宿州学院单基站CORS系统的建立及应用
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第31卷第10期(上) 2015年10月 赤峰学院学报(自然科学版) Journal of Chifeng University(Natural Science Edition) Vo1.31 No.1O
0ct.2015
宿州学院单基站CORS系统的建立及应用 戴洪宝 .许继影 (1.宿州学院 环境与测绘工程学院;2.宿州学院 资源与土木工程学院,安徽宿州 234000) 摘要:随着GPS技术的发展。测绘行业都在向信息化和系统化的方向发展.CORS系统的建立与应 用便是当前发展的热点之一.本文以宿州学院单基站CORS的建立为平台,对系统的原理、建立、组成进行 了详细的介绍,并对单基站CORS系统的精度进行了实验论证,最后结合实际情况讨论了提高精度的研 究方法. 关键词:连续运行卫星定位服务系统;全球定位系统;距离;精度 中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1673—260X(2015)10—0062—03
连续运行卫星定位服务系统(简称CORS)在 GPS技术的日臻成熟,通信技术、计算机技术、信息 技术快速发展的大背景下,俨然已经成为了现代 GPS的发展热点.CORS是空间数据基础设施的重 要组成部分,它的建立能够满足不同用户的实时需 求,能够实现实时精确定位和导航,在国土资源、土 地利用、公路水利等方面都有着广泛的应用.相对 于传统的GPS—RTK测量方法,CORS不仅能够获 得高精度的测量数据,还能够扩大定位服务范围并 保持精度的稳定性.因为CORS本身采用多参考站 技术,所以它不仅能够实现对各种系统误差进行更 加合理的建模,还能够有效地减弱以及消除用户端 载波相位观测值中系统误差的影响,正因这样才使 得整周末未知数结算能力得到提高从而实现更高 的定位精度和效率【 . 由于受到经济条件和自然条件的限制,部分地 区或城市短时期内还无法实现CORS系统的建立. 在这样的现实情况下,单基站CORS应运而生,它 具有投人少、见效快、作业范围较广等特点.同时系 统之间有较好的兼容性,而且系统升级和扩展相对 容易进行,对于中小城市的信息化硬件设施要求能 较轻松的满足,能够确保系统运行的安全性和稳定 性. 本文主要就宿州学院单基站CORS系统的建 立与应用情况进行一定程度的研究,对于一些问题 及要求进行一定程度的探讨. 1 单基站CORS系统建设 1.1基准站布设 移动站的固定解算受到移动站和基准站接收 的公用卫星数影响,并且基准站位置的选择要结合 实地情况.最好选择视野开阔的易于永久保存的地 点.为充分接受GPS信号,基准站高度角15。的区 域应无任何遮挡物.同时在其他方面必须符合基准 站建设要求. 结合以上所表述的原则及测区的实际情况,在 宿州学院选择工科局楼顶架设基准站,观测墩布设 永久性的观测墩,控制点设定为永久性的标志. 1.2系统组成 单基站CORS系统的构成包含GPS基准站, 控制中心,流动站以及网络通信模块.宿州学院单 基站CORS系统基准站及控制中心硬件设备主要 有南方基准站接收机,CR一3型号的扼流圈天线,供 电电源,避雷针以及服务器等[41.本次单基站CORS 系统建设的数据通信手段采用的是中国电信的 ADSL宽带,网络通信采用固定IP地址.数据处理 采用的是南方系列软件,在测绘实验室安置基站服 务器软硬件系统,并有专业技术人员维护. 2单基站CORS系统精度实验 2.1实验步骤 实验是以基准站为中心,研究距离基准站不同
基金项目:安徽省教育厅自然科学研究项目(KJ2013B290),宿州学院校级科研项目(2014YKF03)(201lyss03) 一62— 距离的范同内,通过单基站CORS测量得到的数据 精度情况.此次的实验方案是以10公罩为单位,选 取4个距离区段,分别在不同的 段内选取不同距 离的试验点若干.实验步骤如下:在0—10km范围 内,选定l0个实验点,在10—20km范围内,选定6 个试验点,在20—30km内,选定4个试验点,最后, 30km以外的范围再选定2个试验点,这样每个 段里的点综合起来,一共是22个.首先通过静态测 量获取试验点的坐标数据,然后使用单基站C()RS 测量试验点的坐标数据,最后比较两坐标中的X、 Y、h的差值.通过图1、图2、 3可以直观的展示 x、Y差值分布情况. 0.O4 0.03 0.02 删0.0l 凄 。 蕃吨-0. 0 -0.05 罔1 x方向的坐标苁值分布 ¨ 警 ≯ 彗il 慧鬻譬j≮辫麓|蚤 ;专鼍誊 ≯?≯i 0 j0 攀l 蟹 笺 黎l 000- !’ l li ;i 麓 褥 交 蕊ll氛|蠢毫纛童麓 警 ≯| t≯00 ll 3 H方向的坐标差值分布 2.2数据分析 将我们所得的数据通过表l列出.由表格我们 能够很直观的看}十{点的最大误差是4era,大概位置 存距基站约36km处;最小误差是1.2era,大约距离 基站300m.当然,我们从x、Y、h方向的坐标差值分 布图,即图1和图2,也可以很清楚的发现,其测得 的精度可以从曲线的平缓程度看l叶J,曲线越是平缓 其测得的精度就越高.以基准站为中心,20km以内 的范同,测得的x和Y方向的精度能够达到3cm,h 方向的精度也可以保证在5cm范围内.就是在 30km以内的范同,X和v值的精度同样也能达到 5era,这样基本上对于一般性的测量工作都能实现. 试验点距基站距离太远时,例如在30km以外, 这时影响接收信号的电离层和对流层对精度的干 扰将会越来越明显,致使x和y的差值迅速增大, 这样求得的转换参数是不能满足完全覆盖整个测 IX的.因此,对于单基站CORS系统来说.要保证其 有较好的测量精度,在测量范围这块还是尽可能符 合要求 表l外符合精度计算表
依据测量技术规范,统计试验点的平面坐标点 位中误差和高程中误差分别是: Mr=±0.O18m,MH:±0.024m. 根据以上的数据分析,可以得 宿州学院一级 控制点测量方法正确,一级控制点最终成果的点位 精度能满足相应规范要求. 3提高测量精度的方法研究 通过对单基站CORS系统精度的影响因素进
一63— 行试验分析,得出了随着测量范围的扩大,单基站 CORS系统的精度就会随之受到影响.现针对上述 实验中所得出的结论,对提高测量精度的方法进行 研究,主要考虑运用的是七参数模型[5-71. (1)在同一坐标系统中大地坐标转换为空间直 角坐标的数学模型为 X Y Z (N+H)cosBcosL (N+H)cosBsinL 【N(1-e2)+H]sinB f2)fl3空间直角坐标转换到大地坐标的数学模 型为 B=arctan【fZ+Ne2sinB)/、/ ] L=arctan(Y/X) (2) H=Z/sinB—N(1一e21 式中的卯酉圈曲率半径N=a/、/ i ,a为 椭球体的长半径,e为椭球体的第一偏心率. 假如需要地面点的平面和高程信息,则设 (XDi,YDi,ZDi)为GPS控制点的参心坐标;(XGi,YGi, ZGi)为控制点的地心坐标,如果要实现两坐标系的 转换,必需的参数有四个:①坐标轴间的旋转参数 (8x,8y,82);②坐标轴的尺度参数入 接近于1),加 上坐标原点的位移(AX,△Y,Az).数学模型为 XDi YDi ZDi XGi YGi ZGi + △X △Y △Z + £x -By -SX kx £x 8v --SX 入 (3) 要确定这四个参数,那么就至少需要知道三个 地面点的平面和高程信息,也就是它们分别在 WGS一84和西安80或是北京54坐标系下的坐标. 通过这样的方法计算出的转换参数才能满足覆盖 要测量区域的要求. 通过对七参数模型的设计和运用,能够有效的 保证CORS测量精度的稳定性.这对于如今广范 围、大面积使用单基站CORS来说是个福音.相信 随着单基站CORS系统更加广泛的使用,在提高其 精度方面将会有更多的方式方法被发现创造并得 以实际应用. 4总结 作为现代GPS发展的热点之一,CORS的优越 性是不可取代的.针对于宿州学院这样的应用型本 科院校来说,单基站CORS的建立对于测绘专业教 学工作的开展具有相当的实用意义.本文通过对单 基站CORS的建立与应用进行研究,主要得出了以 下结论: (1)通过具体精度实验可以得到,距离因素对 系统精度影响确实存在,测区距基站距离远近不 同,精度方面就会出现明显的高低变化. (2)在系统建立试运行证明确实可行后,将系 统进行实际应用.通过应用的情况可以表明,该系 统在系统作业效率,覆盖范围以及数据可靠性、安 全性、稳定性方面都很乐观.
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