基于CORS系统的1∶500地形图精度研究

张云建

(菏泽市测绘研究院，山东菏泽 274000)

连续运行参考站系统(Continuously Operating Reference System，简称CORS)是空间数据获取的基础设施之一，它能够向用户提供包括实时和事后在内的精密定位服务，满足各领域对位置、时间等信息实时获取的要求。利用CORS系统在测量地形图中，可以大大提高测绘速度与效率，降低测绘劳动强度和成本，省去测量标志保护与修复的费用，经验表明CORS系统能够快速、高效提供测量成果，保证用户使用的同时，还能节省各项测绘工程实施过程中约30% 的控制测量费用。

1 CORS系统的组成

1.1 CORS的概念

连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。

1.2 CORS的构成

CORS主要由以下几个子系统构成:系统控制中心、卫星跟踪基准站、数据通讯和用户部分。

1.3 CORS的工作流程(图1)

图1 CORS的工作流程图

2 全解析测量

2.1 平面控制测量

采用CORS系统可以直接测量图根点的平面坐标，不需要按照以往的控制测量进行逐级布设。使用双频的GPS仪器，通过手簿蓝牙连接手机上网接收CORS系统的信号直接测量平面坐标。通过两次独立观测，两次独立观测时间间隔必须大于20 min，并且要求两次观测的平面坐标互差小于3 cm，否则就要追加观测时段。两次互差小于限差后取其平均值作为该点的平面坐标。

2.2 高程控制测量

采用CORS系统直接测量出图根点的WGS－84坐标和大地高，要求两次独立观测的大地高限差小于6 cm，将测量出的数据整理好，利用该地区的精化大地水准面模型程序通过大地高和WGS－84坐标将该点的正常高求出，取两次正常高的平均值作为该点的最后高程值。

2.3 地形图测量

控制测量完毕以后，采用全站仪外业进行碎部点测量，采集地形、地物要素依据国家规范、图式的要求进行，外业采集完毕以后，内业通过控制点坐标将外业采集数据转换成坐标文件，利用数据成图软件将坐标文件展绘到计算机内，然后进行数据编辑成图。

3 地形图精度检测方案

利用CORS系统完成1∶500地形图测量以后，必须对地形图进行有效性检验，以确保用户能放心使用。有效的检测方法是衡量通过CORS系统测量地形图精度的必要条件。主要目的是评价CORS系统定位精度、覆盖范围等是否达到地形图精度指标。由于CORS系统测量虽然采用两次独立观测来增加多余观测量，但仍然有不确定性(外界干扰源)，所以检测基本思路为:静态检测动态、水准检测似大地水准面。

3.1 对图根点进行检测

选择地形图范围内原有的A、B、C级点作为静态观测的起算点，均匀的抽查地形图范围内的图根点进行静态测量，测量时间不少于30 min，将测量的坐标与利用CORS测量的动态图根点坐标进行比较，统计精度。

3.2 对地形图进行相对精度检测

将地形图回放成纸图，到外业用钢尺进行实地丈量地物之间的长度，要求每幅图均匀量取边长25条以上。然后再与内业由图上量取的距离进行比较，得出每幅图的相对精度。

3.3 对地形图进行绝对精度检测

利用全站仪和静态测量后的图根点坐标进行地形、地物要素采集，将测得数据转换成当地坐标，与通过CASS等软件处理后获得的内业地形图地形、地物点的坐标进行比较，求得每幅图的绝对精度。

3.4 相邻CORS系统互相检测

我国现在大部分地级市都已经建成或者正在筹建本市地区内CORS系统，也给我们提出了一个更好的检测方法，就是互相之间的检测。具体操作就是利用两个市区CORS系统同时测定一个点，得出该点的坐标成果，进行互相比较。

3.5 利用原有二、三等水准点进行高程精度检测

利用测区内已有的二、三等水准点，对图根点、道路上高程以及明显地形高程点进行水准测量来检测地形图内的高程点精度。

4 应用实例

现在以2009年11月建成并投入生产运行的山东省菏泽市CORS系统(菏泽市测绘院构建)，并于2009年12月～2010年3月利用该系统进行全市13个乡镇的1∶500地形图测量，总面积大约60 km2来说明上述检测方法以及得出的利用该CORS系统所测量的地形图的精度。

4.1 菏泽市CORS系统说明

菏泽市测绘院自行投资50万元建立的连续运行卫星定位服务系统(HZCORS)，建立了1个GNSS永久性参考站和一个系统管理中心。该GNSS永久性参考站建在菏泽市测绘院办公楼楼顶，可实现对全市覆盖，距参考站最远的距离不超过60 km。

4.2 所使用的仪器和平差软件

仪器:双频GPS仪器6台;自动安平水准仪2台。

软件:Trimble公司的 TGO软件;Microsoft Office Excel软件;清华山维控制测量平差软件。

4.3 对图根点进行测量

2009年10月，菏泽市测绘院在菏泽市在原有C级网的基础上进行了D级网的布设、测量，共布设32个D级点，要求每个乡镇至少3个D级点，并且对每个D级点进行了三、四等水准测量。此次对图根点检测就是在D级点的基础上进行。2010年3月，在每个乡镇选取两个D级点作为首级控制点，在每个乡镇均匀选取4个图根点进行静态测量，要求测量时间不少于30 min，高度角为15°，采样间隔 5 s，共测量了52个图根点。其平面精度统计如表1所示。

地形图平面精度统计表 表1

从表1各个乡镇图根点的精度来看，利用CORS系统测量图根点完全满足1∶500地形图测量的要求，满足国家规范的要求。

4.4 对地形图进行相对精度检测

根据菏泽市各个乡镇面积的大小，按照每平方千米抽查10%的比例进行检测。我们将随机抽查的电子图进行回放成纸图到外业丈量边长，要求每幅图至少均匀量取边长25个。先对每幅图进行统计精度，最后按照乡镇为单位进行精度统计。统计结果如表2所示。

地形图相对精度检测统计表 表2

从表2可以看出13个乡镇的相对精度检查完全符合国家规范的要求，满足地形图的测量精度。

4.5 对地形图进行绝对精度检查

对13个乡镇图根点进行静态检查的时候，我们另外在每个乡镇也用了同样的方法布设了几个图根点用于绝对精度检测。在新布设的图根点上设站，利用全站仪采集地物点的坐标，然后进行内业处理进行坐标比较，经过统计如表3所示。

地形图绝对精度检测统计表 表3

从表3精度统计表可以看出地形图的精度完全符合国家规范的地形图精度规定。

4.6 相邻CORS系统的检测

利用SDCORS系统对这三个乡镇的图根点进行了检测，其检测结果如表4所示。

相邻CORS系统检测结果统计表 表4

从表4可以看出通过相邻系统的检测，精度指标非常理想。

高程精度检测统计表 表5

4.7 高程精度检测

利用原有的二等、三等水准点或者新埋设的D级点的三等水准高程作为水准附和路线的起算点，在每个乡镇测量一条四等水准附和路线，在这条水准路线联测地形图中的一些图根点和高程点。将这些点的高程与大地精化水准面所求得的高程进行比较，得出地形图的高程精度。其结果如表5所示。

通过图根点的高程检测，得出高程精度符合地形图所规定的要求。

5 结论

在社会迅速发展的今天，建立数字城市是大势所趋。随着GPS技术的发展，CORS系统已经逐步在各个地市兴建并利用到基础测绘当中，那么通过CORS系统所取得的地形图精度如何、用户是否能放心使用就成为使用部门最关心的问题。本文主要通过对CORS系统的组成、运行流程进行初步阐述，进而通过多种检验方案来检测地形图的精度。通过检测结果可以看出利用CORS系统所测量的1∶500地形图的精度满足国家城市测量规范的要求，能够对今后城市的各种比例尺地形图、地籍图测量提供控制基础框架。

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