CORS系统在广州市第二次全国土地调查项目中的应用分析.doc

1、CORS 系统在广州市第二次全国土地调查项目中的应用分析【摘 要】本文简要介绍了基于 VRS 技术的 CORS 的工作原理及特点，然后主要介绍了 GZCORS 在广州市全国第二次土地调查中的应用分析。 【关键词】CORS；VRS；应用 一、CORS 的含义 随着 GPS 技术的快速发展与应用普及，它在城市测量中的作用已越来越重要。当前，利用多基站网络 RTK 技术建立的连续运行基准站（Continuously Operating Reference Station ，以下简称 CORS）系统已经成了一种广泛应用的定位技术，它可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的 GPS 基准站，利用现代计算

2、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。基于这些优势，国内省级、市级 CORS 有如雨后春笋般建立并在生产应用中逐渐取得显著经济效益。而广州 CORS 系统（以下简称 GZCORS）也在这股新技术潮流下应运而生，GZCORS 包含了广州市国土局、从化、南沙、增城、花都和番禺六个基准站，GZCORS 服务范围包括了广州中心城区及外围经济发达的大部分区域，为区内各测量单位提供实时定位修正信息，基本满足了广州测量的需求。根据

3、发送网络信息（改正模型）方法的不同，现有的网络 CORS 技术可以分为：虚拟基准站（VRS，Virtual Reference Station） 、区域改正参数（FKP，Flachen-Korrektur-Parameter） 、主辅站技术（MAX，MA）三种。而 GZCORS 系统，是通过建立虚拟基准站（Virtual Reference Station，以下简称 VRS）的方式来获得高精度数据。 二、VRS 技术的工作原理及其特点 与常规 RTK 不同，VRS 网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时，移动用户在工作前，先通

4、过 GSM 的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正 GPS 的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了 RTK 作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。VRS 具体运作过程如下：质量检测：所有固定基准站得GPS 观测数据不停地传送到 VRS 中央服务器。中央服务器会对所有的 GPS观测数据进行解码、导入和质量检查，对天线相位中心进行改正，并进行完备性检测。误差修正：一旦完成

5、了对数据完备性得检测，中央服务器会通过分析双差观测量来计算电离层误差、对流层误差和星历误差，对系统误差进行模型化和消除。产生“虚拟站”：一旦中央服务器接收到网络内流动用户提供的定位信息（NMEA 协议的 GGA 信息） ，即对该位置内插模型化的星历误差、电离层和对流层误差，并产生基于该位置的RTCM 数据流，并把 RTCM 数据传输到流动站用户。这一位置即称为“虚拟站” 。由于该位置与流动站形成非常短的基线，因此 RTK 定位的系统误差能被明显地剔除，从而显著提高了解算精度。另外，VRS 的主要特点是：全网电离层，对流层，轨道误差模型化；双向数据通讯；用户量受通讯能力的限制；易于监控和管理流动

6、站用户权限、作业；发送内容与传统RTK 相同。 三、GZCORS 在广州市第二次土地调查项目中的应用 CORS 作为新一代高精度、全天候、动态测量基准平台，不仅可以取代传统地籍控制测量，而且以支持 CORS 的 GPS 接收机作为地理坐标获取的终端，实现外业采集的快速化和自动化，并将 CORS 与生产建库数据采集系统衔接，通过自动处理实现要素的构建及成图。2007 年，广州市连续运行卫星定位服务系统（GZCORS）建成并投入运作。这一新技术在广州市第二次全国土地调查项目中得到了很好的利用。 1、CORS 在平面控制测量的应用 1）基本情况 在广州市二调项目中为了使地籍平面控制在精度上要满足测定

7、界址点坐标精度的要求；在密度上要满足辖区内地籍细部测量的要求；在点位埋设上要顾及日常地籍管理的需要。除了地籍平面控制网测量技术要求遵照城市测量规范和卫星定位城市测量技术规范 ，平面控制网的起算数据只采用广州市国土资源和房屋管理局于 2005 年施测的 GPS 高精度三维控制网和广州市连续运行卫星定位服务系统（GZCORS）六个基准站外；平面控制网可利用已有的等级控制网加密建立或在基准站 15 公里范围以内采用 GZCORS 直接施测四等以下控制点、界址点和细部点。其中荔湾、越秀、海珠、天河、黄埔五个区，由于受建筑密度高等客观因素的影响，只有部分较宽阔地块能使用 GZCORS 观测。其余两区（白

8、云区和萝岗区）以及外围的三区两市（即番禺、南沙、花都三个区和增城、从化两个县级市）都能广泛应用 GZCORS 进行四等以下的平面控制测量。 2）技术要求 在作业过程中，是以 GZCORS 动态定位（网络 RTK）的测量方式对四等以下控制点进行观测，其观测要求如表一： （1）控制点点等级为一级、二级和图根级时，每点测量均须使用三脚架，安装基座，仪器对中整平。 （2）利用网络 RTK（GZCORS）测量应保证一定数量已知点的检测，应至少在一个已知点上进行检核，以确保测量成果的可靠性，要求平面位置较差不应大于 5cm。 （3）根据仪器高设置的天线类型（斜高、垂直高）和位置（天线相位中心、项圈、底部等

9、）严格量取仪器高，要求测前测后各量一次，两次较差不应超过3 毫米，取平均值作为仪器高。 （4）采用测量控制点模式，要求两次初始化测量，每次初始化得到固定解时开始记录测量结果，根据不同等级记录不同历元数的平均值作为一次测量结果。两次初始化测量结果的较差，要求平面坐标3 厘米，超限重测。仪器设置 HRMS 小于 3 厘米，VRMS 小于 5 厘米。 （5）利用网络 RTK（GZCORS）测设控制点必须进行一定比例的重复测量，比例不少于 10%。重复测量成果的较差，要求平面坐标5 厘米。 选点工作应遵循以下原则：为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在 1015高度

10、角以上不能有成片的障碍物；为减少各种电磁波对 GPS 卫星信号的干扰，在测站周围约 200m 的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等；为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号发射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等；为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便且易于保存的地方。 3）检查说明及精度分析 为加强和保证第二次土地调查城镇村庄土地调查成果（控制、地形）质量，在成果监理检查基础上，广州市土地调查办再次组织开展外业精度检查工作。其中对控制点进行 0.75%的比例抽查，且所抽点在测区内均匀分布，以体现其成果精度。检查期间所采取的检查方

11、法是通过摆 GPS静态来与用 CORS 测量四等以下控制点的坐标值作比较；所执行的控制测量的精度要求：四等控制网最弱点点位中误差不得超过5cm；四等以下控制网最弱点相对于起算点的点位中误差不得超过5cm。 本次检查共抽了 1085 个控制点，从检查数据中发现，中误差最大为4.0cm，最小为0.8cm，各区中误差均达到四等以下平面控制的精度要求。其中白云区属于主城区，受干扰的因素比较多，因此中误差最大值也出现在该区。由此可见 GZCORS 不但为广州市二调项目高精度控制成果提供了技术保证，而且从生产的角度看，它解放了生产力使四等以下的控制测量更加的方便和有效率。 2、CORS 在特征点测量的应用

12、 1）基本情况 特征点是反映地物类型或区域地理分布特征的点。在地图上具有准确的地理位置和明确的地理属性及含义。大致包含：独立地物点。如纪念碑、烟囱、石油井、矿井、盐井、塔、天文台、发电厂、水文观测站以及天文测量和大地测量的控制点等。这些地物一般突出地面，具有较明确的方位意义；线型要素或面状要素边界线的拐点或折点。如河流、湖岸线、海岸线、公路以及卫星影像图上的山脊线、航空像片上楼房顶面或广场转折点或拐点等，这些点位于两个不同特性的地理类型面的交结线上，相对稳定，并控制这些线（图形）的几何形状和空间特征。有些线（图形）如行政界线在地面上不一定实际存在，但可通过测量等手段将其表示在地图上；各种线状要

13、素及面状要素边线之间的交叉点。如 3 个或 3 个以上相邻行政区的公共点（节点）等，通过这些点，在地理信息系统中才建立起不同地理类型间的拓扑关系。将特征点的坐标按一定规则存入计算机并赋予一定特征码和属性码，便建立起地理信息系统中的地理空间数据库。 为全面提高第二次全国土地调查成果的质量，广州市要求在农村土地调查过程中对城乡土地上具有明显特征的地物点（下称“特征点” ）进行高精度测量。测量特征点是保证土地调查最终成果质量的重要手段之一。希望通过对“特征点”测量数据的分析和利用，改善由图解方法生成的图形定位精度，也为日后广州地区处理航天、航空遥感影像数据提供高密度、高精度的像控资料。 2）特征点的

14、选取 用作“地籍要素图解纠正点”的特征点要均匀分布，选点时最好选在 04、07，08 年影像上不容易变化的明显地物上（用哪一年影像作为工作底图进行调绘的，就在那一年影像上选取同名图解点） ，点位的选取应选在影像清晰、位置确切、实地易于判别、交通便利、能长时间保留的线状地物交点中心或明显地物的拐角顶点等地方。 选点应注意的事项： （1）点位选取应尽量避开容易被损坏或变更的地方（如：土路、土水沟边等） ，尽量选取地基有硬化条件的主要地物拐点。 （2）点位选取不宜太接近于房脚点；低层建筑物拐角影像较清晰的，其点位可选取。 （3）当底图影像大部分是河流水面、水库水面、坑塘水面、高山树林、草地等情况时，

15、即在无明显地物、选点比较困难的地区可适当减少点数，但应根据图面适当的、合理的选取地物点。 （4）选取的点位必须视野开阔，应无树木、高大建筑物或其构筑物遮挡，最好能满足 CORS 测量技术施测的必备条件，以便于实地采集数据。（5）不可选择花坛、道路中心点或道路切线交叉点、弧形地物等处。3）特征点施测的技术要求 平面坐标：采用 1980 西安坐标系；高程系统：采用 1985 国家高程基准；点位精度：要求至少达到二级图根控制点的精度要求。测绘精度主要参照土地勘测定界规程和城镇地籍调查规程的有关技术要求。 4）施测方式 为提高效率，除了从化北调查区离连续运行参考站较远，作业单位于吕田镇自行架设基站进行

16、 RTK 测量，其他测区均使用 GZCORS 技术进行施测。 5）精度统计 全市共测量特征点 59092 个，检查组对其中 2910 个进行了外业检查，比例为 5%。各调查区的中误差均在限差之内。 四、经验总结 为减少误差来源及保证成果的可靠性，实际在应用中还有以下三点值得注意： （1）流动站作业时应选择较好的网络接入方式，尽量选择在电离层活动不太剧烈的时间段观测（如广州地区处北回归线附近，下午1：004：00 电离层活动异常剧烈，应尽量避开这个时间段） 。 （2）网络 RTK 中，网络的稳定是实时解算误差模型的前提条件。因此，应尽量保证网络 RTK 中系统网络的稳定性与实时性，以保证参考站与控制中心网络的高速互联与稳定，使各个参考站观测数据的得到充分利用。 （3）建议对用 CORS 测量出来的数据，应抽取一定数量的点进行检查，以确保成果的正确性。