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摘 要:随着测量技术的持续进步与发展,在工程测量当中对于RTK技术的运用已经具有普遍性,对于当前诞生的COPS系统来说,属于GPS发展的方向,COPS系统已经在我国的部分省份与大中型城市所应用。作为持续性运行的卫星定位系统,CORS属于GPS技术发展的阶段性成果的展现,它具备较多的优点,操作便捷性、较强的实时性、高度的准确性、广阔的覆盖面积、快速的定位等。尤其是CORS系统中网络RTK测量功能,与传统的测量的作业模式比较来说,具有更高的测量效率。本文通过对CORS系统与传统RTK测量进行对比分析,说明CORS网络RTK技术与传统GPS RTK测量技术相比所具有的优势。
关键词:CORS系统;传统RTK;测量;对比
中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)33-0215-01
CORS具有一定的综合性,现在在城市当中已经作为GPS技术应用的趋势,具有较高的关注度。CORS系统分为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分。各个基准站网与监控分析中心之间依靠数据传输系统相互统一结合在一起,组成了专门的网络。CORS系统不管是国内还是国外来说,都属于GPS技术的未来发展趋势,通过运用CORS系统会使得测量的准确度得到较大的提升,在城市的信息化建设当中发挥着十分重要的作用,而且在其他很多领域内也是扮演不可替代的角色[1]。通过CORS系统所具有的较多的优点能够得出,随着时代的发展与进步,测绘工作将会越来越便捷而且精确度会越来越高,所以构建城市CORS系统是具有其必要性与重大意义的。
1 RTK概念
RTK是Real-time kinematic的简称,指的是载波相位分差技术,具有较强的实时性与动态性,RTK可以在测量地点的固定的坐标体系中及时的产生相应的三维立体的定位效果,精确度达到厘米级别。利用RTK技术进行作业时,在数据链的基础上,基准站可以将观测的数值与观测站的位置坐标数据信息同时发送到流动站中。对于流动站来说,既可以依靠数据链对基准站传送过来的信息数据进行接收,也可以通过GPS对信息数据进行观测,并且通过系统产生观测的差分数值对数据信息进行实时的反馈处理,在同一时间内会产生精确度达到厘米级别的定位结果同时给出厘米级定位结果,其中时间不会超过1s。流动站的状态不仅仅能够保持静止也可以保持运动状态;可以在固定的地点上面完成初始化工作之后在进行动态的工作,另外也能在动态形式下直接开机,在动态环境中实现对整个周期模糊度进行求解与研究。将整个周期的未知的数值固定之后,可以得到固定解,通过4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,那么流动站能够实时性的产生精确度达厘米级别的定位的效果。RTK系统主要应用的在于两种测量的工作任务,分别为测试放样与测点定位[2]。
2 网络RTK概念
网络RTK工作的原理在于将多个或者一个基准站建设在一定的区域上,并且将这区域完成网状式的覆盖,并且将多个或者一个基准站点为基准,对数据信息进行计算以及发送、传播以及修改,对覆盖地区的卫星定位的用户实行改正的定位形式。一般情况下,测量单位在对网络RTK技术进行运用时,具体的操作过程中采用的是传统的RTK测量的方式,仅仅进行数据连接时运用网络RTK模式,这样会大大增加作业的距离,原来的传统的RTK的作业距离为8~10km,运用网络RTK之后作业距离达到50km,作业的范围得到较大的提升[3]。
3 CORS(Continuous Operational Reference System)概念
CORS(即连续运行参考站)系统具有一定的综合性,它是在多基站网络RTK技术的基础上发展的连续运行卫星定位服务系统。可以将CORS系统定义成为连续运行的多个或者一个GPS参考站,通过对现代计算机的技术的运用以及与互联网(LAN WAN)、数据通讯技术的统一结合,根据用户的类型、层次以及需求实时性的提供不一样的GPS观测值(包括载波相位、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。CORS系统分为五个部分,分别为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统。各个基准站网和监控分析中心之间依靠数据传输系统相互统一结合在一起,组成了专门的网络[4]。
4 CORS系统的应用现状
在20世纪80年代中期,加拿大提出主动控制系统,1994年,IGS(International GNSS Service),一直到現在,GPS精确定位技术得到了快速的进步与发展,受到GPS发展的影响,许多国家地区之间通过建立合作关系,建设了长期不停的追踪GNSS卫星的基准站,因此在这样的环境下,CORS系统出现了。美国、加拿大、澳大利亚、英国、日本、德国等国家前后构建了自身的国家级别的CORS系统,并且杂建设施工与资源的开发方面已经得到了普遍性的应用。对于发达国家来说,一般平均相隔几万米就会建设一个基准站,发展中国家CORS系统发展具有一定的滞后性,但是正在以较快的速度在发展,前景比较乐观。在国内,深圳连续运行卫星定位服务系统(SZCORS)属于首个实用化的实时动态CORS,其中实时定位的准确精度较高,平面与垂直分别达到3cm与5cm。在CORS系统在深圳建设应用之后,各个省市都开始规划建设CORS系统,市级的CORS系统仍然具有局限性,仅仅应用在基础性的层面上,像大地测量、城市规划等方面。四川地震局建立的CDCORS,本来用于对四川地区地震灾害的监管,之后经过不断的开发与研究,实现用户GPS实时高精度差分定位,获得了一定的效益[5]。
5 CORS系统和传统RTK的比较
5.1 CORS系统速率
与传统的RTK比较来说,CORS系统最突出的优势在于测量的精度与速率,在所有的技术中都能够展现出来。运用传统的RTK开展作业活动时,需要建立在架设本地的参考站的基础上才能进行,流动站和基站距离的增加会造成观测过程中产生的误差不断增大,会造成参考站与流动站之间的距离受到影响,通常15km上,会造成由于距离的增大,观测的可行与可靠性都不断的在降低。传统的RTK与CORS系统都是基于同步的观测条件,通过将基准站计算发送的GPS差分改正值数据信息到流动站,从而实现了实时性的差分定位。不同点在于传统的RTK需要用户自己去对基准站进行安置,但是CORS系统在作业时,不需要用户去对基准站进行安置,CORS系统最大限度的将综合性的误差进行消除,进而能够通过对虚拟站的模拟当成基准站进行工作。所以,以前在运用传统的RTK系统进行作业测量时,通常都会在开阔安全的方法构建基准站、电台以及电线,并且对基准站的各种各样的参数进行设置,之后将电台和基准站启动,将已经知道的坐标信息输入进去等,才能够进行测量工作;但是CORS系统在运行的过程中具有连续性,因此对于CORS系统来说,在开展野外测量工作时,不需要携带别的基准站装备,仅仅需要通过一次性的设置将CORS网络参数连接好,就可以进行测量工作,用户不需要架设基准站的情况下,就可以进行野外单机测量工作,使得作业的效率得到了大大的提升。相对而言,CORS系统的在测量工作中简化了测量的步骤,也使得测量劳动的强度得到了大大的降低。 另外,在RTK开始进行测量工作之后都需要初始化操作,指的是RTK在进行开始测量工作时,通过某一个点,经过一段时间的观测,从而实现RTK流动站设备对卫星进行搜索并且进行锁定,与基准站相连接起来,从浮动解转转化为固定解。对于CORS系统来说,进行测量作业时初始化的时间要远远短于传统RTK,而且不会受到距离的影响,传统RTK速度相对较慢,而且当距离太长时会造成不能进行初始化。
5.2 CORS系统测量的精度
CORS系统是众多先进技术的综合应用体,这些先进的技术包括虚拟参考站技术(VRS技术)、VRS系统集GPS、无线网络通信、计算机网络管理技术。VRS也是分为五个部分的内容,分别为GPS固定基准站系统、数据传输系统、GPS网络控制中心、数据播发系统、用户。与传统RTK比较来说,精确度得到了大大的提高。因为对于传统RTK来说,其定位的可靠程度與精确度都会因为基准站和流动站之间的距离的增大而减小。传统的RTK还具有的弱点在于其定位的可靠程度与准确度在分布上具有不平衡性,基准线距离越大,可靠程度与精确度会越低。在精确度测试之后得到,运用CORS系统,参考站之间的距离达到70km时,在定位的精确度上,平面与垂直可以分别达到1~3cm与3~5cm,而且CORS系统在覆盖范围定位的精确度上具有平衡性,精确度与传统的RTK测量工作中基线距离2km的精确度基本一致。
经过理论与实践后得到,与传统的RTK相比,CORS系统具有更高的精确度,CORS系统具备完善的数据处理与监控系统,能够将系统的误差有效的消除,差分作业时具有更高的可靠性,能够有效的降低或者消除不同系统误差的影响。经过CORS系统与传统的RTK在处理误差的方法比较后,能够得到,CORS下系统的数据精确度要比传统的RTK高,而且在分布上具有更好的平衡性[6]。
6 结 论
CORS系统属于GPS发展到一定程度时的产物,具有许多优越的特点,CORS系统不管是在速度、精度还是说在广度上,与传统RTK测绘相比都有着无法比拟的优势。现如今,我国CORS网络布局在各个省市,且均有一定的规模,在为整个社会带来便利的同时,也存在着不同程度的问题。因此,各个地方要认真部署国家级CORS系统,使其朝着规模化的方向踊跃发展。
参考文献
[1]李 燕,张 耀.GPS RTK在工程施工中的优化应用[J].公路,2018(09):226~230.
[2]周晓卫,胡 明,匡志威,刘鹏程.CORS系统虚拟观测应用[J].城市勘测,2018(04):81~83.
[3]彭 鑫.GPS-RTK测量技术在地形测绘中的应用[J].西部资源,2018(06):145~146.
[4]瓮明忠.城市CORS系统及在基础测绘中应用研究[J].建材与装饰,2018(37):221~222.
[5]陈文津.浅谈CORS系统与传统RTK测量的优势对比[J].科技创业家,2012(17):11.
[6]东海宇.CORS系统与传统RTK测量的优势对比分析[J].西部探矿工程,2012,24(06):151~152.
收稿日期:2018-10-13
作者简介:冀华平,男,汉族,山西昔阳人,工程师,注册测绘师,本科,研究方向为工程测量。
关键词:CORS系统;传统RTK;测量;对比
中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)33-0215-01
CORS具有一定的综合性,现在在城市当中已经作为GPS技术应用的趋势,具有较高的关注度。CORS系统分为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分。各个基准站网与监控分析中心之间依靠数据传输系统相互统一结合在一起,组成了专门的网络。CORS系统不管是国内还是国外来说,都属于GPS技术的未来发展趋势,通过运用CORS系统会使得测量的准确度得到较大的提升,在城市的信息化建设当中发挥着十分重要的作用,而且在其他很多领域内也是扮演不可替代的角色[1]。通过CORS系统所具有的较多的优点能够得出,随着时代的发展与进步,测绘工作将会越来越便捷而且精确度会越来越高,所以构建城市CORS系统是具有其必要性与重大意义的。
1 RTK概念
RTK是Real-time kinematic的简称,指的是载波相位分差技术,具有较强的实时性与动态性,RTK可以在测量地点的固定的坐标体系中及时的产生相应的三维立体的定位效果,精确度达到厘米级别。利用RTK技术进行作业时,在数据链的基础上,基准站可以将观测的数值与观测站的位置坐标数据信息同时发送到流动站中。对于流动站来说,既可以依靠数据链对基准站传送过来的信息数据进行接收,也可以通过GPS对信息数据进行观测,并且通过系统产生观测的差分数值对数据信息进行实时的反馈处理,在同一时间内会产生精确度达到厘米级别的定位结果同时给出厘米级定位结果,其中时间不会超过1s。流动站的状态不仅仅能够保持静止也可以保持运动状态;可以在固定的地点上面完成初始化工作之后在进行动态的工作,另外也能在动态形式下直接开机,在动态环境中实现对整个周期模糊度进行求解与研究。将整个周期的未知的数值固定之后,可以得到固定解,通过4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,那么流动站能够实时性的产生精确度达厘米级别的定位的效果。RTK系统主要应用的在于两种测量的工作任务,分别为测试放样与测点定位[2]。
2 网络RTK概念
网络RTK工作的原理在于将多个或者一个基准站建设在一定的区域上,并且将这区域完成网状式的覆盖,并且将多个或者一个基准站点为基准,对数据信息进行计算以及发送、传播以及修改,对覆盖地区的卫星定位的用户实行改正的定位形式。一般情况下,测量单位在对网络RTK技术进行运用时,具体的操作过程中采用的是传统的RTK测量的方式,仅仅进行数据连接时运用网络RTK模式,这样会大大增加作业的距离,原来的传统的RTK的作业距离为8~10km,运用网络RTK之后作业距离达到50km,作业的范围得到较大的提升[3]。
3 CORS(Continuous Operational Reference System)概念
CORS(即连续运行参考站)系统具有一定的综合性,它是在多基站网络RTK技术的基础上发展的连续运行卫星定位服务系统。可以将CORS系统定义成为连续运行的多个或者一个GPS参考站,通过对现代计算机的技术的运用以及与互联网(LAN WAN)、数据通讯技术的统一结合,根据用户的类型、层次以及需求实时性的提供不一样的GPS观测值(包括载波相位、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。CORS系统分为五个部分,分别为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统。各个基准站网和监控分析中心之间依靠数据传输系统相互统一结合在一起,组成了专门的网络[4]。
4 CORS系统的应用现状
在20世纪80年代中期,加拿大提出主动控制系统,1994年,IGS(International GNSS Service),一直到現在,GPS精确定位技术得到了快速的进步与发展,受到GPS发展的影响,许多国家地区之间通过建立合作关系,建设了长期不停的追踪GNSS卫星的基准站,因此在这样的环境下,CORS系统出现了。美国、加拿大、澳大利亚、英国、日本、德国等国家前后构建了自身的国家级别的CORS系统,并且杂建设施工与资源的开发方面已经得到了普遍性的应用。对于发达国家来说,一般平均相隔几万米就会建设一个基准站,发展中国家CORS系统发展具有一定的滞后性,但是正在以较快的速度在发展,前景比较乐观。在国内,深圳连续运行卫星定位服务系统(SZCORS)属于首个实用化的实时动态CORS,其中实时定位的准确精度较高,平面与垂直分别达到3cm与5cm。在CORS系统在深圳建设应用之后,各个省市都开始规划建设CORS系统,市级的CORS系统仍然具有局限性,仅仅应用在基础性的层面上,像大地测量、城市规划等方面。四川地震局建立的CDCORS,本来用于对四川地区地震灾害的监管,之后经过不断的开发与研究,实现用户GPS实时高精度差分定位,获得了一定的效益[5]。
5 CORS系统和传统RTK的比较
5.1 CORS系统速率
与传统的RTK比较来说,CORS系统最突出的优势在于测量的精度与速率,在所有的技术中都能够展现出来。运用传统的RTK开展作业活动时,需要建立在架设本地的参考站的基础上才能进行,流动站和基站距离的增加会造成观测过程中产生的误差不断增大,会造成参考站与流动站之间的距离受到影响,通常15km上,会造成由于距离的增大,观测的可行与可靠性都不断的在降低。传统的RTK与CORS系统都是基于同步的观测条件,通过将基准站计算发送的GPS差分改正值数据信息到流动站,从而实现了实时性的差分定位。不同点在于传统的RTK需要用户自己去对基准站进行安置,但是CORS系统在作业时,不需要用户去对基准站进行安置,CORS系统最大限度的将综合性的误差进行消除,进而能够通过对虚拟站的模拟当成基准站进行工作。所以,以前在运用传统的RTK系统进行作业测量时,通常都会在开阔安全的方法构建基准站、电台以及电线,并且对基准站的各种各样的参数进行设置,之后将电台和基准站启动,将已经知道的坐标信息输入进去等,才能够进行测量工作;但是CORS系统在运行的过程中具有连续性,因此对于CORS系统来说,在开展野外测量工作时,不需要携带别的基准站装备,仅仅需要通过一次性的设置将CORS网络参数连接好,就可以进行测量工作,用户不需要架设基准站的情况下,就可以进行野外单机测量工作,使得作业的效率得到了大大的提升。相对而言,CORS系统的在测量工作中简化了测量的步骤,也使得测量劳动的强度得到了大大的降低。 另外,在RTK开始进行测量工作之后都需要初始化操作,指的是RTK在进行开始测量工作时,通过某一个点,经过一段时间的观测,从而实现RTK流动站设备对卫星进行搜索并且进行锁定,与基准站相连接起来,从浮动解转转化为固定解。对于CORS系统来说,进行测量作业时初始化的时间要远远短于传统RTK,而且不会受到距离的影响,传统RTK速度相对较慢,而且当距离太长时会造成不能进行初始化。
5.2 CORS系统测量的精度
CORS系统是众多先进技术的综合应用体,这些先进的技术包括虚拟参考站技术(VRS技术)、VRS系统集GPS、无线网络通信、计算机网络管理技术。VRS也是分为五个部分的内容,分别为GPS固定基准站系统、数据传输系统、GPS网络控制中心、数据播发系统、用户。与传统RTK比较来说,精确度得到了大大的提高。因为对于传统RTK来说,其定位的可靠程度與精确度都会因为基准站和流动站之间的距离的增大而减小。传统的RTK还具有的弱点在于其定位的可靠程度与准确度在分布上具有不平衡性,基准线距离越大,可靠程度与精确度会越低。在精确度测试之后得到,运用CORS系统,参考站之间的距离达到70km时,在定位的精确度上,平面与垂直可以分别达到1~3cm与3~5cm,而且CORS系统在覆盖范围定位的精确度上具有平衡性,精确度与传统的RTK测量工作中基线距离2km的精确度基本一致。
经过理论与实践后得到,与传统的RTK相比,CORS系统具有更高的精确度,CORS系统具备完善的数据处理与监控系统,能够将系统的误差有效的消除,差分作业时具有更高的可靠性,能够有效的降低或者消除不同系统误差的影响。经过CORS系统与传统的RTK在处理误差的方法比较后,能够得到,CORS下系统的数据精确度要比传统的RTK高,而且在分布上具有更好的平衡性[6]。
6 结 论
CORS系统属于GPS发展到一定程度时的产物,具有许多优越的特点,CORS系统不管是在速度、精度还是说在广度上,与传统RTK测绘相比都有着无法比拟的优势。现如今,我国CORS网络布局在各个省市,且均有一定的规模,在为整个社会带来便利的同时,也存在着不同程度的问题。因此,各个地方要认真部署国家级CORS系统,使其朝着规模化的方向踊跃发展。
参考文献
[1]李 燕,张 耀.GPS RTK在工程施工中的优化应用[J].公路,2018(09):226~230.
[2]周晓卫,胡 明,匡志威,刘鹏程.CORS系统虚拟观测应用[J].城市勘测,2018(04):81~83.
[3]彭 鑫.GPS-RTK测量技术在地形测绘中的应用[J].西部资源,2018(06):145~146.
[4]瓮明忠.城市CORS系统及在基础测绘中应用研究[J].建材与装饰,2018(37):221~222.
[5]陈文津.浅谈CORS系统与传统RTK测量的优势对比[J].科技创业家,2012(17):11.
[6]东海宇.CORS系统与传统RTK测量的优势对比分析[J].西部探矿工程,2012,24(06):151~152.
收稿日期:2018-10-13
作者简介:冀华平,男,汉族,山西昔阳人,工程师,注册测绘师,本科,研究方向为工程测量。