祁禮剛 許紅偉 禹 旭 王慧慧

（1.河南省測繪工程院 河南 鄭州 450003；2.河南省遙感測繪院 河南 鄭州 450003）

0 引言

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(Continuously Operating Reference Stations，CORS) 是集成了衛(wèi)星定位（GPS、GLONASS、COMPASS、GALILEO 等）、通訊、有線及無線網(wǎng)絡(luò)和氣象采集等技術(shù)，是一個(gè)不間斷地面信息源采集系統(tǒng)，是坐標(biāo)框架建設(shè)和維持的主要技術(shù)手段和基礎(chǔ)設(shè)施， 不僅服務(wù)于測繪領(lǐng)域，在氣象輔助預(yù)報(bào)、地震監(jiān)測、規(guī)劃建設(shè)、交通導(dǎo)航管理等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。

河南省連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（簡稱HeNCORS），在省內(nèi)共建設(shè)56 個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站，覆蓋整個(gè)省域，平均站間距離61km。通過測試該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)靜態(tài)定位精度、空間可用性、時(shí)間可用性、服務(wù)時(shí)效性、接收機(jī)兼容性等，客觀的評價(jià)HNCORS 各種技術(shù)指標(biāo)水平，總結(jié)該系統(tǒng)成功和不足之處。測試設(shè)備為7 家廠商的10 種不同型號(hào)的接收機(jī)， 共103 個(gè)等級(jí)控制點(diǎn)，點(diǎn)位均勻分布全省。

1 測試內(nèi)容

測試內(nèi)容包括：野外測試、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論。 從應(yīng)用實(shí)踐角度考慮，測試主要涵蓋以下幾個(gè)方面：

1.1 定位精度：進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位，分析評定點(diǎn)位的內(nèi)符合、外符合精度；檢查利用CORS 聯(lián)網(wǎng)解算的已知點(diǎn)坐標(biāo)準(zhǔn)確性。

1.2 空間可用性：能夠得到RTK 固定解的范圍。

1.3 時(shí)間可用性：固定解條件下，符合指標(biāo)的樣本占總樣本的比例。

1.4 服務(wù)時(shí)效性：也稱初始化時(shí)間，即流動(dòng)站從浮點(diǎn)解到固定解的時(shí)間。

1.5 設(shè)備兼容性：不同廠家不同型號(hào)的設(shè)備在系統(tǒng)中使用的兼容情況。

2 測試方法

2.1 定位精度測試：動(dòng)態(tài)測試時(shí)，在已知控制點(diǎn)安置好儀器對中整平或用對中桿扶正，首次固定后采集1 次，然后初始化3 次并采集數(shù)據(jù)，共4 個(gè)結(jié)果。采樣率為1 秒，每次記錄30秒的固定解，結(jié)果取平均值；靜態(tài)時(shí)，在已知點(diǎn)安置好儀器，連續(xù)采集2 小時(shí)靜態(tài)數(shù)據(jù)，與周圍參考站同步解算，求取點(diǎn)位坐標(biāo)后與已知坐標(biāo)進(jìn)行差值比較。

2.2 空間可用性測試：設(shè)計(jì)均勻分布全省的測試點(diǎn)，通過測試點(diǎn)位的RTK 固定解情況界定其可見可用性。在河南省邊界配合車載測試 （車速40～120 千米/小時(shí)， 采樣率為1 秒），將GPS 接收機(jī)天線固定于車頂，記錄車輛的運(yùn)行軌跡，進(jìn)而分析在省周邊是否可用。

2.3 時(shí)間可用性測試：選擇5 處條件良好的點(diǎn)位，連續(xù)采集24 小時(shí)RTK 固定解，采樣率為5 秒。 計(jì)算各歷元定位結(jié)果的差值，以三倍設(shè)計(jì)精度為限差，統(tǒng)計(jì)限差之內(nèi)樣本數(shù)量占總樣本數(shù)量的比例，≥95%為合格，＜95%為不合格。

2.4 服務(wù)時(shí)效性測試：與動(dòng)態(tài)定位精度測試同時(shí)進(jìn)行，記錄接收機(jī)從浮點(diǎn)解到固定解的時(shí)間（即初始化時(shí)間），每個(gè)點(diǎn)位4 次，列表統(tǒng)計(jì)分析。

2.5 設(shè)備兼容性測試： 選取目前市面常用的各類GPS 接收機(jī)（徠卡、天寶、拓普康、南方、華測、中海達(dá)、蘇州一光等廠家的設(shè)備）進(jìn)行RTK 測量，考查各類設(shè)備利用本系統(tǒng)動(dòng)態(tài)定位的情況。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 定位精度分析

坐標(biāo)系統(tǒng)采用WGS 84， 大地坐標(biāo)通過七參數(shù)轉(zhuǎn)換獲得西安80 坐標(biāo)，分析其平面精度，高程精度方面使用大地高精度代替。

3.1.1 動(dòng)態(tài)定位

1）內(nèi)符合精度：反映定位的穩(wěn)定性。

2）外符合精度：反映定位的準(zhǔn)確性。

對103 個(gè)點(diǎn)位取393 次差值結(jié)果，點(diǎn)位內(nèi)符合、外符合精度統(tǒng)計(jì)如下：

表3.1 點(diǎn)位內(nèi)符合、外符合較差

圖3.1 點(diǎn)位內(nèi)符合較差分布圖

可以看出，393 次獨(dú)立定位結(jié)果的精度分布符合正態(tài)分布，樣本質(zhì)量良好。

圖3.2 點(diǎn)位外符合較差分布圖

3.1.2 靜態(tài)定位

采用徠卡AS10、天寶R8、南方S86、華測X90、拓普康HIPER、中海達(dá)V8 共6 臺(tái)雙頻接收機(jī)，共聯(lián)測10 個(gè)已知點(diǎn)?；€處理軟件采用GAMIT 軟件（Ver. 10.35），星歷采用IGS快速精密星歷，起算點(diǎn)為CORS 站點(diǎn)成果，計(jì)算得到的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)的較差統(tǒng)計(jì)如下：

表3.2 點(diǎn)位坐標(biāo)較差統(tǒng)計(jì)

3.2 空間可用性分析

下圖分別為RTK 固定解條件下的省內(nèi)測試點(diǎn)位圖和省外樊魏高速公路軌跡圖，可以認(rèn)為能夠獲得RTK 固定解的范圍覆蓋全省。

圖3.3 省內(nèi)測試點(diǎn)位圖和省外車載軌跡圖

3.3 時(shí)間可用性分析

測試中以5s 采樣間隔采集RTK 固定解，連續(xù)采集24 小時(shí)數(shù)據(jù)。平面限差采用5cm，大地高限差采用15cm，測試結(jié)果如表3.3。

3.4 服務(wù)時(shí)效性分析

所有結(jié)果均為固定解，測試過程中，各型號(hào)儀器初始化時(shí)間大部分在20 秒以內(nèi)。 結(jié)果表明， 本系統(tǒng)定位時(shí)效性良好，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

表3.3 時(shí)間可用性測試點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖3.4 省內(nèi)測試點(diǎn)位圖和省外車載軌跡圖

3.5 設(shè)備兼容性分析

設(shè)備兼容性測試包括7 個(gè)廠家共11 種不同型號(hào)的設(shè)備，每個(gè)點(diǎn)位選擇同一廠商不同儀器測試，表內(nèi)結(jié)果為定位平均值和已知值的差值：

表3.4 不同廠家不同型號(hào)設(shè)備RTK 定位測試

表中所有結(jié)果均為固定解，可以看出，平面差值、大地高方向差值均在兩倍中誤差之內(nèi)，本系統(tǒng)兼容性良好，完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

本次測試科學(xué)地組織國內(nèi)外主流GPS 廠商常用儀器，測試的內(nèi)容包括系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)靜態(tài)定位精度、空間可用性、時(shí)間可用性、服務(wù)時(shí)效性、設(shè)備兼容性等，通過對測試數(shù)據(jù)的分析得出結(jié)論：

利用本系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位和靜態(tài)定位，在平面和高程方向上內(nèi)、外符合精度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；可獲得RTK 固定解的范圍可覆蓋整個(gè)河南省， 省邊界周圍能夠也得到固定解，優(yōu)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)；系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，時(shí)間可用性指標(biāo)高于95%，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)；初始化時(shí)間普遍小于20 秒；系統(tǒng)對第三方設(shè)備兼容性好，能夠兼容市面常用品牌的接收機(jī)。 整個(gè)測試表明，HeNCORS 系統(tǒng)建設(shè)是成功的，所有指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于技術(shù)設(shè)計(jì)要求，可滿足用戶需求。

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