常规GPS-RTK、全站仪、CORS的比较及在实际工作中的灵活应用

易剑锋　　　

湖南万源土地房地产评估测绘有限公司   湖南 长沙   410000

摘要：在平时的测量工作中，很难运用一种仪器就能完成全部工作任务，学会在不同的测量环境下，根据各种仪器的优缺点，选用不同的测量工具，取长补短，配合使用。才能做到事半功倍，轻松、快捷、高效的完成目标任务。

关键词： 全站仪；CORS ；常规GPS-RTK

一、全站仪、常规GPS-RTK、CORS三者的定义：

全站仪是全站型电子速测仪（Electronic Total Station）的简称，是集电子经纬仪、光电测距仪及微处理器一体的光电仪器。可同时测量目标物体的角度（水平角、垂直角）、距离(斜距、平距)、高差。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。

常规GPS-RTK(以下简称RTK)是由1个基准站、若干个流动站及无线电通讯系统组成。由基准站对有效卫星进行持续观测，并将其观测值及相关信息，通过数据链实时发送给流动站。流动站在采集GPS观测数据的同时，也接收基准站传送过来的数据，然后在系统内对观测值进行实时处理，从而解算出流动站的三维坐标值。其精度可达厘米级。因其精度高、实时性、高效性。使其在城市测绘中的应用越来越广泛。

CORS是利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(Continuously Operating Reference Stations)，缩写为（CORS)。它是由基准站网、数据处理与控制中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、移动用户系统五个部分组成，各基准站与数据处理分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。与常规GPS-RTK不一样，CORS网络中，各固定参考站把所有的初始数据经过数据通信链发送给数据处理中心。移动用户在开始工作之前，先向数据控制中心传递一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置选择一组最佳的基准站，并根据这些站发来的信息，整体改正GNSS的轨道误差、电离层、对流层等引起的误差，然后将高精度的差分信号传给移动用户。与常规RTK技术相比非常显著地提高了工作效率和观测精度。

    二、全站仪、常规GPS-RTK、CORS各自的优缺点：

全站仪是在传统经纬仪的基础上增加了测距仪，不仅可以测量角度，同时可以测量目标点距离，通过角度、距离自动计算出目标点三维坐标。但测站与观测目标之间必须通视，否则就无法完成对目标点的测量。RTK且不受通视的影响，只要可以接收到卫星及基准站信号就可以开展测绘工作；全站仪的测量区域比较小，最长测距一般在1.5公里左右，太远会导致仪器操作人员看不清目标，所以当测区范围较大时，需要多次转站才能完成测量工作。RTK的测量距离可以在10公里左右，搭载的电台功率越大，可作业的距离越远，因此对于大多数测量项目，基准站通常只需要架设一次，就可以完成测量工作；全站仪在搬站前，需要把下一个站点的位置测量出来，然后再搬站，每测一站都会产生累计误差，转站的次数越多累计的误差就越大。RTK测量是通过基准站与移动站之间进行比较(差分)，获得两者之间的精确相对位置，它们之间连线的精度平面距离每增加1公里，误差增加1厘米。但由于移动站测量的每个点都是与基准站位置（固定不动）相比较的，因此每个测量目标点的误差都是相对于基准站的误差，不会像全站仪那样产生误差累积；全站仪在测量过程中一般需要3个人，一人操作仪器，一人跑杆，一人画草图。RTK只需要2个人就可以完成，一个人看守基准站，一个人跑移动站。如果是放样，全站仪观测者必须使用对讲机对跑棱镜的人进行指挥，相互之间要求配合默契，否则工作效率会很低。使用RTK进行放样时，手簿上会有方向、距离差、高差等指示信息，1个人就可以高效地完成放样工作；通过对比得知RTK有作业效率高、定位精度高（可达厘米级）和可以全天候作业等优点。它可以满足各种野外测绘作业。但RTK也有缺点，就是必须要有稳定的卫星信号及能正常的接收到基准站传送的信息才能工作，而在山区、林区、城镇密集楼区等地作业时，GPS卫星信号经常被阻断。造成信号失锁，得不到固定解，影响正常作业。同时电台数据链通讯信号在传输过程中也容易受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中随着距离的变远衰减严重。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确的对空间数据进行处理，计算目标站点的三维坐标。不需要接受任何信号，受周围环境的干扰较小。只要观测目标与全站仪之间通视，就能顺利完成测量工作。CORS系统相比较于常规GPS-RTK来说，最大的优势就是它的精度分布均匀。在使用常规RTK进行作业时，用户必须自己架设基准站，通过电台发射数据链通讯信号才能正常工作，由于基准站和流动站受到距离限制，一般我们认为15km左右，超过这个范围，测量精度就会大打折扣。而CORS系统下的RTK作业，不需要用户再架设基准站，它是通过一定的数学算法对分布在一定区域内的多个参考站的观测数据进行系统综合误差改正建模，尽可能地消除系统综合误差，观测精度不受距离限制，不会因距离远导致测量精度变低。常规GPS-RTK测量时，架设基准站要选择环境开阔、相对安全的地方，远离大型障碍物及干扰源。需要架设电台和天线，配置各种参数，输入已知点坐标等，然后启动基准站及电台，完成数据链连接，卫星搜索与锁定，一切就绪后才能数据采集。而CORS系统是连续运行的，所以在野外进行作业时，无需架设基准站等设备，只要一台流动站，一次性设置好连接CORS网络的参数，输入账号及密码便可开始测量。所以两者相比较，运用CORS系统更加能够节省人力物力，降低生产成本。是在RTK基础上的一次技术革新。

    三、工作中取长补短，灵活应用

在我们平时的测量工作中，周围环境一般都比较复杂，很难只使用一种仪器就能顺利地完成全部测量任务。往往要结合现场实际情况，根据各种仪器的优缺点，取长补短，灵活应用才能取得事半功倍的效果。

在工程建设领域，公路桥梁的建设初期设计阶段需要测量现场地形图，在远离城市的高山密林中，信号通讯一般都很差，因此首先需要采用GPS静态测量做坐标控制网，然后通过基准站加移动站的常规GPS-RTK方式去测绘地形图。在城区及周边范围内的地籍、房产测量中，且可利用当地的城市CORS。只需输入用户名、密码登陆，做适当地设置后即可进行测量作业，极大的方便了测量的外业工作。精度方面也有保证，不会产生误差累积。但在一些隐蔽地方，因周围障碍物的遮挡，信号很不稳定，很难得到固定解。这时一般采用在开阔地段，运用CORS系统下的RTK做几个前后通视的控制点，然后再用全站仪做导线点将控制点引入各测区。最后采用免棱镜的全站仪进行碎部点测量。对一些特殊死角位置，可以采用手持测距仪进行尺寸补充测量。总之，现场测量环境复杂多变，需要根据各种仪器的优缺点选用不同的测量工具及方法，才能快捷、高效、保质保量地完成项目任务。

参考文献

[1]基于CORS系统的网络RTK测量技术原理及应用[J].余小俊 .天津市国土资源测绘和房屋测量中心，天津 300051.

[2]基于CORS系统的网络RTK技术在城市地下管线测量中的应用[J].黄若洪.湖南省核工业地质调查院，长沙  410000.