千寻知寸FindCM和SCCORS实时动态测量位置精度的差异性评价

孙 勇，黄 明

(1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 成都 610213；2.四川省国土科学技术研究院，四川 成都 610045)

0 引 言

连续运行参考站系统(CORS)是由若干个固定的连续运行GNSS参考站，利用计算机、数据通信技术和互联网技术，实时向不同层次和不同需求的用户自动地提供不同类型的GPS观测值、改正数、状态信息以及其他有关GNSS服务项目的现代位置基准系统。CORS系统由参考站、数据处理与控制中心、通讯网络、用户四大子系统组成(图1)。参考站子系统主要负责GNSS卫星定位数据的跟踪、采集、记录等；数据处理与控制中心是整个系统的核心单元，负责接收参考站上卫星的实时观测数据，以进行相应的建模和生成网络差分改正数(包括电离层、对流层、卫星轨道误差等)，并服务终端用户；通讯网络是连接数据处理与控制中心、参考站子系统和用户终端的纽带；用户子系统是用户通过多种方式登录系统，获取系统提供的相应的数据服务。网络RTK技术是CORS系统的核心技术，基于CORS系统能够提供高精度实时动态定位服务。

图1 CORS系统架构图

为保证CORS系统的精度和稳定性，毕京学[1]等通过研究建议系统建设上参考站间的距离应控制到30 km～50 km，精度覆盖范围为网内及网外30 km，且分布均匀。

国内现已建成的CORS系统按照区域划分，大部分为省级CORS，在省域内进行RTK测量等工作均可接收到差分定位信号，个别城市也建成有覆盖局部范围的城市CORS系统。CORS在不同的专业领域应用也越来越广泛，如李冠[2]等利用北京CORS站和城市GPS已有控制点对北京地铁16号线及海淀山后线地铁GPS控制网测量开展应用研究，发现用CORS站起算的平差精度优于用城市GPS点起算的平差精度；广东省基于广东CORS(GDCORS)构建地质灾害监测平台，实现滑坡灾害的动态监测[3]；四川省地震局基于四川CORS观测网络，构建的区域地壳运动监测系统[4]等。中国兵器和阿里巴巴共建的千寻CORS是现阶段比较成熟且投入到生产中的全国一张网CORS系统，颠覆了RTK测量作业的传统模式，购买服务简单，价格实惠，在测绘服务领域已有较好的应用。

1 千寻知寸FindCM与SCCORS系统

1.1 千寻知寸FindCM

千寻知寸FindCM是千寻位置网络有限公司(中国兵器工业集团公司和阿里巴巴集团共同投资设立)基于位置服务云平台开发出的厘米级高精度定位服务产品，千寻位置以“互联网+位置”的理念，通过利用超过2 500个北斗地基增强站的整合与建设，基于卫星定位、云计算和大数据技术，构建的位置服务云平台[5]，具有静态毫米级和动态厘米级的定位能力，服务范围遍布全国，标志着我国北斗卫星导航系统的应用迈出了重要步伐。

千寻知寸FindCM，终端硬件需支持Ntrip Client协议、差分数据以RTCM3.2格式播发[6]，提供8001、8002、8003三个RTK端口，分别对应ITRF2008、WGS84、CGCS2000坐标框架。根据其产品介绍，在观测环境良好的情况下，统计精度可以达到水平2～5 cm，高程2～8 cm，在四川服务覆盖方面，除川西高原(阿坝州、凉山州、甘孜州所属部分区域)外均能全部覆盖。

1.2 SCCORS系统

四川省卫星导航与位置服务基础平台(SCCORS)是四川省建CORS系统，其基准站有100座，分布于全省，是目前规模最大、覆盖区域广泛、兼容GPS以及GLONASS的省级北斗地基增强系统[7]。SCCORS系统支持发布RTCM3.X、RTCM2.X、CMR、CMR+等多种格式的差分电文，提供2101(双星，GPS/GLONASS)和2301(三星，GPS/GLONASS/BDS)端口。就四川北斗CORS试验网基线解算精度而言，张芯[8]等利用四川省7个北斗CORS站4天的基线观测数据进行数据解算试验，结果表明四川省地区BDS(北斗卫星导航系统)基线解算精度较GPS基线解算精度差，存有厘米级差异，BDS/GPS联合解算的基线精度与GPS基线解算精度相当。

公开资料显示，SCCORS系统的实时动态定位服务能够覆盖除川西高原地区以外的全部区域，其他服务覆盖全省，其主要技术指标为动态定位精度：水平不大于5 cm，大地高不大于8 cm，采用静态观测并经事后处理，精度能够达到：水平不大于1 cm，大地高不大于2 cm，平台在功能上除具有实时动态定位外，还具有数据解算和坐标转换等功能，利用四川似大地水准面的精化成果(似大地水准面分辨率：2.5′×2.5′)，在成都平原区能够达到±2.3 cm，川东、川南区(丘陵区)能够达到±3.4 cm，川西高原能够达到±6.8 cm的高程异常精度。

1.3 千寻位置与SCCORS系统服务的比较

千寻位置立足于计算网、时空网与互联网的三网合一，基于自主可控的算法能力，构建了统一维度的“时空基础平台”和海量数据存储和融合的“时空大数据平台”，并逐渐发展成为新型智能基础设施[5]。千寻位置运用虚拟参考站(VRS)技术实现CORS系统的网络RTK服务，较SCCORS系统服务而言，除服务区域更为广泛外，具有高可用、高并发特点以及快速的运维响应、领先的技术优势和不断发掘的商业模式(表1)。

表1 千寻位置服务与SCCORS系统服务的比较

2 千寻知寸FindCM和SCCORS位置精度的差异性评价

2.1 检测方案

检测区位于四川省西南部的一工业园区，面积约14 km2，区域形状呈带状，属山区地形，海拔高度约860～2 430 m，工作内容为1∶500大比例尺测图，要求精度符合《四川省工程建设项目竣工验收阶段“多测合一”技术指南(试行)》，即重要地物点相对邻近图根点的点位中误差不大于5 cm，地物点之间的间距中误差不大7 cm，其他地物点相对邻近图根点的点位中误差不应大于7 cm，地物点之间的间距中误差不应大于10 cm，高程点相对于邻近图根点的高程中误差不应大于4 cm。

项目实施中，按照GPS测量规范共布设了20个E级点，采用5台经检校合格的华测i70智能型GNSS接收机以边连接模式进行GPS静态同步观测，并适当延长观测时间，共观测6个时段。i70智能型GNSS接收机标称静态平面精度：±(2.5+0.5×10-6×D)mm，静态高程精度：±(5.0+0.5×10-6×D)mm；标称RTK平面精度：±(8.0+1.0×10-6×D)mm，RTK高程精度：±(15.0+1.0×10-6×D)mm。观测完成后，及时导出观测数据，正确设置接收机高(根据不同量测模式，归算至相位中心)，进行观测数据的质量检核，包括数据剔除率、重复基线较差、同步环和异步环的数据检验，经检校合格的数据导出Rinex标准数据包，委托自然资源部第三大地测量队(SCCORS系统管理单位)利用SCCORS系统24 h不间断观测的CORS基准站观测数据，联合进行数据解算和平差等工作，获得静态解算成果。

利用FindCM和SCCORS实时动态在测量结果位置精度上开展比较的前置条件准备如下：① 采用同一台RTK仪器(华测i70)分别登录SCCORS账号和千寻知寸FindCM账号进行登录；② 采集点位为项目布设的E级控制点，每个点位采用SCCORS账号和千寻账号分别采集3个测回(每个测回采集完成后断开RTK通信链路重新初始化)；③ 观测使用三脚架强制对中整平，正确设置仪器高，所有观测均由同一人操作执行；④ 将静态解算结果视为真值，高程比较均基于CGCS2000直接测定的大地高进行比较。

2.2 内符合精度评定

每个检测点测量3个测回，在三维分量上的内符合精度评定中误差公式为：

(1)

所有n个检测点在三维分量上的内符合精度评定中误差公式为：

(2)

根据式(1)、式(2)计算20个检测点的内符合精度中误差，并统计汇总，如表2、表3所示。

表2 SCCORS内符合精度统计结果 单位/m

表3 千寻知寸FindCM内符合精度统计结果 单位/m

2.3 外符合精度评定

将20个等级控制点通过SCCORS静态解算获得的成果视为已知坐标值(真值)，将采用SCCORS和千寻知寸FindCM动态测量结果与已知坐标值的差异来确定动态测量的三维坐标分量所达到的实际精度，n个检测点在三维分量上的外符合精度评定中误差公式为：

(3)

根据式(3)计算20个检测点的外符合精度中误差，并统计汇总，如表4、表5所示。

表4 SCCORS外符合精度统计结果 单位/m

表5 千寻知寸FindCM外符合精度统计结果 单位/m

2.4 SCCORS与千寻知寸FindCM测量结果较差

经汇总统计，在数值较差上，x(北坐标)平均较差约0.12 m，y(东坐标)平均较差约0.08 m，高程平均较差0.15 m，平面上平均较差约0.15 m，最大、最小较差如表6所示。

表6 SCCORS与千寻知寸FindCM测量结果较差 单位/m

3 结 语

将数据统计汇总和评定分析，可以得出如下结论：

(1)采用SCCORS进行动态测量，多测回间数据稳定，测回间x最大中误差0.002 m，y最大中误差0.002 m，h最大中误差0.020 m、平均0.013 m，平面平均中误差0.002 mm，SCCORS内符合性好，可靠性高。

(2)采用千寻知寸FindCM，测回间x最大中误差0.009 m最大中误差0.009 m，y最大中误差0.016 m、平均0.013 m，平面平均中误差0.008 m，千寻知寸FindCM内符合性一致，可靠性高。

(3)从外符合角度评价SCCORS系统，采用SCCORS开展动态测量，其测量结果较静态观测结果平面上平均中误差0.013 m,大地高中误差0.055 m，验证结果表明利用SCCORS开展动态测量结果的精度与系统介绍的技术指标相符，说明利用SCCORS动态测量直接测量图根控制点(严格按照规范要求操作)，可以不需要进行多点校正，能够完全满足测图精度需求。

(4)使用千寻知寸FindCM进行动态测量，在位置精度上与SCCORS测量平面上中误差平均为0.075 m，SCCORS较千寻知寸FindCM平面较差约0.150 m，高程校差约0.015 m，平面较差偏大，大地高测量结果较为一致。使用千寻知寸FindCM开展动态测量能够满足一般地物点的测量精度需求，但用SCCORS系统检测千寻知寸FindCM测量的图根点或明显地物点，检测结果不能达到要求。因此，实地测量中，不建议采用未经点校正的千寻知寸FindCM直接开展动态测量，可实地采集控制点，经校正后可满足需求。

受千寻CORS保密、知识产权保护原因无法获得千寻CORS基准站的建立、核心的数据算法等更多信息，就千寻知寸FindCM较SCCORS系统实时动态测量结果平面较差偏大原因暂无法作进一步评价。同时本结论存有不足之处，即验证条件比较局限，包括但不限于验证范围较小、不同地貌的选择有限、受制于条件未选择在高等级国家点上进行验证等，对外部场景使用发生明显变化区域，使用时应进一步加强检校。