迅速增大，導致難以確定整周模糊度，無法獲得固定解。因此在移動站和基準站距離較長條件時（大于30km），經過計算處理用戶得到的定位數據存在很大的觀測誤差，定位精度難以滿足測量精度要求。為克服常規RTK測量誤差，提高測量精度，網絡RTK技術成為一種有效技術手段。網絡RTK系統由基準站網、數據處理中心、數據通信鏈和用戶移動站組成。基準站網在一定區域內按照設計均勻布設，構成網絡RTK技術基本框架，通過數據通信鏈將觀測資料實時傳輸到數據處理中心，數據處理中心根據用戶移動站發送的GNSS觀測數據計算誤差改正信息，然后通過數據通信鏈發送到用戶移動站，從而計算出用戶觀測定位數據。相對于常規RTK測量技術，網絡RTK測量技術精度、可靠性更高，覆蓋范圍更廣，應用范圍更廣。

2 網絡RTK測量基本原理

常規RTK測量模式只有一個基準站，采用1+N模式，用戶移動站與基準站距離一般不能超過15km。網絡RTK測量模式中，有多個基準站構成基準站網，用戶不需要自己建立基準站，利用廣域差分GPS和具有多個基準站的局域差分GPS基本原理和方法來消除或減弱各種系統誤差影響，獲得高精度的定位數據。在網絡RTK技術中，線性衰減的單點GNSS誤差模型被區域型的GNSS網絡誤差模型取代，用基準站網多個參考站組成的GNSS網絡來計算區域GNSS誤差模型并為用戶提供校正數據。網絡RTK減少了誤差源，尤其是與距離相關的誤差源。

網絡RTK系統一般分為三個部分，分別是基準站網采集基礎數據；數據處理中心進行數據處理得到改正信息；通過數據鏈播發改正信息。首先，基準站網中多個基準站同時采集觀測數據并通過通信數據鏈發送到數據處理中心，數據處理中心接受基準站數據剔除粗差，然后對觀測數據進行聯網計算，最后將計算得到的改正信息發送給用戶。

圖1 CORS系統原理示意圖

目前網絡RTK根據技術類型分為以下幾種：單參考站網模式、虛擬參考站技術（VRS）、區域改正參數法（FKP）、主輔站技術（MAX）、綜合誤差內插法（CBI）。隨著網絡RTK技術的發展，網絡RTK應用范圍也越來越廣，國內已經建立了完整的基于網絡RTK技術的CORS系統。但是由于網絡RTK采用的技術本身固有的缺點，應用上還存在很多問題影響實際應用。在網絡RTK中通信數據鏈穩定性是影響網絡RTK應用及測量精度的主要因素。

3 網絡RTK系統在局部地區無通信信號問題解決辦法

目前CORS系統通信鏈依靠移動通信數據進行，在局部地區存在無移動信號或者信號較弱的情況，嚴重影響網絡RTK作業進度和工作效率，本文就數據通信鏈在多山地區測量作業時存在的無移動通信信號問題，提供一種解決方案。結合網絡RTK技術和單基站RTK技術，利用信號中繼器將移動通信數據鏈無法接收和發送的數據發送到移動用戶端，從而實現解決局部地區無移動通信信號的問題。信號中繼器能夠接收移動網絡信號并將其轉換為電臺數據鏈信號，類似單基站RTK測量工作模式，能夠在無移動通信信號區域實現網絡信號與電臺數據信號的快速轉換，實現快速定位測量，大大提高工作效率。

本方案是基于CORS系統正常運行，結合單基站RTK技術進行融合，從而解決在無移動通信信號地區利用RTK方式測量的問題。該方案由CORS系統、移動CORS接收機和信號中繼器、移動用戶組成，如圖2所示。該系統關鍵在于信號中繼器，通過中繼器實現CORS由移動站轉變為基準站，通過電臺數據信號向移動用戶播發基準站信號，實現快速定位測量。

①通過信號中繼器將CORS系統移動通信數據鏈進行轉換并利用電臺數據鏈進行播發，解決在實際測量工作中無移動通信信號區域的RTK測量問題，避免在無信號地區作業時無法利用CORS系統進行測量作業。

②單基站RTK技術基準站與移動站是建立在誤差強相關的基礎上的，利用一個或數個觀測歷元即可獲得高精度的測量結果，結合網絡CORS基準站信息，可高效率完成測量作業。

③利用信號中繼器播發信號給用戶，可以自主實現移動站觀測數量的增加和減少。CORS系統用戶資源數量是有限的，在有限的時段內，用戶飽和，就存在用戶之間相互搶信號的問題，通過信號中繼器轉發到移動用戶，可以節約有限的CORS系統用戶資源，達到提高效率的目的。

該方案優點：

4 結論

與傳統RTK測量作業相比，采用網絡CORS方式測量具有應用范圍廣、精度高、野外作業靈活等優點。目前國內很多省市都利用網絡RTK技術建立了相應的CORS網絡系統，CORS系統的應用是測量技術手段的一次技術革命，大大提高了測繪作業的效率、降低了測量的工作強度，但由于CORS技術應用不成熟仍存在很多問題，如通信網絡信號不穩定、電離層強烈活躍條件下出現測量誤差的實際應用等問題。在CORS系統應用中網絡信號的穩定性成為影響網絡RTK測量方式的重要因素，因此在實際測繪生產過程中，解決通信網絡信號穩定性的問題成為采用網絡RTK測量方式的重要問題。