CORS—RTK替代等级水准的可行性探究

李茂阁

摘 要：随着现代数字通讯技术和信息处理技术的快速发展，以快速、实时、精准定位为特征的CORS技术逐渐被广泛应用于工程勘察、地形测绘领域。尽管部分地区精化了区域似大地水准面，但与平面精度相比，CORS-RTK高程测绘精度仍较低。拟从GNSS高程拟合的原理出发，结合工程实例对CORS-RTK测绘精度进行了统计分析，以探究其替代等级水准的可行性。

关键词：CORS-RTK；等级水准测量；高程测绘；GNSS基准站

中图分类号：P224 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.069

连续运行参考站定位服务系统（Continuous Operational Reference System，CORS）利用现代通讯技术构建了GNSS基准站网络，克服了传统光学测绘对控制点通视要求较高的弊端，为区域测绘提供了统一的空间基准框架。在观测、解算GNSS待测点高程时，多采用高程拟合形式。由于这一形式与区域似大地水准面模型的精度有密切的关系，因此精度难以统一。本文拟从GNSS高程拟合原理入手，结合某水利工程施工项目，探究CORS-RTK替代等级水准的可行性，并进行了相应的测量校差统计分析。

1 GNSS高程拟合原理

采用卫星定位技术观测GNSS高程时，需要直接采集的数据为WGS-84空间坐标系统的大地坐标（B，L，H），即高程为椭球面法线至参考椭球面的大地高H84，而当前我国普遍采用1985国家高程基准，即重力线至似大地水准面的正常高H正常，这两者的差为点位的高程异常ζ，其计算公式为ζ=H84-H正常.

对于高程异常ζ，通常以多项式曲面拟合方式求解，以测区周边3个以上分布均匀的高等级GNSS点正常高为基础，并用GNSS终端采集其相应的大地高H84.当残差满足最小二乘原理 ζ=min时，构建区域高程异常多项式曲面模型，然后利用待定点平面坐标（x，y）内插计算该点位的高程异常值，并归算点位的正常高。

2 CORS-RTK测量原理

以现代通讯技术和数据处理技术为依托，构建覆盖一定区域的GNSS参考站网。从其工作流程上分析，采用均匀分布、连续运行的参考站点接收空间卫星数据，并传送至CORS系统的控制中心；经控制中心对观测数据进行标准化处理后，构建电离层和对流层数据模型，以降低对观测数据精度的影响。以VRS虚拟参考站技术为例，控制中心根据用户终端所上传的GGA概略坐标数据，在用户附近内插建立虚拟参考站，并以RTCM或CMR数据形式，借助无线数据通讯模块将该参考站的坐标修正数据传输至流动站终端，以差分定位的形式实现厘米级精度动态测量。

CORS-RTK虽克服了传统GPS-RTK测量精度受基准站距离影响的弊端，但其精度受高程异常模型求解的影响较大。在定位相位差分时，根据流动站针对同一点位测回数n的差异，其高程测绘精度按下式求解：

. （1）

式（1）中：mH为点位大地高测量误差；mζ为高程异常模型误差；mi为仪器高量取误差。

3 CORS-RTK高程精度分析

现有某水利工程施工项目，其沿线长16 km。为满足工程设计需求，拟布设四等水准点10个，已知测区周边含C级GPS点4个，并于2015年经高程控制网二等水准联测平差，点位保存完好。现有1∶10 000比例尺地形图，用于等级水准点设计和布设。同时，为了探究CORS-RTK水准测量结果的精度，首先采用SDCORS观测技术采集水准点数据，然后选取临近原C级点的3个新水准点，利用Trimble Dini03电子水准仪进行闭合环线联测，以客观评价观测精度。

采用CORS-RTK水准测量前，利用移动站终端链接入CORS服务器，然后采集覆盖水利工程沿线的4个GNSS等级控制点。经布尔莎七参数求解得出，坐标系统模型转换残差较小。在测量待测点水准高程时，为保证高程的测量精度，规定上、下午各采集一次水准点，每次时长30 s。当测回间差距小于1 cm时，取其均值作为CORS-RTK测绘均值。另外，为探究CORS-RTK高程测量精度，按照二等水准精度联测临近C级点的CK02、CK07、CK10三点，并与CORS-RTK测绘结果进行对比、分析。校差统计如表1所示。

经Dini03水准仪联测检验，CORS-RTK测量精度可靠，点位内符合精度较高，按照《国家三、四等水准测量规范》相关指标，满足测段往返高差不符值在-20 ～20 的范围内，全中误差不大于10 mm/km的要求，在转换参数求解良好的条件下，可以替代传统四等水准的光学测绘。

4 结束语

CORS定位服务系统为区域测绘提供了统一的空间参考框架。无缝、实时、高精度测绘网络的构建极大地提升了传统地形测量、控制网布设的作业效率和质量。本文以水准点布设为例，结合工程实践，探究了CORS-RTK替代等级水准的可行性，以期为相关测绘工作提供一定的参考。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕