单基准CORS系统的建立及精度分析

袁伟

摘要：本文对单基准CORS站建设中的主要问题进行了论述，并对单基准CORS系统性能进行了测试，提出了单基准CORS系统在当前发展中的应用方向。

关键词：单基准CORS系统；RTK；选址测试；精度测试

1.前言

CORS系统通过连续运行的固定参考站获取卫星观测数据，通过数据处理自动地向用户发布不同类型的GPS原始数据和改正数据，用户即可实现高精度的快速的或事后的导航定位。单基准CORS系统技术成熟、建设成本低，在一定范围内具有和网络CORS系统相同的功能。本文对单基准CORS站建设中的基准站选址、精度评定等方面进行阐述，以期为如何建设和发展单基准站提供新的思路。

2.单基准站CORS系统建设

单基准CORS系统是CORS系统的一种因地制宜的简化，它由一台永久性连续运行参考站，一台负责处理数据和控制系统的计算机服务器及用户接收机组成。系统通过参考站连续运行获取大量观测数据，用户可以通过GPRS/CDMA上网登陆到服务器获取数据处理中心的改正数据，进行测量或定位；或者事后在参考站软件上下载数据进行处理。由于受到GPS误差源的影响，差分信号的质量与参考站所获取的信号质量有很大关系。因此，站址选择通常是建立单基准CORS站所面临的一个重要问题。

2.1初步选址

考虑到多方因素，站址初步选择在城区附近，周围建筑物密集，高层建筑物较多，对单基准CORS站的建设带来一定挑战。为了减弱信号源误差的影响，尽量提高观测数据的质量，我们采用了在建筑物顶部建站的形式。基准站观测墩设置在某18层大楼顶部，周围无高压线、无线电发射塔等电磁干扰物；同时能够有效避开了大部分高层建筑物，10°高度角以上的卫星信号基本无干扰；并且建筑物顶部具有良好的防雷设施和CORS站相连。在距离观测墩小于15m的16楼设置无人值守主机控制室，数据处理和发射的服务器使用UPS电源能够满足在断电24小时的情况下持续供电，同时提供稳定的公共通信网络接入点。

2.2站址测试

实地测试时，在建筑物顶部站址上架设大地型扼流圈天线，并与CORS主机相连，使用系统自带的NovAtel CDU软件测试观测瞬间GPS卫星信号结构和观测质量，卫星几何分布程度较好，信噪比比值较高（信噪比<35比较差，>35中等，>45很好），说明卫星信号质量良好，PDOP精度较好，满足设站要求。

为了进一步分析信号质量，以30秒的采集间隔观测24小时，将静态数据转成RINEX标准数据格式，利用Leica GNSS QC软件对基站的静态数据进行分析并对其周跳、多路径、数据完整性、数据连续性进行判断，来具体确定周边环境对基站天线是否有干扰。QC软件检测结果显示，数据观测质量的各项指标全部通过，结合NOVATEL CDU軟件卫星信号信噪比分析结果，证明该点位周边的环境基本无干扰，适合建站。

3.性能测试

CORS系统建设完成后，对系统精度及稳定性等性能进行了评价测试，测试发现，系统连续24h正常运行，通过连接流动站观测获得固定解时间均小于2min，在一周后进行了精度和距离等的测试。

3.1精度测试

精度测试区域选择在距基站约8km的地方，利用已布设的15个独立坐标系控制点。根据测试当天根据星历预报，当卫星截止高度角为15°时，有效卫星数为8个，PDOP值为4。利用6台励精LGN200 GPS接收机对独立坐标系控制点与城市CGCS2000控制点坐标联测，获取15个控制点在城市坐标下的三维坐标，根据《全球定位系统城市测量技术规程（CJJT73-2010）》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四等GPS控制网的精度要求。

静态测量完成后，利用单基准站CORS-RTK系统作业，选择两个校正点，并选择第三个点作为检核点，x、y、z三个方向误差均小于3mm，点校正满足要求。RTK外业测量采取3次所测的平均值为结果值，测试结果与静态结果的差值见表1。

通过对CORS-RTK测量的坐标与静态测量结果的比较分析，可以得出相对误差最大值为36mm，最小值为44mm，均方根误差。这一精度能够满足相关专业的导线测量、图根控制、大比例尺数字化测图和施工放样的精度要求。

3.2距离测试

在距基准站约31km的某建筑物基坑变形监测测区的坐标进行测试，根据3个已知点坐标进行七参数转换后进行点位测量，从开机到产生固定解的时间小于2min。对其中6个点进行测量，并记录其坐标值，同时使用全站仪进行多次观测，经对比发现其中最大外符合精度为00423m，最小外符合精度为00068m，由此证明此单基准站在30km内满足相关精度要求，可正常作业。

4.结束语

通过对该单基准CORS站选址建设、性能测试及应用，发现各项结果满足相关规范和工程实际需求，单基准CORS系统可替代传统RTK技术进行作业，它可为半径在30km以内的区域提供不间断服务，系统性能稳定，精度较高，具有较强的可行性。单基准站CORS系统适用于小区域固定性或常年周期性的测量工作，这集中体现在教学科研、大型工程建设、永久性建筑物变形监测等项目中。其具有投入少，建设快，可随时并入多网络CORS系统的特点，这是在CORS系统发展不完善地区不可或缺的补充力量和技术支撑。

参考文献：

[1]靳合波，吴学超，袁兴明.南方单基站CORS在校内控制测量中的应用[J].山东理工大学学报（自然科学版）测绘通报.2014，（3）.

[2]王秉里.中小城市单基站CORS的建设和应用探讨测量仪器对中方法研究[J].测绘与空间地理信息.2010，（6）.

[3]刘喜.CORS站址选择及测试数据分析方法的研究[J].测绘与空间地理信息.2010，（6）.

[4]王妍，孔祥仲，韩晓冰.华测GPS连续参考站系统（CORS）定位精度检测方法[J].测绘与空间地理信息.2012，（4）.

[5]陈中新，奚长元，范占永，等.应用TEQC对GPS连续参考站数据进行质量分析[J].全球定位系统，2007（3），46.