張想平

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730030）

1 前言

在測繪生產過程中，我們經常要對測繪外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進行各種全面的檢查，并應用各種計算工具和數(shù)據(jù)處理軟件對原始觀測數(shù)據(jù)進行平差解算，這個過程就是我們常說的測量平差過程。在此過程中，對原始數(shù)據(jù)觀測中產生的各種測量誤差進行分析和評價是一項非常重要的工作。我們經常要分析各種誤差產生的原因，應用一定的數(shù)學模型來消除和減弱各種誤差對測量成果精度的影響[1-3]。近年來迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代高端測繪技術——CORS技術是全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)（GNSS）的技術革新，是實時、高效、高精度獲取空間數(shù)據(jù)信息的重要手段，它的出現(xiàn)，給全球衛(wèi)星導航實時定位技術帶來了巨大的進步，大大提高了測量的工作效率和定位精度，為地理空間數(shù)據(jù)的獲取提供了統(tǒng)一基準[4-5]。隨著技術的發(fā)展與完善，CORS正逐步替代傳統(tǒng)的測量方法。因此，分析和研究CORS技術觀測過程中各種誤差來源，探究消除或減弱其誤差對觀測成果精度的影響，對進一步提高測繪成果質量具有重大的現(xiàn)實意義。

2 CORS 技術的誤差源分析

分析CORS技術的定位誤差，目的就是通過綜合各種誤差源，分析流動站與參考站之間相關誤差源，建立改正模型計算改正數(shù)，通過差分消除或減弱來自各方的誤差影響，實現(xiàn)高精度、可靠的實時定位功能。

通過分析發(fā)現(xiàn)，CORS技術的定位誤差主要分為與衛(wèi)星相關的誤差、與信號傳播相關的誤差、與人相關的誤差三大類型。與衛(wèi)星相關的誤差主要包括：基準站和流動站衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機測量噪聲影響等；與信號傳播相關的誤差則有：電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、多路徑效應、地形條件的影響等；與人相關的誤差有：觀測過程中的相位中心偏差改正誤差、流動站對中桿的對中誤差、觀測時間長短和選擇時間段的影響等人為觀測誤差。除此之外，平差計算中解算者對解算軟件的選擇、對解算軟件的熟練程度等，都會給平差解算帶來一定的人為誤差[6-8]。上述三大類誤差按誤差規(guī)律劃分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差，其中與衛(wèi)星相關的誤差、與信號傳播相關的誤差主要以系統(tǒng)誤差的影響為重；與人相關的誤差則以偶然誤差的影響為主。由于系統(tǒng)誤差具有規(guī)律可循，可通過一定的數(shù)學模型和幾何方法消除或者減弱，比如星歷誤差、鐘差、電離層影響、對流層影響等，可以使用差分的技術進行消除；偶然誤差具有隨機性，產生的原因較為復雜，是無法完全消除的，但我們可以通過一些技術手段減弱其影響。在CORS 技術的偶然誤差中，基準站的誤差與基準站建設的環(huán)境和技術力量等諸多因素有關，基準站的選址和建設應嚴格符合相關要求[9]；作為用戶部分，消除CORS 技術的偶然誤差影響，首先要選擇接收信號強，具備抗多路徑效應的扼流圈或抑制板天線的GPS接收機；在進行觀測時應盡量選擇周圍環(huán)境開闊的區(qū)域，特別是在控制測量中，控制點點位應選擇在離開高大建筑物、水域等易產生多路徑效應的地物以及微波站、無線電發(fā)射塔等200 m以外的地方；控制點應有15°以上地平高度角的衛(wèi)星通視條件，困難地區(qū)高度角大于15°的遮擋物在水平投影范圍總和不超過30°；數(shù)據(jù)解算時，基線解應為固定解，當基線長度大于15 km時，在無法獲取固定解時也可以選擇浮點解[10]。

3 已知點內符合精度法

CORS技術的定位精度與CORS基準站間距有著密切的關系：基準站平均間距≥70 km時，定位精度為分米級；基準站平均間距≤70 km時，定位精度為厘米級。為了對應用CORS技術測量成果的精確性和可靠性全面掌控，我們可以對其測量結果抽取一定數(shù)量點進行檢測。CORS定位精度的檢測方法有靜態(tài)已知點檢測方法、與后處理結果比較的檢測方法、動態(tài)規(guī)則幾何圖形檢測、固定基線長度相對檢測方法等，這些方法受檢測點的數(shù)量和分別范圍以及方法自身可靠性等因素的影響，其應用受到一定的限制，其中已知點內符合精度法是最實用和行之有效的檢測方法。

所謂已知點內符合精度法就是在測區(qū)內選取點位分布均勻的3～4個CORS技術測量成果作為布設GPS加密控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，在進行三維約束平差或二維平面約束平差時，由于我們已經選定了參考橢球轉換模型（橢球轉換參數(shù)及中央子午線等數(shù)據(jù)），使得3個（及以上）已知點之間在數(shù)據(jù)解算中相互制約，該制約成果集中反映在平差信息（點位中誤差和單位全中誤差）和相鄰點坐標分量殘差、相鄰邊長相對中誤差等重要信息中，我們根據(jù)這些信息可以清楚地判斷出這些已知點之間的內符合精度，從而檢測出CORS誤差對測繪成果結果影響的大小是否符合相應技術要求。該方法對檢測點的平面精度和高程精度均適用，實用、方便，簡單明了，在CORS技術定位誤差分析中具有重要的應用價值。

4 應用實例

應用實例：某產業(yè)園區(qū)是蘭州新區(qū)管委會落實《甘肅省“十三五”石油和化學工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、積極推動在蘭大型產業(yè)基地出城入園和加快蘭州新區(qū)石化產業(yè)快速發(fā)展而大力建設的新規(guī)劃產業(yè)園區(qū)。為改善招商引資環(huán)境，推動蘭州石化快速搬遷，蘭州新區(qū)管委會決定實施蘭州新區(qū)經三十六路北延段、石化十八路、石化四路等道路網(wǎng)工程勘察設計任務，本單位順利承擔了該道路網(wǎng)工程。三條道路總長度為約21 km，路幅寬度30～50 m，為城市主干道。該工程要求進行道路定測和縱、橫斷面測量。由于該項目位于蘭州新區(qū)新開發(fā)地區(qū)，測區(qū)內基礎測繪資料十分匱乏，且已知點位分別不均（主要分別在測區(qū)南面10 km外），遠離測區(qū)。為節(jié)約成本，提高工作效率，我們在測區(qū)應用CORS技術獲得3個D級GPS控制點FD08、SH18、SH14，并和測區(qū)南面已有的1個D級GPS控制點一起作為布設E級GPS首級控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，共布設GPS控制點9個。在進行GPS網(wǎng)平差時，我們將測區(qū)南邊的Q23作為未知點進行檢測，并應用已知點內符合精度法對應用CORS技術獲得的FD08、SH18、SH14三個已知點的精度進行了檢測。通過解算發(fā)現(xiàn)，Q23的解算成果與原已知坐標數(shù)據(jù)相比，X、Y較差分別為0.68 cm和0.64 cm。該控制網(wǎng)平差結果信息和二維平差中相鄰點坐標分量殘差、相鄰邊長相對中誤差結果如下：

（1）當前坐標系統(tǒng)：1996中川鎮(zhèn)坐標系。

（2）多余觀測數(shù)=30。

（3）已知點數(shù)=3。

（4）總點數(shù)=9。

GPS基線向量數(shù)=22 地面邊長數(shù)=0

地面方位角=0

旋轉角（GPS-＞地面）=-0.082 284 438（dms）

尺度（GPS-＞地面）=294.251 5（ppm）

中央子午線=103.355 4（dms）

橢球長軸=637 824 5.000（m）

橢球扁率分母=298.3 PVV=18.365（cm^2）

M0=0.782（cm）

（5）最弱邊各項平差指標，見表1。

（6）二維平差相鄰點坐標分量及其相對中誤差，見表2。

表2 GPS網(wǎng)中各基線向量鄰點坐標分量及其相對中誤差

通過以上兩表的信息可以看出，該控制網(wǎng)點位中誤差和單位全中誤差都較小，相鄰點坐標分量殘差在1 mm以內，最大相鄰邊長相對中誤差為1/448000,符合規(guī)范要求[11]。可以看出，該控制網(wǎng)已知點內符合精度非常好。

5 結束語

實踐證明，基于CORS技術的網(wǎng)絡RTK控制測量成果平面精度一般均小于5 cm,在點位分別均勻，點之間距離較大（相距1.5 km以上），點位周圍地勢開闊時，網(wǎng)絡RTK測量結果受各種來源誤差影像較小，完全可以作為GPS控制網(wǎng)D級以下的起算數(shù)據(jù)；其高程測量成果一般可達到四等水準測量精度要求，極個別情況下，點之間的高差較差超過了四等水準閉合差的要求，此時需進行四等水準測量觀測。隨著GNSS的快速發(fā)展，特別是我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的日益成熟，只要我們應用一定的技術防范對CORS測繪成果隨時進行檢測，就能夠隨時檢測出CORS技術誤差對測繪成果的影響，進一步提高CORS技術在高精度測量領域的應用力度。隨著基于CORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡RTK技術的不斷成熟和應用，大大改變了傳統(tǒng)的測量作業(yè)模式，在工作效率、人員配置及儀器設備等方面都帶來深遠的變革，網(wǎng)絡RTK技術必將成為替代傳統(tǒng)測量手段的一種重要測量方式，將是今后的主要發(fā)展和應用方向。