李菲 黄锷
摘要:本文基于笔者多年从事测量教学的相关工作经验,以单基站CORS校园测量实习教学为研究对象,结合天宝单基站的系统组成、系统设置及测量实验对其应用环节进行了详细的剖析。
关键词:单基站CORS校园测量教学
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(c)-0022-02
随着GPS技术的日臻成熟和通信技术、信息技术、计算机技术的迅猛发展,目前在我国已有不少区域和城市已经建立了多基站连续运行GPS基准站系统(简称CORS),CORS系统可以提供全天候实时服务。但由于受经济条件和自然条件的限制,部分地区或城市在短时间内还无法建立CORS系统,甚至由于CORS系统独立运行而难以享受相应的便捷服务。单基站连续运行GPS基准站系统(简称单基站CORS)布局灵活、结构简单、即用即建、投资较少,并且易于维护和管理,不仅可独立使用,而且可以随时升级并网为多基站连续运行基准站网系统,尤其是在高校的测量教学中可以选用单基站。本文结合某高校建立的天宝单基站CORS系统应用进行剖析。基站选址在主教学楼顶部的固定水泥墩上,基站服务器软硬件系统放置于学院重点实验室,并由专人负责维护。
1天宝单基站CORS系统组成
单基站CORS系统,由GPS基站、数据服务器、电源系统、用户系统等主要单元组成,类似于一加一或一加N的RTK,只不过基准站由一个连续运行的参考站代替;参考站上有系统控制软件实时监控卫星的状态,存储和发送相关数据,同时参考站的服务器通过网络提供流动站的差分服务和用户管理。
2校园一级GPS网数据获取
在校园外围使用城市坐标系四等GPS控制点4个,由8台(套)双频GPS接收机将城市坐标系与校园独立坐标系进行联测。内业数据处理时,将单基站的连续观测数据一起参与网平差,获取了校园控制网点在城市坐标系下的坐标,以及包含单基站在内的校园网点在WGS84坐标系下的无约束平差成果。依据全球定位系统城市测量技术规程的要求,控制网最弱点点位中误差和最弱边相对中误差均达到了城市一级GPS网的精度指标。
3天宝单基站CORS系统设置
3.1 基准站主机设置
天宝单基站主机内置LINUX系统,带有RJ45接口,通过主机操作面板输入固定的网络参数后,可以通过连入同一网络的电脑访问并设置主机。打开IE浏览器,输入主机的网络地址和端口,进入主机设置界面。在这里,主要设置的参数有:参考站的WGS84坐标,卫星数据记录配置,播发数据协议、格式及端口,FTP设置、电子邮件报警设置,用户帐号设置。
3.2 服务器设置
因基准站主机的内置存储较小,为能够存储更长时间的观测数据,需要加入一个数据服务器。天宝基准站可以设置FTP上传,因此,只需要在数据服务器上安装一个FTP控制软件,就可以实时接收基准站观测的数据。存储的数据一方面用于教学研究分析,另一方面用于进行后处理差分。
3.3 Terrasync 5.3设置
按照3.1设置完成后,流动站就可以接收基准站的差分数据进行差分。天宝单基站可以输出CMRx、RTCMx、NMEA、RT17等多种GPS数据标准,可以通过TCP/IP,也可以通过NTRIP。
Terrasync软件是天宝公司研发的一款专业GIS数据采集软件,最新版本为5.3。将装有Terrasync软件的GPS设备连上网络,然后打开Terrasync软件,点击【状态】\【设置】\【实时设置】,选择“外部源”。设置外部源:类型-单个基站,连接方法-Internet,地址为基准站的IP地址,端口为按TCP/IP或NTRIP输出的数据端口。使用TCP/IP,一个端口只能播发一种格式的数据,不需要用户名和密码,可以多台流动站同时使用;使用NTRIP,一个端口可以播放多种格式,但是需要用户名和密码,且一个用户名不能同时由多个用户使用。设置完成后,点击【确定】,Terrasync软件接收差分数据并进行差分解算。
4校园CORS测量试验
方案一:基准站坐标设置为GPS接收机伪距单点定位获取的大地经纬度与大地高;用校园网外围分布均匀的静态城市一级GPS网点求取WGS84到城市坐标系的转换四参数,用实习基地的JL点进行检核;检核点JL动态测量坐标与静态GPS测量坐标差值比较如下。
△X=0.021m,△Y=0.008m,△Η=0.002m;转换参数有效可用。
方案二:基准站坐标设置为校园GPS静态测量所获得的WGS84坐标。其余操作步骤与外业施测皆与第一方案相同。用JL点检核,
△X=0.012m,△Y=0.011m,△H= 0.003m,检核后转换参数可用。
分别采用两套不同的方案获得的转换参数,对校园GPS网中的静态测量点逐一进行CORS模式的RTK测量,实时保存各点测量数据。两套方案的成果与校园静态GPS网坐标比较如表1,分别统计了两套方案在平面x、y方向的中误差,见表1最后一行。
從表1可以看出,天宝CORS测量两套方案获得的校园控制点坐标与静态GPS一级控制网点坐标差值的中误差,平面x、y方向均在2.5cm之内;这一精度能够满足测绘及相关专业的导线测量、图根控制和大比例尺数字化测图的精度要求。
5结论
文章对天宝单基站CORS的功能、组成及设置进行了系统的介绍,对校园原有GPS控制点进行动态测量检核,坐标轴方向的偏差中误差都在2.5cm内。满足校园测量实习的精度需要。校园GPS控制网点破坏比较严重,导致数量偏少,使用天宝单基站CORS系统可以有效的对校园实习基地控制网重新改造。并为利用天宝单站CORS系统的施测单位提供有价值的参考信息。
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