HeNCORS—RTK高程精度检核研究

姚棣　温婷婷

[摘要]河南省连续运行参考站服务系统（HeNCORS）的建成，极大的方便了测绘工作。为了验证HeNCORS-RTK高程精度，需要进行精度检核。采用测量高精度控制点、重复测量等方法，检验HeNCORS-RTK的高程精度，经过统计，HeNCORS-RTK高程稳定可靠，精度优于系统设计的10cm，理想情况下可以达到四等水准精度，最后提出了使用HeNCORS-RTK高程时常用的检核方法，包括已知点检核、重测检核、常规几何水准检核等。

[关键词]HeNCORS-RTK 高程 精度检核

[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-258-2

作为现代测绘基准的组成之一，很多省市已经完成了CORS建设工作，为区域提供动态的三维基准控制框架，解决不同坐标系统间的转换，为各区域衔接提供了测绘基准，满足测绘、地震监测、气候辅助预报、规划建设、交通导航、等各部门的相关需求。测绘是CORS的重要应用之一，众所周知，使用CORS-RTK测量时，与其平面坐标成果相比，高程成果受到各种因素的影响更大，且可能存在粗差。对HeNCORS-RTK的高程精度进行检核，研究其高程精度，并分析其质量检核方法，有利于HeNCORS-RTK高程的合理应用。

1 HeNCORS简介

河南省连续运行参考站服务系统（Henan Provincial Continuously Operating Reference Stations，HeNCORS）项目是河南省测绘局“十一五”计划的重点项目，由河南省测绘工程院与河南省地质矿产勘查开发局投资建设。旨在河南省建立一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的GNSS综合信息服务网，应用于河南省的大地测量、工程测量、气象监测以及城市地理信息系统等领域，同时兼顾社会公共定位服务。系统采用了网络RTK的主站（i-MAX）技术，它由参考站、系统控制中心、用户数据中心、用户应用、数据通信5个子系统组成。HeNCORS共建设56个参考站点，覆盖河南全省。

HeNCORS兼容Trimble、Leica、Topcon、华测、南方、中海达等常用厂家的多种型号的GNSS接收机。根据系统设计指标的要求，HeNCORS后处理精密定位：平面精度优于5mm，高程精度优于10mm；RTK实时动态定位：平面精度优于5cm，高程精度优于10cm。HeNCORS覆盖河南全省，全天可用性为95%，误报概率<0.3%。

2 HeNCORS高程精度检核

2.1 HeNCORS高程检核方法

（1）高精度检核：即使用HeNCORS-RTK测量联测三等以上等级水准的控制点，以控制点的水准高程为真值，计算HeNCORS-RTK高程与几何水准高程的较差，并计算HeNCORS-RTK高正中误差，评定HeNCORS-RTK高程的精度。

（2）同精度检核：即测量时对同一点高程连续观测两次，统计两次观测的高程较差，并按照同精度观测计算HeNCORS-RTK高程的中误差，来判断HeNCORS-RTK高程的可靠性。

（3）稳定性检核：使用HeNCORS-RTK对某一点进行长时间多次数据采集，研究在不同卫星分布、不同PDOP值、不同时段、不同电离层状态下的HeNCORS-RTK高程精度的稳定性。

2.2 HeNCORS高程检核测量要求

进行高程检核测量时，测量点点位选择需要满足HeNCORS-RTK的测量条件。按照GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》、CH/T 2009-2010《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》要求，检测点应便于安置仪器，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站），其距离不小于200m，远离高压线和微波无线电信号传送通道，其距离不应小于50m；附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物、大面积水域等）。

HeNCORS-RTK测量时，采样率为1秒，每次记录3O秒的固定解。重复测量时，采集完数据后进行初始化再采集下一组数据。长时间连续定位测量时，仪器架设在强制对中墩上，设置软件每间隔10s采集一组数据并自动存储。

2.3 HeNCORS高程检核结果分析

2.3.1 HeNCORS高程高精度检核

高精度检核时，共计使用HeNCORS-RTK测量联测三等水准的控制点120个，精度统计结果见表1。

从理论上来讲，三等几何水准精度要高于HeNCORS-RTK的高程精度。进行HeNCORS-RTK高程精度评定时，可以视已知控制点的三等水准高程成果为真值，计算HeNCORS-RTK的高程中误差为 =±4.2cm。

2.3.2 HeNCORS高程同精度检核

同精度检核时，由于每个检核点均独立观测两次，共计测量得到98组数据，计算两次观测的HeNCORS-RTK高程较差。经统计，52个检核点两次观测高程较差小于3cm，占总数比例的53.06%；37个检核点高程较差介于3cm与6cm之间，占总数比例的37.75%；只有9个检核点高程较差大于6cm，占总数比例的9.18%。由于同一点两次观测使用的仪器设备相同、观测要求相同、观测环境相同、观测时间相近，可视为同精度观测，按照同精度观测中误差计算公式 计算HeNCORS-RTK的高程中误差为±4.5cm。

2.3.3 HeNCORS高程稳定性检核

使用HeNCORS-RTK长时间连续测量安置强制对中装置的控制点，每间隔1min采集一次数据，连续观测24h，共计得到1440个观测结果。计算各观测值与已知高程的差值。根据卫星数量及分布情况、电离层活跃程度、观测时间、PDOP值等因素分析HeNCORS-RTK高程精度。结果显示，HeNCORS-RTK高程精度与卫星数量及分布、电离层活跃程度密切相关，可用的卫星数量大于8颗且空间分布良好、 PDOP值小于4、电离层活跃程度低的时间段，HeNCORS-RTK高程精度较高，可以达到四等水准精度。可见，在使用HeNCORS-RTK测量高程时，要做好星历预报，选择合适的时间。

3 RTK高程精度检核方法

（1）已知点检核比较法。即使用HeNCORS-RTK测出这些控制点坐标及高程进行检核，检核较差在精度允许范围内再进行后续测量。测量完成后同样到已知控制点比测，校验作业过程中有无异常。

（2）重测比较法。使用HeNCORS-RTK测量高程时，每点均独立观测两次，较差在允许范围内（一般小于5cm），再取平均值作为最终成果使用。

（3）常规测量方式抽测法。使用HeNCORS-RTK大范围测量高程时，可以使用常规几何水准进行精度检测，已评定HeNCORS-RTK高程的精度。

以上检核方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，在缺少控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，使用常规水准测量方式抽测，可以较好的评定整个区域的测量精度，但费时费力，一般只在检核时使用。在实际应用时，需要选择合理的检核方法。

4结论

使用HeNCORS-RTK进行高程测量，单人即可完成测量工作，与传统方法相比，省时省力，降低了劳动成本，提高了工作效率。但与几何水准不同，RTK高程缺乏不要的检核条件，难以发现粗差，使用HeNCORS-RTK高程时，需要检核其精度和可靠性。使用高精度检核、同精度观测检核、稳定性检核等方法，对HeNCORS-RTK高程进行了检核。结果表明，HeNCORS-RTK高程精度较高，高精度检核中误差为±4.2cm，同精度检测中误差为±4.5cm，根据稳定性检核结果，在观测状况良好的情况下，可以达到四等水准的测量精度，但在使用时，应该采用重复观测、常规测量方法检查等手段，避免出现粗差。相信随着CORS技术的发展和进步，CORS-RTK高程将会得到更广泛的应用。

参考文献

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