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1、單基站RTK和城市多基站CORS測量原理精度和優(yōu)缺點比較研究 摘要：GPS實時定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測量當中，目前使用RTK測量主要是單基站和多基站的兩種常用模式，文章從單基站RTK以及多基站CORS系統(tǒng)的定位原理、主要誤差源分析了各種因素對其對定位精度的影響程度，為幫助測繪作業(yè)者對兩種系統(tǒng)的理論提高認識，為GPS使用過程中精度分析提供參考。關(guān)鍵詞：RTK；CORS；VRS；測量原理；定位精度GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，根據(jù)GPS的定位方式可將其分為：測碼偽
2、距定位、測相偽距定位；靜態(tài)定位和動態(tài)定位以及相對定位和絕對定位等。大地測量中高精度（毫米級）的控制點測量多采用靜態(tài)測相偽距相對定位；而施工放線、數(shù)字化測圖等厘米級精度要求的測量，多采用動態(tài)測相偽距相對定位。因動態(tài)測相偽距相對定位采用的是站間求差，且可以實時得到測量結(jié)果，故把該種測量方法稱為實時動態(tài)差分測量（Realtimekinematic），簡稱RTK。目前測量中常用的動態(tài)測量方法主要是單基站RTK和多基站城市連續(xù)運行參考站（ContinuousOperationalReference6Systems）簡稱C
3、ORS。本文將針對兩種動態(tài)測量方式進行原理和精度分析比較，得出兩者的優(yōu)缺點。1單基站RTK定位原理所謂GPS-RTK定位是將參考站的單點定位的觀測結(jié)果與參考站的已知坐標進行比較，計算出參考站至衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將改正數(shù)發(fā)送給移動臺，移動臺則根據(jù)參考站的改正數(shù)，實時對定位結(jié)果進行改正，從而提高定位精度。目前單基站RTK定位方法中有偽距法和載波相位法，因載波相位差分法比其他幾種方法的精度要高，因此目前市場上主流RTK儀器的解算方法也多為載波相位差分法。接下來我們用公式來解釋其定位的原理：在衛(wèi)星信號被接收機鎖定之后
4、，衛(wèi)星與測站間的相位值由三部分組成（1）式中為觀測相位的不足整周的小數(shù)部分，為起始整周模糊度，為從起始時刻至觀測時刻的整周變化值，則星站間距離為載波波長與星站相位差的乘積。即（2）若在參考站利用已知坐標和衛(wèi)星星歷可求得星站間的真實距離，星站間偽距觀測值則可表示為：（3）6公式中為電離層折射對偽距觀測值的影響，為對流層折射對偽距觀測值的影響為多路徑效應(yīng)，Vi為GPS接收機噪聲。在參考站可求出偽距改正數(shù)：（4）用此改正數(shù)對用戶站偽距觀測值進行修正，有（5）當參考站和用戶站之間的距離小于30km，可認為，，則（6）式
5、中。將載波相位偽距觀測值（2）代入上式，則可得（7）上式中令為起始整周數(shù)之差，若觀測過程中若衛(wèi)星跟蹤且信號不失鎖，則即為常數(shù)，令載波相位測量差值（7）式可表示成（8）6公式中的未知數(shù)、Xk、Yk、Zk及中除外，其余均為常數(shù)。但兩接收機鐘差之差、噪聲之差及兩站間多路徑效應(yīng)之差在相鄰歷元間的變化量均小于厘米級動態(tài)定位允許的誤差，在求解過程中也可將視作常數(shù)。因此，起始整周未知數(shù)若能確定，在參考站和用戶站同時觀測相同的4顆衛(wèi)星，就可實現(xiàn)對用戶站的定位?？梢娖鹗颊芪粗獢?shù)的快速求解是載波相位差分動態(tài)定位的關(guān)鍵。由于每增加
6、一個觀測衛(wèi)星，將相應(yīng)增加一個整周未知數(shù)，因而只能靠延長觀測時間，增加觀測歷元數(shù)求解起始整周未知數(shù)，整周未知數(shù)一旦確定就能夠求解出對應(yīng)點位的坐標，RTK就是這樣來實現(xiàn)定位的目的。2多基站CORS測量原理CORS的測量原理與單基站的定位原理主要是它數(shù)據(jù)處理的方法的不同，在CORS網(wǎng)絡(luò)中，各固定參考站不直接向流動站發(fā)送載波修正信息，而是將所有偽距數(shù)據(jù)通過發(fā)給CORS控制中心，同時，流動站在工作前，先通過移動網(wǎng)絡(luò)向控制中心發(fā)送移動臺單點定位后的坐標，控制中心收到坐標信息后，根據(jù)用戶坐標，對給定的位置進行幾何替代處理，整
7、體改正GPS軌道誤差，電離層，對流層和大氣折射等引起的誤差，再生成一組標準格式的改正信息，通過移動網(wǎng)絡(luò)由控制中心發(fā)送給流動站。流動站接收到控制中心發(fā)出經(jīng)過的修正信息，該修正信息經(jīng)過改正后，相當于參考站參考站在旁邊，不包含因距離原因所帶來的區(qū)域模型誤差，所以叫做虛擬參考站法（又稱VRS）。該方法解算時加入了區(qū)域定位實時誤差模型，其他與單基站觀測方程相同。3精度分析在利用RTK進行定位時，不管是單基站RTK還是多基站CORS系統(tǒng)都會受到各種各樣因素的影響，下面就各種誤差和影響進行敘述：3.1RTK測量誤差6RTK測
8、量精度受到衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘及接收機鐘差、電離層、對流層、多路徑效應(yīng)以及地球潮汐等影響。同時還受儀器本身的誤差、坐標轉(zhuǎn)換過程中控制點的精度誤差、作業(yè)半徑，天線架設(shè)高度等觀測條件等因素影響。因此RTK作業(yè)時，用來求轉(zhuǎn)換參數(shù)控制點的精度分布要均勻，安排觀測時間時應(yīng)排除白天高溫時段以及電離層較活躍期間、點位幾何圖形強度因子選擇（PDOP 3.2CORS測量系統(tǒng)誤差CORS系統(tǒng)的誤差來源與常規(guī)
