单基站CORS测量的精度分析

第３４卷第６期　２０１１年１２月　测绘与空间地理信息　ＧＥｏＭＡＴｌＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬ　ＩＮＦＯＲＭＡＴｌｏＮ　ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．，２０１１　单基站ＣＯＲＳ测量的精度分析　张峰　（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州１２１００３）　摘要：结合工程项目，对单基站ＣＯＲＳ系统的测量精度进行分析，将在项目中使用单基站ＣＯＲＳ系统采集的数　据成果与四等城市坐标系ＧＰＳ控制点数据进行对比，通过分析得出单基站ＣＯＲＳ系统下进行平面点位的测量能　够为中小城市测绘工程提供足够精度的实时定位服务，并且可以推广到其他同等精度要求的工程项目中，为今　后的工程作业提供了参考和依据。　关键词：ＣＯＲＳ系统；ＣＯＲＳ测量；精度分析；中误差　中图分类号：Ｐ２２８．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５８６７（２０１１）０６—０２３７—０３　Ａｃｃｕｒａｃｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｂａｓｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ＣＯＲＳ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｆｅｎｇ　（Ｂａｓｉｃ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　ＰｒｏｖｉｎｃｅｉＪｉｎｚｈｏｕ　１２１００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｂａｓｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ＣＯＲＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ　ｂａｓｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ＣＯＲＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ＧＰＳ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　４一ｇｒａｄｅ　ｃｉｔｙ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｒｅｓｕｈｓ　ｉｎ—　ｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｐｏｉｎｔｓ　ｓｕｒｖｅｙ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ　ｂａｓｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ＣＯＲＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｌｏｃａｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｍｅｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｓｍａｌｌ　ｃｉｔｉｅｓ　ｓｕｒｖｅｙ，ｌａｓｏ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ｌｉｋｅ　ｔｈｉｓ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｗｏｒｋ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＣＯＲＳ　ｓｙｓｔｅｍ；ＣＯＲＳ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒｒｏｒ　Ｏ　引　言　测区里已有的点进行数据采集。测区内控制点属于独立　坐标系，而利用ＣＯＲＳ测量所得的坐标是ＷＧＳ一８４空间　单基站ＣＯＲＳ就是只有一个连续运行参考站，类似于　直角坐标系，因此在采集数据之前需要利用测区已有控　一加一或一加Ｎ的ＲＴＫ，只不过基准站由一个连续运行　制点求转换参数，并进行点校正，在误差不超限的情况下　的基准站代替。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地　才开始进行数据采集，因此可以将测区已有控制点作为　理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机地结　已知数据，并进行误差统计分析，本次试验采集了一组试　合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服　验数据。已知数据见表１。　务。基准站上有一个控制软件，实时监控卫星的状态、存　１．３数据处理　储和发送相关数据；同时有一个服务器提供网络差分服　１）统计分析　务和用户管理。与传统的ＧＰＳ作业相比，连续运行参考　利用已知点求转换参数，并进行点校正，在误差不超　站具有作业范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。　限的情况下进行数据采集。　１　单基站ＣｏＲＳ测量实例　本次试验将已有测区４４个控制点数据进行复测，并　将测得数据与已有控制点数据进行比较。所得结果见　１．１　测区情况概述　表２。　为了检测ＣＯＲＳ测量的精度是否符合工程测量的精　由概率统计知识知道，如果这４４个观测值的误差服　度要求，本次试验是在实验区模拟进行的，测区内有一系　从正态分布，其误差分布应具备一定的统计规律，若实际　列控制点，距离某单基站ＣＯＲＳ　２５　ｋｍ。　百分比与理论百分比差距比较大，表明这些数据可能存　１．２数据采集　在一定的粗差。　本次试验利用ＣＯＲＳ基站及ＧＰＳ接收机在测区内对　收稿日期：２０１１—０８—１１　作者简介：张峰（１９８２一），男，辽宁锦州人，工程师，学士，主要从事外业测绘工程及管理工作。　２３８　测绘与空间地理信息　２０１１鼻　表２　ＣＯＲＳ数据与已知数据的较差　Ｔａｂ．２　Ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｉｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ＣＯＲＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｋｎｏｗｎ　ｄａｔａ　梧　稠　第６期　２）粗差检验　张峰：单基站ＣＯＲＳ测量的精度分析　拍　ｍ　０　ｍ　２３９　加　将各点坐标误差与各点位中误差进行比较并进行误　差统计，绘制成误差统计表，如图２所示。　点位中误差统计表　＋脞标误差分布　数据分析的首要任务是剔除存在粗差的观测值。这　里使用样本分位值检验，直接写出：　一ｓ　：嚣其中：　　ｌ　垫！　Ｉ　（１）　（　）一　（　）　　ｌ｝｝ｌ】ｊ　＋脞标漫差分布　脞标漫差分布　—峥一晡位中误差　　一—当寺呐整数时　（２）　蹦　－ｘ，６￣ｔ中瀑差　＋ｙ点位中误差　＋－－埔位中误差　：　【Ｉ÷Ｉ＋１当÷ｎ不为整数时　ｎ一　３＋１　ｓ　是两侧的粗差检验统计量，在显著水平　下的临　界值为ｓ（ｎ，Ｏｔ），当Ｓ　＞Ｓ（ｎ，　），就认定其是粗差，应予以　剔除。　本次试验中４５号点和４６点误差超限，应该给以剔　除。４５号和４６号点是因为该点在树下，信号遮挡比较严　重，导致了采集到的数据误差超限，所以剔除该点。剔除　：２　ｍ　Ｏ　ｍ　加　２个粗差，对这４４个样本观测值来检验总体是否服从正　态分布的假设，可采用ｘ检验法和Ｓｈａｐｉｒｏ—Ｗｉｌｋ检验。　２精度分析　为了更直观地体现点位误差的分布情况，对所得坐　标点的误差值进行统计分析，并绘制成统计图表，如图１　所示。　误差统计表　点数排序　图１点位误差统计　Ｆｉｇ．１　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｅｒｒｏｒ　利用中误差计算公式（３）计算各点位中误差ＭＸ，　ＭＹ，ＭＨ，　：　Ｍ＝±　（３）　通过计算得到：ＭＸ＝±１３　ｍｍ；ＭＹ＝±１１　ｍｍ；ＭＨ＝　±１２　ｍｍ；ＪＩ】ｆ＝±１３　ｍｍ。Ｘ坐标的中误差是±１３　ｍｍ；Ｙ坐　标的中误差是±１１　ｍｍ；日坐标的中误差是－１－１２　ｍｍ；点位　中误差是±１３　ｍｍ。可以看出ＣＯＲＳ技术测量精度能够　满足四等工程测量及图根控制测量平面和高程的精度　要求。　一冠瓿位中误差　一　点位中误差　点数排序　图２点位中误差统计　Ｆｉｇ．２　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｐｏｉｎｔｓ　由图２中数据可以看出，利用ＣＯＲＳ技术采集到的数　据与已知数据的较差都在厘米级，平面坐标最大的误差　是２１　ｍｍ；最小的误差是２　ｍｉｎ；Ｘ坐标点位中误差是　±１３　ｍｍ；Ｙ坐标点位中误差是±ｌ１　ｍｍ；点位中误差是　士１３　ｍｍ；高程最大误差是１８　ｍｍ；最小误差是３　ｍｍ；高程　中误差是±１２　ｍｍ。因此实验测区内ＣＯＲＳ的精度能够　满足一些工程测量的精度要求。ＣＯＲＳ技术完全可以用　于城镇地籍测量的图根控制和界址点测量。　３结束语　实验证明：采用单基站ＣＯＲＳ系统能够为工程测量　提供足够的精度，本次测量中的精度良好，说明了单基　站ＣＯＲＳ系统下的控制测量平面精度达到±１３　ｌｎｍ，高　程中误差±１２　ｍｍ，能够满足现行相应等级测量的规范　要求。　采用单基站ＣＯＲＳ系统不仅可以明显地提高工作　效率，降低作业成本，而且还可以极大地减轻测量人的　内外业劳动强度，不仅可用于图根控制点的测量，也可　推广到其他方式的比例图形测量及相关的测量项目　中。　参考文献：　［１］　黄俊华，陈文森．连续运行卫星定位综合服务系统建设　与应用［Ｍ］．北京：科学出版社，２００９．　［２］黄育华．ＣＯＲＳ服务网的技术研究［Ｊ］．地理空间信息，　２００８，６（１）：３４—３６．　［３］乔仰文，赵长胜，夏春林，等．ＧＰＳ卫星定位原理及其在　测绘中的应用［Ｍ］．北京：教育科学出版社，２００３．　［４］　李海文．基于ＣＯＲＳ系统的变形监测数据处理与应用　［Ｄ］．桂林：桂林工学院，２００８．　［编辑：胡雪］