浅谈基于CORS系统的GPS网络RTK技术

王夺 孙振鹏

摘 要：随着高新科技广泛应用于测量工作中，基于CORS系统的GPS网络RTK技术得在勘测领域中得到了广泛应用，该技术克服了普通RTK测量中基准站与流动站间距的局限，它的有效距离可达到几十甚至上千米，覆盖面广阔，定位精度高，可靠性强。本文对基于CORS系统的网络RTK技术进行了探讨。

关键词：CORS系统；网络；RTK技术

1.基于CORS系统的网络RTK技术

1.1系统组成

CORS系统由参考站子系统、数据处理中心子系统、数据通信子系统和用户子系统四部分组成。各子系统由数据通信子系统互联，形成了分布于一个城市的局域网。CORS系统是利用全球卫星定位导航系统、计算机、数据通信技术，在一定区域内以一定间隔建立的长年连续运行的若干个固定参考站组成的网络系统。CORS是在一个较大的区域内均匀地布设多参考站，构成一个参考站网，各参考站按设定的采样率连续观测，通过数据通信系统实时地将观测数据传输给系统控制中心，系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析，然后，对整个数据解算，实时估算出网内各种系统误差改正项（电离层、对流层、卫星轨道误差）获得本区域的误差改正模型。然后，通过无线网络把改正数传给流动站，计算机根据相对定位原理实时计算并显示流动站的三维坐标和测量精度。

1.2工作原理

网络RTK技术是CORS系统的核心技术，它能够提供高精度实时动态定位服务，与基于单基站的载波相位实时差分定位相比，能有效扩大作业半径，降低作业成本，提高生产效率。网络RTK技术是利用地面布设的一个或多个基准站组成的GPS连续运行参考站（CORS），综合利用各个基站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，实时发送RTCM差分改正数，修正用户的观测值精度，在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务。网络RTK技术是目前GPS实时动态差分中最先进、应用最广泛的差分系统，它采用了载波相位动态实时差分方法，极大地提高了外业作业半径。其实时精密差分定位精度平面可达10mm+2ppm；高程可达20mm+2ppm。

1.3测量成果的质量控制

CORS-RTK的观测成果处理时，精度要求不高的碎部测量可直接按参数求取所测点的坐标、高程成果，精度要求较高的图根控制，可记录WGS-84观测成果，通过专业软件，进行似大地水准面精化获取较高精度的坐标成果。与GPS静态测量相比，CORS-RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。CORSRTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，CORSRTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。质量控制的方法主要有：（1）已知点检核比较法：即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。（2）重测比较法：每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。以上方法中，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，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。

2.基于CORS系统的网络RTK技术特点

2.1提高了工作效率

作业速度快，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，CORSRTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大，CORSRTK可胜任各种测绘内、外业。提高仪器利用率、降低了作业条件要求、节约人力资源。原来的1+1两台接收机才能作业，现在1台接收机就能正常作业，仪器利用率提高1倍。与其它传统测量相比，CORS-RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来，由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足CORS-RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。省去架设和设置基准站的时间和麻烦，开机就可以作业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差保证了作业精度。

2.2全网覆盖且精度均匀

定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。只要满足CORSRTK的基本工作条件，在CORSRTK系统覆盖区，平面精度和高程精度都能达到厘米级。特别是高程精度，通过大地水准面精化的CORSRTK成果，大大优于RTK成果。

2.3提高高端GIS定位终端的精度

只要在流动站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。操作简便，容易使用，数据处理能力强。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算機、其它测量仪器通信。操作简便，便于使用。

3.CORS-RTK技术应用中存在的不足及对策

3.1天空环境影响

白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。在辽宁地区，我们做过试验，在同样的条件和同样的地点上进行CORSRTK测量，上午12点之前和下午2：30分之后，CORSRTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行CORSRTK测量。为更好的运用CORS-RTK，可通过网络预先查询短期卫星星历预报，电离层状态等，以便安排有利的作业时间。

3.2CORS-RTK测量受卫星状况限制

在高山峡谷深处及密集森林区，城市高楼密集区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。

3.3初始化能力和所需时间问题

在山区、一般林区、城镇建筑密集区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，容易造成失锁，采用CORSRTK作业时有时需要经常重新初始化，这样测量的精度和效率都受影响。应对措施：第一次固定后不记录，重新初始化，第二次固定后再记录，避免初次固定解解算整周模糊度出现错误，每次记录数据平滑次数（平均观测次数）建议不低于60次，最好是180次以上，如此观测两个测回，观察两次互差，当互差在限差范围内时，采用两次记录的均值作为观测终值。

3.4精度和稳定性问题

CORS-RTK测量的精度和稳定性受到卫星状况、通讯网络、电离层状态等因素的影响，不同质量的CORS-RTK系统，其精度和稳定性差别较大，成果有时会产生偏差。解决措施：选用精度和稳定性都较好的高质量机种，卫星个数满足要求，电离层影响低，使用双星的设备，网络通讯良好的状态下进行作业。另外，要在布控制点时多布置一些“多余”控制点，作为CORSRTK测量成果质量控制的检核点，并应按要求进行两次以上的独立观测，求取平均值，以提高成果精度。

3.5数据链传输受干扰和限制

CORS-RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，网络信号受到影响，严重影响外业精度和作业速度。另外，当CORS-RTK覆盖的边远地区，测量结果往往不理想。

3.6高程异常问题

CORS-RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但多数CORS系统只是传输WGS-84成果，通过求取地方七参数获取坐标，还不能实时传输通过似大地水准面精化的高程坐标数据。随着CORS系统的完善，能实时传输通过似大地水准面精化的高程成果，高程异常问题会得到很好的解决。

作者简介：

1.王夺（1980年11月）男，汉族，大学本科，高级工程师，从事测绘工程技术工作。

2.孙振鹏（1990年05月）男，汉族，大学专科，助理工程师，从事测绘工程技术工作。