关键词：CORS;RTK;精度分析

　　1 绪论

　　1.1 CORS技术背景

　　1.1.1 现代空间测量技术代替传统测量技术

　　传统测量外业观测有许多测量方法。大部分是通过采用测角、测距和测高仪器。这些测量的缺点主要是需要通视，会受到光线、电波信号的影响，导致测量范围受到限制，劳动难度加大，工作的效率低。因为地球表面是曲面，所以即使通视，也不可能距离太远。以前控制测量网都是建设三角或三边测量网，布设的方法比较困难。无论是在山区还是城市地区布设低等级的三角控制网，三角网布设的工作量大而且困难，作业效率低。

　　科学技术的不断进步，当今社会中GPS应用越来越广泛。CORS在国内也进行了大规模的建设。随着GPS定位技术的快速发展，许多国家采用GPS定位技术，进行大地测量和工程测量。用这种方式很大程度上提高了外业工作效率和成果质量精度，而且减轻了劳动强度。这种技术将逐步替代传统测量技术。

　　1.1.2 CORS技术发展特点

　　CORS具有许多优势：全天候的特点可以为工程节省时间，仪器操作简便;测量的精度高;覆盖率广;实时性强等。CORS发展改变了传统测量中平面控制和高程控制分离的作业模式。现代CORS把各参考站联合在一起，通过数据中心组成有机的网络。服务范围广，方式多样，体系较为完整，为各行各业提供相关的服务。

　　CORS的发展可以总结为由点到面。早期的CORS，即采用一个参考站，进行差分数据发送服务。服务范围小，只进行差分信息广播发布服务，方式单一，能力受到限制，精度低。而且基本不能向外界提供原始观测数据。中期的CORS，采用多个参考站联合，可是因为没有先进的技术统一协调通信和数据，所以方式是多个点独立服务，虽说范围大了，但是精度并没有什么提高，服务能力依然有限，大多数情况也只能提供差分播发服务，对其他服务提供有限，比如气象预报数据服务。后来，随着计算机以及网络技术的飞速发展，给CORS的进步带来了强大的推动，CORS实现了各参考站的数据共享和通信互联，提高了CORS精度可靠性和服务范围。先进的通信技术使得参考站数据传输到数据中心更加可靠。未来的CORS将进一步完善网络内容，比如增加各种位置信息相关的综合服务，提高参考站之间传输可靠性，一步步实现网络智能化。

　　2 CORS与RTK原理

　　2.1 RTK、CORS的概念

　　2.1.1 RTK的概念

　　GPS测量中进行实时的动态控制的系统，载波相位差分的技术，称之为RTK。

　　RTK是进行GPS测量经常用到的一种测量技术，相比其他方法有很多的优势。这种技术是将两个测站的载波相位测量数据进行实时处理的方法。通过把测量得到的载波相位数据发送给接收机，进行处理求差算出坐标。RTK是GPS测量中常常用到的测量方法，能够行实时的数据处理，相比以前的静态测量等方法，都需要测完之后再将数据处理获得厘米级的精度，相比而言RTK在测量过程中就能测得厘米级精度定位的测量技术，它应用的载波相位实时差分方法在GPS测量领域中是里程碑的进步，它为在一些高难度地区进行施工测量，控制测量带来了新的契机，大大提高了外业的作业速度。

　　2.1.2 CORS的概念

　　概念是利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统，现在已成为城市GPS应用的发展热点之一。由于GPS技术飞速发展，CORS应用越来越广泛，使其在城市测量中占有重要地位。

　　CORS应用于许多领域。比如在卫星定位、计算机网络、数字通讯等许多高科技方面。CORS主要由控制中心、固定参考站、数据通讯和用户部分构成。数据通讯是CORS稳定运行，不断提供定位服务的保证。数据中心包括用户管理和系统。

　　其基本原理是就是在一个区域，这个区域可以是城市甚至是国家，利用GPS技术，按规定要求或者工程的需要，建立一个或几个固定参考站，这个参考站需要是长年连续运行的。然后再利用计算机、网络等技术，将参考站与数据中心组成网络，采集到的数据经过处理，最终将不同类型原始数据，改正数据等结果发给各种用户。用户只需要一台GPS接收机，野外作业可达到毫米级，厘米级，分米级，米级。

　　2.2 坐标转换

　　2.2.1 4参数法

　　4参数模型是公式相对简单的转换模型。4参数包括α旋转角、m尺度参数、∆x平移参数、∆y平移参数。4参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数。参与计算的控制点至少两个, 且控制点等级和分布直接决定4参数的控制范围。4 参数法的优点是灵活;方便快捷;转换模型原理简单，计算方便;对小区域转换精度较高。缺点是控制的范围相对较小，当测区范围较大时，转换精度较差。

　　2.2.2 7参数法

　　7参数法是两个椭球间的坐标转换。7参数法即 X平移, Y平移, Z平移, X旋转, Y旋转 , Z旋转, 尺度变化 K。7参数需要3个以上具有所需坐标和 WGS-84 坐标两套坐标的已知点。其控制范围较大，能解决4参数法带来的范围的不便。

　　对于4参数和7参数的使用应结合具体的实际情况。因为7参数转换模型不受区域面积大小影响，在实际应用中通常优先选择7参数。但并不绝对，参数的选择很重要。

　　3 误差来源及精度可靠性分析

　　3.1误差来源

　　误差的来源总体来说，主要有三个方面：

　　1)外业观测误差

　　外业观测误差由许多因素的产生，其中包括最基本的基座或对中杆的左右晃动产生的对中的误差，观测者误差，还有就是卫星分布不均匀导致的误差，这些因素可以通过改善有效减少。比如对于基座，我们可以提前校正，对中杆可以扶得稳一些尽量保证气泡居中避免左右大幅度晃动，也可以使用三脚架，稳定而且更精确，但是相对对中杆而言，三脚架过程稍稍繁琐，时间久。卫星数和卫星分布状况也可以通过合理选择时间段，来改善。此外，建筑物、湖泊等如果注意环境以及天气的影响，那么精度也会有相应的提高质量更加可靠。

　　2)坐标转换误差

　　坐标转换的误差包括转换模型的误差，对于用户来说，要根据工程需要选择合理的转换参数模型，不同的转换参数模型的水平精度和垂直精度有所不同，还有一种可能就是输入错误或者设置错误。需要同时通过不同型号的仪器，或者也可以同一型号的不同仪器，重复输入坐标来求取转换参数。这样做就能查出是否存在输入或者设置错误。

　　3)控制点坐标本身误差

　　控制点坐标本身是存在误差的，因为控制点的测量过程也是存在偏差的，然后再由这些控制点测量待测点会导致误差的传递的。为了减少这种误差，需要剔除粗差点，或者提高控制点等级。选择最佳的控制点组合进行作业，最佳控制点组合的确定往往是需要重复多个组合，通过组合之间对比，才能最终发现比较好的一组。

　　3.2影响CORS可靠性的因素

　　1)GPS系统

　　对于用户来说，GPS系统是无法控制的，因为这些影响因素并不是人为的，它包括GPS卫星数、卫星图形和大气状况。虽然星数变多，并不一定提高RTK点位精度，但是这样观测更多的卫星，能提高观测成果的可靠性。卫星的分布图形也会或多或少影响成果的质量，如果卫星分布均匀时，成果质量可用卫星数越多，卫星图形越好。还有就是对流层和电离层，对GPS信号的传播都会造成影响。

　　2)CORS系统

　　CORS系统的影响主要是指设备的优劣，不但影响到测量的精度，而且会影响到测量成果的可靠性。

　　3)观测方案

　　观测方案是一个工程的核心，采用的方法、坐标系统的选择、选择的基准站位置、观测次数、历元数等都会对CORS测量成果的精度、质量、可靠性产生非常大的影响。制定一个良好的方案，才能保证工程实施的进行和成果满足质量要求。

　　4)环境

　　环境主要是地形、基准站与流动站之间的障碍物平面覆盖、多路径误差、电波干扰等，环境影响是个不可忽略的因素，雷雨天与晴天，测量的精度肯定是不同的。

　　5)转换参数

　　坐标转换时转换参数的影响，转换参数的精确程度是关键。因为CORS采用的是WGS-84坐标系统，而我们所采用的是1954年北京坐标系、1980国家大地坐标系、地方坐标系等等。所以需要坐标转换，那么就要求解转换参数，以便将WGS-84坐标转换到我们想要的坐标。转换参数的求解是CORS测量的基础工作，分为4参数，7参数等。

　　6)观测者

　　观测者的专业水平和以往的测量经验对成果的精度可靠性影响很大，比如说对中误差、测量天线高等，这都是观测者导致的误差，会影响测量的全部坐标数据。

　　7)卫星信号

　　卫星信号的影响主要是不同时段卫星数量和位置不同，卫星信号被障碍物阻挡等。

　　卫星是GPS定位的工具，卫星信号是GPS定位的基础。只有接收到卫星信号GPS才能完成定位。为了保证正确解算，GPS测量需要接收一定数量的卫星信号来满足基准站和流动站的要求。时间变化，卫星的分布也会变化，不同的时段，卫星所在的位置以及数量都会有变化。

　　当卫星数量较多，分布均匀，信号接收良好，精度相对较高。但是如果卫星数量，分布都很好，但是卫星信号不行，那么测量精度依然不好。如果基准站或者流动站所选择的位置有问题，那么多路径效应不可避免，因为卫星信号会被周围建筑物等多次反射，测量结果不理想，影响精度以及可靠性。

　　多路径效应不可避免，也没有办法消除，是在GPS测量中影响质量的重要因素。就想在山谷喊的回声一样，声音不断传播反射，然后与最初的声音混合在一起，传入耳中。信号也是同样道理，卫星发射的信号被接收机接收的同时，也收到了信号由其他物体反射后混入的信号。所以在无法改变测量地点的情况下，我们只能采取其他措施，比如提高卫星截止高度角，但是这样做有可能会阻挡低高度角卫星的信号，还可以通过增加扼流圈等，虽然没办法消除，但是我们有办法减弱它，从而提高精度和可靠性。

　　8)作业的控制范围

　　测量作业范围受转换控制点的约束。如果测量范围太大，超出所控制的区域，那么精度的可靠性就受到质疑，合理进行测量范围控制，保证测量精度，保证可靠性。

　　9)电源影响

　　电源是个让人忽略的重要影响因素，如果没电了，不但没办法测量，还会影响工程的进度。如果电量不足，不仅影响卫星信号的接收，产生不可靠的坐标数据，影响测量成果质量，甚至无法展开CORS测量，最终影响可靠性。

　　10)动站方式

　　流动站一般有两种方式包括对中杆和三脚架。使用对中杆虽然方便，但是由于晃动，导致天线不固定，精度变化大，成果不稳定，通常需要测量3次，求取平均值减小误差。而使用三脚架过程稍繁琐，但是精度稳定，可靠性强。有时候考虑工程的进度，会选择对中杆，方便快捷。

　　4 结论

　　CORS系统逐渐应用到各个领域，对CORS的建立需求越来越明显。于是关于CORS流动站用于控制测量的精度成了用户关心的问题。本文主要介绍了CORS概念，特点，进而对CORS测量的操作进行研究，从小范围到大范围，求取转换参数，计算中误差。采用了对中杆和三脚架方法，得出三脚架相比对中杆精度高，更具可靠性。用公式理论计算与仪器以及软件计算参数结果大不相同，得出不同的仪器软件内部7参数解算存在差异，所以要想得出结论，不同品牌的仪器必须单独求转换参数。通过对测量坐标点与已知点数据对比，检测CORS系统精度可靠性，以及是否满足规范要求进行分析，对以后CORS系统精度检验提供参考价值。

　　检测结果表明，对中杆虽然操作简单方便，三脚架过程稍稍繁琐，但是三脚架精度会比对中杆高，在测量中根据实际情况决定选择方式。不同品牌的仪器必须单独求转换参数。七参数与四参数相比模型繁琐，但是理论相对严密，工程中常用七参数。CORS的流动站进行图根点坐标测量获取的图根点坐标数据，满足国家城市测量规范的要求，可以为以后的城市各种测量任务提供控制基础框架。由于CORS测量技术具有效率高、精度高、操作简便、覆盖率广、实时性强等优点，可实现全天候定位测量，满足城市地理信息系统实时动态管理对测绘数据的要求。随着科学技术的发展，CORS系统还将得到提升，通信，软件处理等系统进一步完善，其应用前景十分可观，在今后的学习中还应继续深入研究。