浅谈CORS系统在国土测绘中的应用

史国强

摘要:随着GPS应用的普及，CORS作为其重要的基础设施，支持的定位服务模式越来越丰富。当前国内CORS基准站越来越多，CORS能实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及灵活多样的定位服务，现已广泛应用于城市工程测量、土地测量和航空摄影测量等领域,由于其能实时提供待定点的坐标,较静态定位方式给测量带来了很大方便。

关键词：CORS;测量;坐标

中图分类号：O353文献标识码： A 文章编号：

1.建立CORS的必要性和意义

1.1.CORS(Continuous Operational Reference Systems)的建立可以大大提高测绘精度、速度与效率, 降低测绘劳动强度和成本, 省去测量标志保护与修复的费用, 节省各项测绘工程实施过程中约30% 的控制测量费用。由于城市建设速度加快，对GPS-C、D、E级控制点破坏较大，一般在5-8年需重新布设，至于在路面的图根控制更不用说，一二年就基本没有了，各测绘单位不是花大量的人力重新布设，就是仍以支站方式，这不但保证不了精度，还造成了人力物力财力的大量浪费。

1.2.CORS的建立，可以对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测, 对灾害进行快速预报。CORS项目完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防、测绘、GIS 应用等提供精度达厘米级的动态实时GPS 定位服务, 将极大地加快该城市基础地理信息的建设。

1.3.CORS将是城市信息化的重要组成部分, 并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架, 从而从实时的空间位置信息面上实现城市真正的数字化。CORS建成能使更多的部门和更多的人使用GPS 高精度服务,它必将在城市经济建设中发挥重要作用。由此带给城市巨大的社会效益和经济效益是不可估量的, 它将为城市进一步提供良好的建设和投资环境。

2.南方CORS基站测量系统介绍

GPS CORS采用因特网、GPRS或CDMA作为差分信号传输的载体，借用成熟的网络和移动通讯技术，使差分信号的传输不受距离的限制，充分发挥出GPS RTK技术的效能，是当今GPS定位的最新技术和发展趋势，在国土资源测绘、交通等方面发挥了非常重要作用。单基站CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。

数据处理中心：系统的控制中心，用于接收各基准站数据，进行数据处理，形成多基准站差分定位用户数据，组成一定格式的数据文件，分发给用户。

数据播发系统：系统通过移动网络、UHF电台、Internet等形式向用户播发定位导航数据。

数据传输系统：各基准站数据通过光纤专线传输至监控分析中心，该系统包括数据传输硬件设备及软件控制模块。

用户应用系统：包括用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统以及自主式导航系统和监控定位系统等。按照应用的精度不同，用户服务子系统可以分为毫米级用户系统，厘米级用户系统，分米级用户系统，米级用户系统等；而按照用户的应用不同，可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级），车辆导航与定位用户（米级），高精度用户（事后处理）、气象用户等几类。

基准站：负责采集GPS卫星观测数据并输送至数据处理中心，同时提供系统完好性监测服务。

3.GPS控制测量

为了更好的服务于晋城市经济建设，晋城市国土测绘院与2007年投资建设CORS基站，覆盖半径为50公里，在建设CORS基站时，我院布设了晋城了D级GPS控制网，其坐标系统为：西安80坐标系3°带，中央子午线为114°,高程系统为1985年国家高程基准.

3.1.GPS网的布设

考虑到以上因素和所布设图形的几何强度，我们将GPS控制网布设成大地四边形，图形之间的连接采用边连式，观测方式采用同步观测环，最终形成一个直伸的大地四边形控制网。该种布网方式进行观测可以产生大量的坐标闭合条件和重复观测基线，当网中有基线解算结果不理想时，可灵活地选择基线组成新的网形而避免重复观测，该种布网方式具有较高的可靠性和几何图形强度

3.2.GPS选点

为了确定80坐标系与WGS-84坐标系的转换参数,本次布设GPS控制网选点只能利用80控制网点，一方面这些控制点有原始控制测量资料，包括点的平面坐标、高程、坐标系统、点之记、技术总结等有关资料。另一方面这些控制点点位标石具有稳定性、完好性，以及觇标的安全可用性。

3.3.GPS接收机检定

为了保证GPS静态定位测量顺利完成，作业前GPS必须先进行检验，检定项目和检定方法见国家测绘局发布的中华人民共和国测绘行业标准，全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程(1995-07-01)。

3.4.GPS观测

3.4.1.GPS作业技术依据

GPS控制网观测的作业技术依据为《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314―2001）和全球定位系统城市测量技术规程（CJJ 73—97）。采用静态相对定位原理。

3.4.2.GPS作业基本技术要求：

卫星截止高度角≥15°；

有效观测卫星数≥8颗；

平均重复设站数≥2；

同步观测时段长度≥60min；

数据采样间隔为30s；

卫星几何状态指标PDOP值≤4。

3.5.GPS数据处理

3.5.1.GPS数据采集

本次作业采用4台灵锐82双频GPS接收机进行观测的。按D级GPS控制网的精度进行数据采集。依据GPS观测要求进行作业。

3.5.2.GPS数据预处理

GPS数据预处理的目的是：对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件（如GPS卫星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化等），找出整周跳变点并修复观测值；对观测值进行各种模型改正。首先进行粗差探测，然后进行基线的预处理，检查单位权中误差是否超限。

3.5.3.GPS网平差处理

本次布设的GPS控制网平差南方GPS平差软件，以GPS控制网中的1号点的已知WGS—84坐标作为无约束平差的起算点，实际上是对GPS控制网的一个位置约束，又称最小约束平差，采用一号点的三维坐标，对GPS网进行三维平差，它与完全无约束的亏秩自由网平差是等价的，通过平移变换可互相转换，因此不加区分地都称为无约束平差。无约束平差的观测量是独立基线向量及其方差协方差阵，待定未知数是GPS控制点的WGS—84系三维坐标。本次GPS网平差处理的具体步骤是：新建工程项目，调入整体网“sth” 基线解算软件输出的“.sth”文件。输入起算点的已知三维坐标，其坐标位数要求：整数位纵坐标X为七位，横坐标Y为六位，高程位数不限，点号名输入必须与GPS控制网中所设的点号名一致，然后按三等（D级）GPS控制网进行无约束三维平差，得到GPS控制网所有点的80坐标，以及点位中误差、高程中误差、基线的相对精度。正确平差结果报告打印输出。

3.5.4.GPS控制网精度的检核与分析

网络RTK测量结果与其他常规测量技术的测量精度都在厘米级,距基准站7km较差为1.1cm, 距基准站16km较差为2.3cm,距基准站33km较差为3.8cm,精度高于1cm+1ppm,CORS系统解算成果完全可靠。因此网络RTK完全可以用于地籍测量工作及其他城市测绘作业中。

4.CORS系统优势

与传统方法比较,CORS系统有以下优点:

4.1.作业精度高。点位中误差为±1cm,使用常规方法需从高等控制点,引入支导线或附合导线进测区,线路长时精度较难保证,且精度差别较大,采用CORS作业,减少了作业环节,提高了精度,点位误差分布均匀。

4.2.作业效率高。41宗地外业只用了4.5天,平均每组日完成4.6宗地外业测量工作,这在以前用常规方法是不可能实现的。常规方法需寻找并引入控制点,耽搁较长时间,每组日至

多三宗。

4.3.实时定点且定点精度可即时知道。

4.4.操作简单,单人即可完成作业。

4.5.作业成本低等特点。

当然它也存在缺点:由于是接收卫星信号,在建筑物密集地区,收到的卫星数量较少,接收信号困难,长时间得不到固定解。

5 结论

CORS是目前国内GPS的最新技术和发展趋势，它能够在全年连续不断地运行。用户只需一台双频GPS接收机即可进行实时的快速定位、又能实时知道定位精度,具有操作简便、成本低、精度高、实时性强、覆盖率广等优点,改变了传统测量作业模式,以其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特点在城市勘测中逐步得到广泛的应用。

参考文献

［1］ 刘经南,刘 晖. 连续运行卫星定位服务系统———城市空间数据的基础设施［J］. 武汉大学学报(信息科学版) , 2003, 28(3) : 2592264.

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［4］ 柏柳, 肖鸾, 胡友健. CORS的精度及其稳定性研究. 河南理工大学学［J］.2005,24