淄博市连续运行参考站系统ZBCORS定位精度分析

李 辉,郑南山,魏希涛

(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221008)

0 引 言

电子通信与计算机网络技术的飞速发展,促进了GNSS连续运行参考站系统(CORS)在国民经济生活中的应用,使得GNSS技术的应用更为广泛。GNSS连续运行参考站系统是在一定区域内建立一个或多个基准站,对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准,计算和播发误差改正信息,对该区域内的卫星定位用户进行实时改正[1]。CORS的主要优点是覆盖面广、定位精度高、可靠性好,并且可提供包括常规RTK、网络RTK、以及精密单点定位等多种服务。

山东省淄博市建立了淄博CORS系统(ZBCORS),该系统的建成和运行是实现淄博市国土资源管理信息化和地籍管理信息化。将为淄博市的“数字国土”建设提供强有力的保障[2]。

1 系统概况及系统特点

淄博市地处山东中部,南依泰沂山麓,北濒九曲黄河,西邻省会济南,东接潍坊、青岛,全市总面积近6000 km2。ZBCORS共有12个参考站点及1个控制中心组成,站点分布在淄博市5区3县,控制中心位于张店区国土资源局,站点详细分布情况见图1。

图1 淄博CORS系统站点分布图

淄博CORS系统核心技术采用徕卡基于主辅站概念的MAX技术,基准站设备采用徕卡双星双频参考站接收机系统,系统通信网络采用基于固定IP的MPLS技术组建的VLAN网络。流动站设备采用徕卡流动站一体机。可实现应用数据的无缝连接。系统核心软件采用徕卡最新一代GNSS参考站网络软件SpiderNet。SpiderNet采用统一建模的方式,能更有效地改正电离层、对流层误差对定位精度的影响,支持基于主辅站技术的网络RTK,并支持最新的 RTCM3.x。系统网络服务支持单双向通讯,还具有差分数据优化、定位精度及可靠性高、良好的兼容性能等特点。所有基准站的GNSS接收机均采用Leica最新的网络参考站接收机GRX1200 GG Pro,配备AX1202 GG大地测量型准扼流圈天线,可接收GPS和GLONASS两个卫星系统的信号,并可通过TCP/IP连接进行远程管理流动站,坐标转换参数和淄博市大地水准面高程模型可安装在流动站RTK手簿中,实现了各种坐标系成果和正常高的显示和输出,提高了成果的可靠性和工作效率。

2 主辅站技术

主辅站技术是由徕卡测量系统公司提出和开发的,它的基本原理为从参考站以高度压缩的形式,将所有相关的、代表整周未知数水平的观测数据,如弥漫性的和非弥漫性的差分改正数,作为网络的改正数据播发给流动站。主辅站概念的基本要求就是将网络中(或子网络中)的所有参考站的相位距离归算为一个公共的整周未知数水平。为了降低台站网网络中数据的播发量,主辅站概念为每一个单一参考站发送相对于主参考站的全部改正数及坐标信息。对于网络(子网络)中所有其他台站(即所谓辅参考站),播发的是差分改正数及坐标差[3]。主辅站技术的原理参见图2。实现流程为:

图2 主辅站技术原理图

1)由参考站传输原始观测数据至网络处理设备;

2)网络估算处理包括整周未知数的解算,以归算各站至公共整周未知数水平;

3)网络处理设备接收来自流动站的点位信息,并根据流动站的点位信息选择主参考站;

4)计算主辅站改正数,编排并传送RTCM3.0版网络信息;

5)用来自参考站网的全部信息计算高精度的流动站点位。

3 系统精度分析

2010年3月采用莱卡接收机,实时动态测量了系统区域内的6个控制点,将测量成果转换到1980西安坐标系统下,按照淄博市高精度似大地水准面将基于大地椭球面的大地高转换为基于似大地水准面的正常高[4-5]。将最终测量结果与控制点的已知值进行比较,结果如表1所示;平面点位误差最大为0.043 m,高程误差最大为0.0512 m,平面点位中误差为0.0246 m,高程中误差为0.03045 m。

表1 ZBCORS动态定位精度统计

静态测量了系统区域内的6个控制点,每站观测1 h,将测量结果与控制点的已知值相比较,结果如表2所示;平面点位误差最大为0.0162 m,高程误差最大为0.0391 m,平面点位中误差为0.0131 m,高程中误差为0.0296 m。

表2 ZBCORS静态定位精度统计

4 结 论

淄博市GNSS连续运行参考站系统ZBCORS具有动态测量定位速度快,定位精度达到厘米级,并且区域内定位精度分布均匀,可用于区域内大中比例尺地形图的测图与修测,工程放样与工程检测等。尤其在线路测量中,解决了常规测量中误差积累的问题。另外网络RTK在观测过程中不需要测区附近的控制点点位信息,不需要设立基准站,提高了外业观测的效率。

[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(6):259-264.

[2]过静君,王 丽,张 鹏.国内外连续运行参考站网新进展和应用展望[J].全球定位系统,2008,33(1):1-10.

[3]吴骊军,丁仁军,陈云波.主辅站技术在昆明市连续运行参考站系统中的应用[J].测绘通报,2006(9):36-37.

[4]隆华平,曾 云,胡友建.GPS连续运行参考站的网络的解的精度及其稳定性研究[J].全球定位系统,2005,29(2):26-28.

[5]唐卫名,娄益栋,刘 晖,陈日高.GPS连续运行参考站系统定位精度检测方法研究[J].通信学报,2006:15-17.