基于CORS技术的坐标差分处理方法分析

秦勇 李小川 谭兴明

石柱土家族自治县城乡规划测绘有限公司 重庆 409100

引言

在当前工业测量中，采用CORS技术可实时采集基站信息，以此为依据确定目标位置，在城市基建、自然环境修复、灾害预防等工作中得到广泛应用。为了满足更高的精度要求，需要在COPS技术基础上进行坐标差分处理，使测量结果精度达到毫米级别，使工程变形监测更加精准可靠。

1 CORS坐标差分技术原理

将GPS接收机安装在已知点基准站上，对至少5个卫星进行观测，使目标位置得到确定，精准计算基准站的坐标。因受到时钟误差、卫星星历、大气折射等因素影响，产生一定的数据误差，该坐标与已知坐标不同，可将坐标改正数借助数据链将其传递给用户站，用户站依据接收的坐标改正数进行坐标改正，用公式表示为：

式中，Xk、Yk与Zk分别代表的是X轴、Y轴与Z轴中坐标改正数；Xk1、Yk1与Zk1分别代表着X轴、Y轴与Z轴的已知坐标；△X、△Y与△Z分别表示的是X轴、Y轴与Z轴的误差值。通过位置差分定位技术的应用，可使测量精度得到显著提升，且信息传输量较小，计算方式简单，但不足在于无法保证基站与用户站观测的卫星处于组别相同，需要进行深入分析和校正[1]。

2 CORS基础上的坐标差分处理技术

2.1 精度分析

在测量过程中，定位坐标精度要求约为2cm，但实际测量时受到多种因素影响，难免会出现偏差。对此，应对CORS技术对变形监测的敏感度进行分析。采用R8接收机于当地CORS系统相连接，采样间隔时间为5s，获得8个监测点，5个持续观测值；再采用全站仪后视定向技术获得全部监测点的坐标，以该坐标为已知数，完成数据信息的采集工作。在首次观测后，将全部监测点朝着一侧以相同的距离移动，首次移动距离为1cm，然后连续移动3次，每次均增加1cm，对每次RTK的位置进行记录，选取每次变化间的坐标差，将全部监测点变化情况统一到X轴、Y轴与Z轴中，从而更加直观形成的观测各点间的变形情况。

2.2 处理方法

利用全站仪获取坐标值，但CORS与后视定向坐标系不同，可利用四参数法将已知值替换为CORS坐标，针对基点坐标实施差分处理，使差分值应用到CORS中，获取纠正后的坐标，与真实值对比分析，以确保差分技术促进CORS测量精度提升。在X轴与Y轴中，监测误差可用以下公式计算：

式中，m代表的是测点转换与真实值的差；n代表的是各测点测量总数；代表的是中误差，可将系统定位的精准度体现出来，确保全站仪系统能够完全一致。根据统计结果可知，已知坐标差分处理后测量精度范围在0～2cm之间，与原本观测值进行比较，精度范围微微收缩，部分点位在X轴上的精度有所提升。

2.3 处理流程

针对采集的信息资料，通过构建直线模型的方式可将差分改正值体现出来，主要流程如下：第一步：在监测点中记录坐标（x,y,z）与观测值t，可将其自动记录在电子手簿中；第二步：获取移动监测站中的数据信息，与基点坐标差分处理，使观测坐标得以改正；第三步：利用直线内插法，获得历元间差分改正数；同时对各个移动站经过差分改正后的坐标值进行计算。在历元差分处理模式下，可采集到8个观测点在X轴、Y轴和Z轴之间的差分改正值。通过推导差分后的各项监测点信息，计算不同轴向的误差中位数，与初始观测值对比分析。根据对比结果可知，经过差分处理后8个监测点在三个方向中位误差规律不明显，主要在0～4mm之间波动，但D点Y轴方向与F点X方向的中位误差变化相对较大，剩余各点经过差分处理后，中位误差得到显著降低，这意味着在本次试验中直线内插模的应用具有一定效果，对精度提升有所助力[2]。

2.4 处理效果

在CORS测量过程中，只要保证理想的观测条件，基站与流动站同步观测卫星数量超过5个，观测数据精准可靠。同时，如若GPS与测量地的CORS系统数据能够顺利连接，确保能够采集到基站初始数据，则CORS测量精度便具有可靠性。通过上述差分处理可知，通常情况下平面精度位于0～30mm之间，高程精度相对较弱，通常在10～40mm之间，少数历元位置在1～2mm处发生突变，可通过延长观测时间、周期等方式得以优化。根据CORS的变形敏锐度验证结果可知，在多个方向人为产生的变化量不同，CORS动态测量对于厘米级别的变形量效果良好，但对于毫米级别的变形监测效果一般，且稳定性不足，容易发生突变。与全站仪监测相比，CORS测量是在已知坐标基础上进行差分处理，其测量结果真实可靠。对于数据间的差分来说，可通过构建直线模型的方式，判断改正数与历元之间是否存在联系。在上述研究中，单纯构建一种模型进行处理，难以充分确定关系，还可依靠其他模型进行检验，寻找差分改正值间的联系，满足毫米精度要求。

3 结束语

综上所述，根据上述研究分析可知，当前CORS技术对厘米级别的变形监测效果良好，但因受到不确定因素影响，导致测量误差产生，无法满足毫米级别监测要求，只能通过差分处理的方式缩小误差，促进监测精度提升，为工业测量提供强有力的技术支持。