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分析CORS RTK技术实际应用优劣

时间:2014-09-25 22:31:52 阅读量:0次 所属分类:电子论文

摘要:随着城市CORS及省CORS系统的建设,CORS RTK测量技术风靡全国,主要因为其测量模式和测量速度、精度比以往的RTK测量方式有了很大的变革,CORS RTK系统的组成包括:CORS网、通信网络、管理中心、服务中心、流动站、服务器。下面就其在行业应用的优劣作简

  摘要:随着城市CORS及省CORS系统的建设,CORS RTK测量技术风靡全国,主要因为其测量模式和测量速度、精度比以往的RTK测量方式有了很大的变革,CORS RTK系统的组成包括:CORS网、通信网络、管理中心、服务中心、流动站、服务器。下面就其在行业应用的优劣作简要分析。

  关键词:CORS;GPS;RTK

  一、CORS RTK技术及其测量速度

  常规RTK是一种基于单基站的载波相位实时差分定位技术,CORS RTK技术主要利用是通过建立覆盖某一区域的参考站网,计算和播发GPS差分改正信息,各个参考站的数据传至数据中心,数据中心用所有参考站数据及快速精密星历来构建钟差、轨道误差、电离层误差、对流层误差等误差模型,确定参考站间的整周模糊度,数据中心通过参考站间的整周模糊度及误差模型,在流动站概略位置生成一个虚拟参考站,并生成该虚拟站的虚拟观测数据,然后将其以 CMR+或 RTCM 等标准格式发给流动站;流动站再结合自身的观测数据实时解算得到所在位置的精确坐标;流动站通过 GPRS,以 NMEA 0183 GGA 语句向控制中心发送概略坐标。

  CORS RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定,初始化所需时间又由CORS RTK技术差别(各种机型有不同的快速解算技术)、接收卫星的数量和质量、数据链传输质量等因素决定。快速解算技术越先进,在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好,CORS RTK数据链传输质量越高,初始化所需时间就越短。在良好的环境条件下,CORS RTK初始化所需时间一般为几十秒;不良环境条件下(尚满足RTK基本工作条件),技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟,其它机型RTK需要几十分钟甚至不能测量。中心进行数据交换时的通信网络的状态直接影响到CORS RTK作业效率、系统的可用性及成果的可靠性。作业实践证明,双频接收机优于单频接收机,CORS系统建设的基站密度大的优于密度稀的。

  二、CORS RTK测量成果的质量控制

  研究表明,CORS RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%, CORS RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此,和GPS静态测量相比,CORS RTK测量更容易出错,必须进行质量控制。

  质量控制的方法主要有:(1)已知点检核比较法——即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点,然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核,发现问题即采取措施改正。(2)重测比较法——每次初始化成功后,先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点,确认无误后才进行RTK测量。

  以上方法中,最可靠的是已知点检核比较法,但控制点的数量总是有限的,所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。

  三、CORS RTK技术优点

  1、提高仪器利用率、降低了作业条件要求、提高工作效率、节约人力资源:原来的1+1两台接收机才能作业,现在1台接收机就能正常作业,仪器利用率提高1倍。与其它传统测量相比,CORS RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区,只要满足CORS RTK的基本工作条件,它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。省去架设和设置基准站的时间和麻烦,开机就可以作业。作业速度快,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标。CORS RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。CORS RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。

  2、全网覆盖,精度均匀。定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。只要满足CORS RTK的基本工作条件,在CORS RTK系统覆盖区,平面精度和高程精度都能达到厘米级。特别是高程精度,通过大地水准面精化的CORS RTK成果,大大优于RTK成果。

  3、提高高端GIS定位终端的精度。操作简便,容易使用,数据处理能力强。只要在流动站时进行简单的设置,就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。操作简便,便于使用。

  四、CORS RTK的不足及其解决办法

  1、CORS RTK受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候,世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖,容易产生假值。另外,在高山峡谷深处及密集森林区,城市高楼密集区,卫星信号被遮挡时间较长,使一天中可作业时间受限制。

  2、天空环境影响。白天中午,受电离层干扰大,共用卫星数少,常接受不到5颗卫星,因而初始化时间长甚至不能初始化,也就无法进行测量。在山东地区,我们做过试验,在同样的条件和同样的地点上进行CORS RTK测量,上午12点之前和下午2:30分之后,CORS RTK测量结果准而快,而中午时分,很难进行CORS RTK测量。可见选择作业时段的重要性。为了很好的运用CORS RTK,我们可以通过网络预先查询短期卫星星历预报,电离层状态等,以便安排有利的作业时间。

  3、数据链传输受干扰和限制。CORS RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰,网络信号受到影响,严重影响外业精度和作业速度。另外,当CORS RTK覆盖的边远地区,测量结果往往不理想。

  4、初始化能力和所需时间问题。在山区、一般林区、城镇建筑密集区等地作业时,GPS卫星信号被阻挡机会较多,容易造成失锁,采用CORS RTK作业时有时需要经常重新初始化,这样测量的精度和效率都受影响。解决这类问题的办法主要是第一次固定后不记录,重新初始化,第二次固定后再记录,避免初次固定解解算整周模糊度出现错误,每次记录数据平滑次数(平均观测次数)建议不低于60次,最好是180次以上,如此观测两个测回,观察两次互差,当互差在限差范围内时,采用两次记录的均值作为观测终值。

  5、高程异常问题。CORS RTK作业模式要求高程的转换必须精确,但我们现在运行的多数CORS系统只是传输WGS84成果,通过求取地方七参数获取坐标,还不能实时传输通过似大地水准面精化的高程坐标数据。随着CORS系统的完善,能实时传输通过似大地水准面精化的高程成果,高程异常问题会得到很好的解决。

  6、精度和稳定性问题。CORS RTK测量的精度和稳定性受到卫星状况、通讯网络、电离层状态等因素的影响,不同质量的CORS RTK系统,其精度和稳定性差别较大,成果有时会出现粗差。解决此类问题,就是选用精度和稳定性都较好的高质量机种,卫星个数满足要求,电离层影响低,使用双星的设备,网络通讯良好的状态下进行作业。另外,要在布控制点时多布置一些“多余”控制点,作为CORS RTK测量成果质量控制的检核点,并应按要求进行两次以上的独立观测,求取平均值,以提高成果精度。

  五、CORS RTK的优化布测方法

  1、摸清仪器特性。通过在各种条件下反复试验,摸清仪器各种特性,如能否达到标称精度,在各种条件下的测量误差,摸清仪器的稳定性和各种条件下的初始化能力及所耗时间等等,以便应用时得心应手。

  2、成果处理。CORS RTK的观测成果,精度要求不高的碎部测量可以直接按参数求取所测点的坐标、高程成果,精度要求较高的图根控制,可以记录WGS84观测成果,通过专业软件,进行似大地水准面精化获取较高精度的坐标成果。

  结束语

  综上所述,CORS RTK在实际测量过程中有很多优秀的方面,同时也有些技术限制,只有了解了它的劣势所在,才能避其利害,把有益于实际生产的技术带到工程应用中来。


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