单基站CORS-RTK测量的精度分析

祝明坤 刘 锴

(青岛市勘察测绘研究院，山东 青岛 266032)

1 概述

目前，大型CORS系统的建设，成本昂贵，建设周期长，维护复杂，并不适合在中小城市应用。单基站CORS系统网络RTK可以满足50 km范围内厘米级的定位精度，并且建设费用少、周期短，技术成熟，安全稳定，升级拓展方便，很好的解决了中小城市发展需求，受到越来越多学者们的青睐。

2 单基站CORS-RTK误差来源

结合国内外的理论研究，目前可以确定影响单基站CORS-RTK测量的主要方面包括卫星、信号传播及接收设备和观测，具体影响因素如下：

1)卫星钟差、卫星星历误差、地球自转的影响以及相对论效应的影响；

2)电离层折射、对流层折射和多路径效应；

3)接收机钟误差、天线相位中心位置偏差和观测误差。

3 单基站CORS-RTK精度测试方案

3.1 不同系统组合测试方案

目前常用的卫星定位系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS和中国北斗卫星导航系统(简称BDS)。结合目前主流的单基站CORS-RTK的作业方式，将测试分6个部分进行，分别为只接收GPS卫星、只接收俄罗斯GLONASS卫星、只接收中国BDS卫星、同时接收美国GPS卫星和俄罗斯GLONASS卫星、同时接收美国GPS卫星和中国BDS卫星和同时接收美国GPS卫星、俄罗斯GLONASS卫星和中国BDS卫星，测试方案如表1所示。

表1 不同系统组合测试方案

3.2 不同基线长度测试方案

测试点选用某GPS控制网点，通过实测对比，分析不同基线长度测试方案，如表2所示。

4 单基站CORS-RTK精度分析

上述测试方式中，采样率统一设置为1 Hz，采集时长2 h，一共采集7 200条数据。数据处理方式为每10 min数据取平均值，最后每次测试一共有12条数据，所有数据与第一条数据求差，算出差值，以下分析对差值进行比较。

数据分析时，一律采用WGS-84平面坐标，采集的数据为固定解状态。

表2 测点选择情况

4.1 不同系统组合测试精度分析

将每一种系统组合的测试数据直接求取三个方向的中误差，中误差汇总如表3，图1所示。

表3 各种组合下的中误差情况

通过表3和图1可以得出，GLONASS和BDS两个系统不能独立使用，必须配合GPS才能正常工作；使用单GPS系统时的精度要优于GPS与GLONASS组合，同时从GPS+GLONASS，GPS+BDS和GPS+GLONASS+BDS这三种组合的测试精度中可以再次验证只要系统使用GLONASS系统会影响测试精度；当GPS+BDS系统组合时，定位精度有明显的提升。

4.2 不同基线长度测试精度分析

将不同基线长度的测试数据直接求取三个方向的中误差，中误差汇总如表4，图2所示。

表4 各种组合下的中误差情况

通过表4和图2可以得出，测试点距离基站51.2 km时，精度最差，三个方向的中误差分别为102.6 mm,113.6 mm和156.4 mm，基线长度在10 km以内，数据精度基本一致，精度受基线影响不大。基线长度在10 km以内，平面精度在25 mm以内，可以满足一般工程的需要。但是距离基站30 km～50 km后，三个方向的差值增大，增长速度较快，主要是由于距离基站较远，受电离层和对流层误差的影响较大。

5 结语

本文依托单基站CORS系统展开实验与研究，结合单基站CORS-RTK误差来源，重点完成了系统的精度测试与分析。通过不同的场地环境，研究了单基站CORS系统精度的影响因素，确定单基站CORS系统在短基线上面具有较强的定位精度，对部分行业领域具有较高的推广价值。