延边州GPS 综合信息服务系统测试研究

崔光哲

(延边国土资源勘测规划大队，吉林 延吉 133001)

GPS 综合信息服务系统(简称YBGTCORS)是由7 个GNSS 基准站组成的GNSS 区域网(称为参考站网)组成，覆盖延边核心地带。此系统能够准确采集高精度的原始数据，提供高精度的GNSS 差分改正数据，构建服务于社会的地理信息数据采集平台［1～3］。

YBGTCORS 自2009 年10 月完成系统与城市平面坐标系的联测后，进入初步应用阶段。为了对系统各项设计指标进行评价，评定系统是否达到设计要求，延边国土资源勘测规划大队组织了系统RTK 实时定位精度、空间可用性、时间可用性和定位服务时效性的专项测试。

1 自然概况

延边属于长白山高山区，山高林密。从全区地形地貌情况来看，除城市建城区、建制镇区外，山地和林区能见度差，通讯系统覆盖率低，存在不少盲区。这些自然条件对CORS 系统的空间可用性、时间可用性及定位服务时效性都有一定的影响。

2 RTK 实时定位测量精度及测试地点选择

RTK 实时定位测量精度是指用户在实地作业时，通过系统播发的VRS 改正信息，可以得到实时定位服务的精度。影响RTK 实时定位测量精度的可能因素有测站卫星分布情况(可用卫星数和卫星天空视图)、通信质量状况(是否收到VRS 改正信息)、系统定位算法的优劣等［4］。RTK 实时定位测量精度测试通过RTK 实时定位测试的外符合精度对系统定位精度作出评定。外符合精度是指测量值与已知值之差，反映系统的可靠性及与城市坐标系统的兼容性。

延边地区没有建立全区域性的统一坐标控制网。全州8 个县(市)和独立工(矿)、水利、发电、旅游等企(事)业单位都是根据各自的需要先后建立了独立的控制网(近似1954 年北京坐标系)作为城建规划、国土管理、工程测量的定位依据。为全面反映系统与各县(市)独立控制网之间的兼容程度和不同地域对系统定位结果可能产生的影响，本次RTK 实时定位测试，选择具有代表性的3 个县(市)城区独立控制网，采用CDMA 方式，选择25 个县(市)国土、规划部门提供的独立控制网的首级控制点。其中，敦化市建城区8 个点，延吉市建城区8 个点，珲春市建城区9 个点。本次RTK 实时定位测量的测试点贯穿延边地区中部(两个边界点，一个中心点)，具有一定的代表性，也是目前频繁应用的控制点，能在一定程度上满足系统用户真实的定位需求。

3 测试方法

3.1 外符合精度测试

取一个点，上网3 次，每次上网得到3 次固定解(Fix Solution)测量值和获得初始固定解的时间。每点共获得9 个固定解测量值和3 个初始固定解的时间。对三个县(市)独立控制网的RTK 实时定位测试的1 000 多个测量数据进行了外符合精度统计。

采用选定的转换参数将本次各测点的RTK 实时定位测量的平均WGS－84 坐标转换为3 个测试区域独立坐标系坐标，再将转换值与已知值进行比较，即可得出3 个测试区各测点的外符合性分布情况，最后计算系统在X、Y方向的外符合精度(由于延边地区没有做三维控制网改造和拟大地水准面精化，高程精度暂不做评定)［5］。

3.2 空间可用性测试

空间可用性是用户能够得到RTK 固定解的区域范围。此项测试利用与RTK 实时定位精度测试相同的仪器设备(R8GNSS)，采用CDMA 方式在网络图形外每10 km 测试1 次，在接近国内其他类似系统的极限距离后，每1 000 m 测试1 点，直至确定不能测出RTK 固定解的点，然后在该点前后分别以100 m 间隔测试RTK 固定解极限距离［4］。

本次空间可用性测试在龙井—三合、龙井—开山屯、汪清—罗子沟、珲春—春化、安图—二道白河、敦化—额穆等6 条县级公路上进行。这些点位于通往国界、省界和地区界的6 条公路上，接近延边地区边缘，基本上覆盖全延边地区。

3.3 时间可用性测试

YBGTCORS 所要求的最少有效卫星数是5颗，如果某一时刻有效卫星数少于5 颗时，系统则无法向用户提供RTK 实时定位服务，用户应避免在该时间段从事RTK 作业。由于系统站间距平均为78.4 km，各站跟踪卫星、处理卫星和解算卫星情况基本一致［6］。

3.4 定位服务时效性测试

本次测试中，采用CDMA 方式定位，从上网到获得固定解的平均时间是9 s，最短时间是延吉市D08G 点3 s，最长时间是敦化市苇子沟南山30 s，就是说在YBGTCORS 系统范围内CDMA 方式作业一般在30 s 内可获得固定解［6］。

4 结果与分析

4.1 外符合精度统计

YBGTCORS 对各区域实时定位测试外符合精度统计见表1。

表1 YBGTCORS 对各区域实时定位测试外符合精度统计Tab.1 The outer corresponding accuracy statistics of real－time location test of each area by YBGTCORS

从表1 中可以看出，敦化市城区外符合精度X 方向为1.20 cm，Y 方向为1.40 cm;延吉市城区X 方向为2.00 cm，Y 方向为1.50 cm;珲春市城区X 方向为0.90 cm，Y 方向为1.70 cm。敦化、延吉、珲春市城区内YBGTCORS 实时定位测试外符合定位精度满足设计要求。

4.2 空间可用性测试

系统测试得到固定解极限距离见表2。

表2 YBGTCORS 固定解极限距离测试统计Tab.2 The test statistics of YBGTCORS fixed solution critical distance

从表2 中可以看出，空间可用性优于设计指标。从本项测试及定位精度外业测试记录情况可以看出，以各基准站为圆心，半径50 km 以内流动站只要可以接收到5 颗以上卫星，均可获得RTK 固定解。可认为在延边州范围内(8个县市区内非完全遮蔽区)系统有效覆盖率达100%。80 km 以内流动站只要可以接收到5颗以上卫星，通讯网络均能覆盖，可得到厘米级RTK 实时定位精度。

4.3 时间可用性测试

延边是中高纬度地区，电离层变化平稳，系统各基准站24 h 内有效卫星的最少颗数为8颗，系统对各站系统可用性24 h 统计见图1。

图1 各站卫星跟踪情况和系统可用性统计Fig.1 The satellite tracking condition of each station and system availability statistics

从图1 可以看出，YBGTCORS 系统24 h可用性为97.5%，优于系统设计全天可用性95%。时间可用性测试优于设计指标。

4.4 定位服务时效性测试

在区域范围内，采用CDMA/GPRS 方式需25 s 左右系统得到从流动站用户发送而来的GGA 数据信息(用户概略位置)，并依此生成用户虚拟站，然后系统将虚拟站的误差改正信息发送给用户，一般用户在收到该信息20 s 内可获得固定解(Fix Solution)。即在市域范围内，采用CDMA/GPRS 方式定位一般45 s 内可以获得固定解。定位服务时效性满足要求。

5 小结

2009 年10 月，延边州完成YBGTCORS 系统与城市平面坐标系联测后进入初步应用阶段。为了对系统各项设计指标进行评价，评定系统是否达到设计要求，延边国土资源勘测规划大队组织了系统RTK 实时定位精度、空间可用性、时间可用性和定位服务时效性专项测试。结果表明:敦化、延吉、珲春市城区内YBGTCORS 实时定位测试外符合定位精度满足设计要求;80 km 以内流动站只要可以接收到5 颗以上卫星，通讯网络均能覆盖，可得到厘米级RTK 实时定位精度;时间可用性测试中系统全天可用性为97.5%，优于系统设计全天可用性95%;在市域范围内，采用CDMA/GPRS 方式定位，一般45 s 内可以获得固定解，定位服务时效性满足要求。综合来看，YBGTCORS 系统的各项指标达到设计要求，可以满足系统用户真实的定位需求。

［1］黄俊华，陈文森.连续运行卫星定位综合服务系统(CORS)建设与应用［M］.北京:科学出版社.

［2］李双福，刘庆忠，芦静，等. 基于DGPS 的SPOT5 遥感影像几何精校正研究［J］. 吉林林业科技，2013，42(1):26－29.

［3］王建宇，初照，郑加柱. GPS 天线相位中心检定方法的研究［J］.森林工程，2013，29(4):79－82.

［4］安艳辉，史照良.全球卫星导航定位连续运行参考站网的技术探讨——以JSCORS 徐州试点工程为例［J］.现代测绘，2006，29(6):3－6.

［5］李江卫，肖建华，高光星，等.武汉市连续运行卫星定位服务系统(WHCORS)测试与分析［J］.城市勘测，2007，(1):9－12.

［6］张伟.虚拟参考站(VRS)系统的建设与研究［D］.长春:吉林大学，2008.