B提高GPSCORS动态测量精度

1、LOGO提高提高GPS-CORS动态测量精度动态测量精度发发 布布 人：杜人：杜 敏敏大庆油田有限责任公司大庆油田有限责任公司 供水公司供水公司测量测量QC小组小组2011年年2月月22日日前前 言：言：v 随着测量技术的日新月异，利用多基站网络随着测量技术的日新月异，利用多基站网络RTKRTK技术建技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Continuous Operational Reference SystemOperational Reference System，缩写为，缩写为CORSCORS）已）已成为城市成为城市GPSGPS

2、应用的发展热点之一。应用的发展热点之一。前前 言：言：CORS技术优势技术优势提高了工作效率提高了工作效率扩大了作业范围扩大了作业范围增强了差分作业可靠性增强了差分作业可靠性实现了数据共享实现了数据共享单机作业单机作业减少了作业干扰减少了作业干扰1.小组概况小组概况v 测量测量QCQC小组成立于小组成立于20102010年年3 3月，是一个由专业高级技月，是一个由专业高级技术人员和岗位骨干组成的现场型术人员和岗位骨干组成的现场型QCQC小组。小组一直把小组。小组一直把 “技术领先，业务抢先，降低成本，用户满意技术领先，业务抢先，降低成本，用户满意”作为我作为我们的活动宗旨。们的活动宗旨。工程测

3、量工程测量QCQC小组概况小组概况小组名称小组名称工程测量工程测量QCQC小组小组注册编号注册编号GS10-070GS10-070课题名称课题名称提高提高GPS-CORSGPS-CORS动态测量精度动态测量精度成立时间成立时间20102010年年3 3月月课题类型课题类型现场型现场型活动时间活动时间2010.3-2010.3-2010.12010.11 1小组人数小组人数8 8人人当当 年年活动次数活动次数1919次次2.选择课题选择课题 CORSCORS动态测量精度的提高可以直接提高测图精度，保证动态测量精度的提高可以直接提高测图精度，保证成图质量，对成图质量的提高效果显著。同时，成图质量，

4、对成图质量的提高效果显著。同时，CORSCORS动态动态测量属于测量室新接触的领域，需要进行经验的摸索和积累，测量属于测量室新接触的领域，需要进行经验的摸索和积累，探索更好的施测方案有利于测量队伍的更好发展。探索更好的施测方案有利于测量队伍的更好发展。3.现状调查现状调查CORS动态测量精度现状表动态测量精度现状表序号序号项目名称项目名称碎部点中误差（碎部点中误差（cmcm）碎部点中误差碎部点中误差平均值平均值（cmcm）1 1四泵站更新测绘项四泵站更新测绘项目目1.71.73.23.22 2东二干渠测绘项目东二干渠测绘项目2.32.33 3喇二三干线测绘项喇二三干线测绘项目目4.14.14

5、4杏二管线更新测绘杏二管线更新测绘项目项目4.74.7数据来源：数据来源：20092009年以来工程测量室使用年以来工程测量室使用CORSCORS动态测量系统进行碎部动态测量系统进行碎部测量的测站检查记录。测量的测站检查记录。3.现状调查现状调查 使用了使用了CORSCORS动态测量系统进行碎部测量的四动态测量系统进行碎部测量的四个测绘项目中，碎部点相对中误差平均为个测绘项目中，碎部点相对中误差平均为3.2cm3.2cm，小于小于5cm5cm，符合城市测量规范（，符合城市测量规范（CJJ8-99CJJ8-99）中规）中规定的城市测量碎部点相对误差范围，但是四泵站更定的城市测量碎部点相对误差范围

6、，但是四泵站更新测绘项目的碎部误差只有新测绘项目的碎部误差只有1.7cm1.7cm，这说明，这说明CORSCORS动态测量的误差有进一步减小的可能。动态测量的误差有进一步减小的可能。4.活动目标活动目标 目 标对比传统对比传统RTKRTK测量系统的测量精度，以及综合四泵测量系统的测量精度，以及综合四泵站测绘项目与东二干渠测绘项目的站测绘项目与东二干渠测绘项目的CORSCORS测量精度，测量精度，我们制定了我们制定了QCQC小组活动目标。小组活动目标。5.原因分析原因分析环环机机人人法法5.原因分析原因分析 CORSCORS动态测量误差动态测量误差大大仪器疲劳状态工作仪器疲劳状态工作 测量中存在

7、粗差测量中存在粗差仪器未进行年检仪器未进行年检卫星分布状况不稳定卫星分布状况不稳定环境环境仪器不稳定工作仪器不稳定工作操作人员不了解操作规范操作人员不了解操作规范操作人员未按规范操作操作人员未按规范操作转换七参数计算不够准确转换七参数计算不够准确多路径效应影响测量精度多路径效应影响测量精度电磁波干扰数据传输解算电磁波干扰数据传输解算 出现大范围周跳误差出现大范围周跳误差 参数误差偏大参数误差偏大人员人员仪器仪器方法方法6. 要因要因确认 对各个技术人员进行对各个技术人员进行CORSCORS动态测量仪器操作动态测量仪器操作规程默写，与工程测量室制定的仪器操作规程进行规程默写，与工程测量室制定的仪

8、器操作规程进行比较，发现各个技术人员对操作规程都十分了解。比较，发现各个技术人员对操作规程都十分了解。不是主要原因不是主要原因要因确认一：操作人员不了解操作规范要因确认一：操作人员不了解操作规范 确认方法：现场笔试检查确认方法：现场笔试检查6. 要因确认要因确认 对各个技术人员进行对各个技术人员进行CORSCORS动态测量仪器现场动态测量仪器现场操作考核，所有技术人员全部按照操作规程要求进操作考核，所有技术人员全部按照操作规程要求进行仪器操作，操作规范合格，没有出现违规操作。行仪器操作，操作规范合格，没有出现违规操作。要因确认二：操作人员未按操作规范操作要因确认二：操作人员未按操作规范操作 确

9、认方法：现场实际操作确认方法：现场实际操作不是主要原因6. 要因要因确认 对所有对所有CORSCORS动态测量仪器进行仪器检定证书调动态测量仪器进行仪器检定证书调阅，发现所有仪器都按年度进行测绘行业仪器检定规阅，发现所有仪器都按年度进行测绘行业仪器检定规范送专业检定单位检定，不存在漏检仪器。范送专业检定单位检定，不存在漏检仪器。要因确认三：仪器未进行年度检测要因确认三：仪器未进行年度检测 确认方法：查阅仪器检定证书确认方法：查阅仪器检定证书不是主要原因6. 要因要因确认要因确认四：仪器疲劳状态下工作要因确认四：仪器疲劳状态下工作 确认方法：现场实际操作确认方法：现场实际操作不是主要原因 目前目

10、前QCQC小组使用的小组使用的GPSGPS仪器为仪器为 Trimble R8 Trimble R8 GNSSGNSS系统，具有很高的工作稳定性以及足够长的系统，具有很高的工作稳定性以及足够长的持续工作时间，其内置的持续工作时间，其内置的7.47.4伏锂电池正常使用时伏锂电池正常使用时间为连续工作间为连续工作5.35.3小时，远远大于我们的正常工作小时，远远大于我们的正常工作时间，不存在仪器疲劳工作的情况。时间，不存在仪器疲劳工作的情况。6. 要因要因确认要因确认五：卫星分布状况不稳定要因确认五：卫星分布状况不稳定 确认方法：现场实际操作确认方法：现场实际操作 CORS CORS动态测量作业主要

11、依靠动态测量作业主要依靠GPSGPS定位卫星，定位卫星，GPSGPS定定位卫星在测区上空分布情况的好坏直接影响到位卫星在测区上空分布情况的好坏直接影响到CORSCORS动动态测量的效果。态测量的效果。但是但是CORSCORS仪器一般选取仪器一般选取PDOP6PDOP66的时间窗口进行的时间窗口进行CORSCORS观测观测, ,如果不满足上述的条如果不满足上述的条件就不会进行固定结的收敛，并且将这一信息实时显示件就不会进行固定结的收敛，并且将这一信息实时显示在操作手簿上，操作人员按照操作规范不会进行测量数在操作手簿上，操作人员按照操作规范不会进行测量数据的保存，不会对测量数据产生影响。据的保存，

12、不会对测量数据产生影响。6. 要因确认要因确认 要因确认五：要因确认五：“卫星分布状况不稳定卫星分布状况不稳定”不是主要原因6. 要因确认要因确认 GPSGPS测量系统中所采用的测量系统中所采用的WGS-84WGS-84系统在向国家系统在向国家网格坐标系统北京网格坐标系统北京5454平面坐标转换的过程中，需要进平面坐标转换的过程中，需要进行带有七参数的计算，使用的七参数在求取的过程中，行带有七参数的计算，使用的七参数在求取的过程中，必然有模型误差和用于求解参数的已知控制点误差的必然有模型误差和用于求解参数的已知控制点误差的引入，七参数的求取过程对观测成果的精度影响很大。引入，七参数的求取过程对

13、观测成果的精度影响很大。要因确认六：转换七参数计算不够准确要因确认六：转换七参数计算不够准确 确认方法：比对各种参数对测量数据的影响确认方法：比对各种参数对测量数据的影响主要原因6. 要因要因确认 在在CORSCORS测量作业中，测量作业中，GPSGPS系统比较容易受卫星系统比较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况等缘故的影响，状况、天气状况、数据链传输状况等缘故的影响，从而产生偶然噪声。偶然噪声的发生导致从而产生偶然噪声。偶然噪声的发生导致CORSCORS测测量过程中会出现粗差，粗差的存在也会影响量过程中会出现粗差，粗差的存在也会影响CORSCORS测量的精度。测量的精度。要因确认七：测

14、量中存在粗差要因确认七：测量中存在粗差 确认方法：实际比对测量数据确认方法：实际比对测量数据主要原因6. 要因要因确认 CORSCORS动态测量系统针对多路径效应实行了多基站解算，动态测量系统针对多路径效应实行了多基站解算，利用两个或两个以上的基站对其进行数据解算，有效的避利用两个或两个以上的基站对其进行数据解算，有效的避免了多路径效应带来的测量误差免了多路径效应带来的测量误差。要因确认八：多路径效应影响测量精度要因确认八：多路径效应影响测量精度 确认方法：实际测量检验确认方法：实际测量检验不是主要原因6. 要因要因确认 在传统的在传统的GPSGPS测量作业中，测量作业中，GPSGPS系统比较

15、容易系统比较容易受数据链传输状况缘故的影响，比如电磁波干扰等，受数据链传输状况缘故的影响，比如电磁波干扰等，从而对数据解算产生影响。从而对数据解算产生影响。但是但是CORSCORS专有播发模专有播发模式完全避免了传统播发模式带来的偶然干扰。式完全避免了传统播发模式带来的偶然干扰。 要因确认九：电磁波干扰数据传输解算要因确认九：电磁波干扰数据传输解算 确认方法：实际测量检验确认方法：实际测量检验不是主要原因不是主要原因6. 要因要因确认转换七参数计算不够准确转换七参数计算不够准确测量中存在粗差测量中存在粗差7.制定对策制定对策 针对所确定的影响针对所确定的影响CORS动态测量精度的两个主要原因，

16、小组成动态测量精度的两个主要原因，小组成员根据员根据CORS测量方法进行了讨论，制定了对策表，见表测量方法进行了讨论，制定了对策表，见表6表表6 提高提高CORS动态测量精度对策表动态测量精度对策表序序号号要因要因对对 策策目目 标标措措 施施地点地点负责人负责人完成时间完成时间1 1转换七转换七参数计参数计算不够算不够准确准确优化七优化七参数计参数计算过程算过程提高七提高七参数精参数精度到亚度到亚厘米级厘米级从主控制点出发，对参从主控制点出发，对参与计算的各个基准点进与计算的各个基准点进行严格的筛选，比对计行严格的筛选，比对计算结果，选取最优七参算结果，选取最优七参数。数。作业作业现场现场胡

17、胡 俊俊杜敏杜敏闫日新闫日新吴振岭吴振岭 2010.8.32010.8.30 02 2测量中测量中存在粗存在粗差差消除测消除测量粗差量粗差减小粗减小粗差的影差的影响响找出测量中最佳单历元找出测量中最佳单历元观测时间，降低粗差出观测时间，降低粗差出现频度。现频度。作业作业现场现场王茂伟王茂伟胡冬梅胡冬梅凌宇明凌宇明王德超王德超2010.9.32010.9.38. 对策实施对策实施（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程 CORS CORS测量过程中，需要将仪器观测到的测量过程中，需要将仪器观测到的WGS-84WGS-84坐标转换为坐标转换为北京北京5454平面坐标。在转换过程中用到的七个

18、计算参数（简称七参平面坐标。在转换过程中用到的七个计算参数（简称七参数）需要我们进行内业计算出来。数）需要我们进行内业计算出来。WGS-84大地坐标大地坐标WGS-84空间直角坐标空间直角坐标北京北京54空间直角坐标空间直角坐标北京北京54大地坐标大地坐标七参数参与解算七参数参与解算8. 对策实施对策实施 过去为了提高七参数的准确度，我们选取了尽可能多的过去为了提高七参数的准确度，我们选取了尽可能多的已知点进行七参数的求取计算，没有考虑到已知点精度和已知点进行七参数的求取计算，没有考虑到已知点精度和位置对整个参数计算网的影响，这样求取的方法反而导致位置对整个参数计算网的影响，这样求取的方法反而

19、导致七参数平面残差变大。七参数平面残差变大。未经优化的七参数计算方法结果未经优化的七参数计算方法结果（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程8. 对策实施对策实施 在优化的过程中，首先进行的就是对于所有参与计算的已知在优化的过程中，首先进行的就是对于所有参与计算的已知点的筛选过程，要在尽可能多的选取已经点的基础上对其进行点的筛选过程，要在尽可能多的选取已经点的基础上对其进行有效的筛选，选取质量比较高的已知点参与计算。基于对整个有效的筛选，选取质量比较高的已知点参与计算。基于对整个大庆地区网型的考虑，我们采取了综合计算的方法，首先按照大庆地区网型的考虑，我们采取了综合计算的方法，首先按照

20、控制大庆主要城区的原则选取控制大庆主要城区的原则选取1 1、2 2、5 5和和6 6号已知点进行七参号已知点进行七参数计算的数计算的4 4个基本点，然后逐渐添加其他点进行七参数计算，个基本点，然后逐渐添加其他点进行七参数计算，比对计算结果，剔除平面残差误差大的已知点，选择最佳计算比对计算结果，剔除平面残差误差大的已知点，选择最佳计算已知点个数。已知点个数。（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程8. 对策实施对策实施 以以1 1、2 2、5 5、6 6号已知点为号已知点为基本起算点，基本起算点，8 8个已知点七参个已知点七参数计算结果应为数计算结果应为1515个；个；9 9个已个已知点

21、七参数计算结果应为知点七参数计算结果应为6 6个；个；1010个已知点计算结果为个已知点计算结果为1 1个，个，共计七参数计算结果为共计七参数计算结果为2222个。个。将这将这2222个已知点组合一一输入个已知点组合一一输入TGOTGO工程测量软件进行工程测量软件进行GPSGPS点点校正，得出校正，得出2222个七参数计算结个七参数计算结果。果。（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程8. 对策实施对策实施 从从2222个七参数计算结果中选取平面残差小于个七参数计算结果中选取平面残差小于2cm2cm的七参数计算结的七参数计算结果，导入到测量手簿中，通过实际测量检验七参数与实际已知点的吻

22、果，导入到测量手簿中，通过实际测量检验七参数与实际已知点的吻合程度。合程度。通过使用筛选出的通过使用筛选出的6 6组七参数对已知控制点组七参数对已知控制点IV70 IV70 、IV71IV71、 IV72IV72及及 IV75IV75进行测量，计算测量值与真实值的互差，发现进行测量，计算测量值与真实值的互差，发现6 6组七参组七参数中，原本残差最小的数中，原本残差最小的0.01240.0124组在实际测量过程中效果不是很理想，组在实际测量过程中效果不是很理想，在对已知控制点的测量过程中，平均互差大于在对已知控制点的测量过程中，平均互差大于1cm1cm，因此不予选择，因此不予选择，而而0.013

23、80.0138组七参数在实际测量过程中效果良好，与已知点互差平均仅组七参数在实际测量过程中效果良好，与已知点互差平均仅为为0.0095m0.0095m，即，即9.5mm9.5mm，完全达到小组期望，最终小组成员决定选，完全达到小组期望，最终小组成员决定选择择0.01380.0138组七参数为最终选用的七参数。组七参数为最终选用的七参数。（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程8. 对策实施对策实施 实施一效果检验：将最终确定下来的七参数导入测量手簿，实际进实施一效果检验：将最终确定下来的七参数导入测量手簿，实际进行测量作业，对已经用全站仪标定好的行测量作业，对已经用全站仪标定好的1 1

24、公里基线进行测量，最终互公里基线进行测量，最终互差仅为差仅为5 5毫米，完全到达实施目标。毫米，完全到达实施目标。（一）优化七参数计算过程（一）优化七参数计算过程8. 对策实施对策实施 在消除测量粗差的措施实施阶段，在消除测量粗差的措施实施阶段，QCQC小组小组成员首先参考了成员首先参考了RTKRTK测量粗差的消除手段，用测量粗差的消除手段，用一个历元下延长观测时间的办法来防止粗差的一个历元下延长观测时间的办法来防止粗差的出现。一个历元下的观测时间的选择，是通过出现。一个历元下的观测时间的选择，是通过实际观测，记录粗差出现的频数，最终确定一实际观测，记录粗差出现的频数，最终确定一个历元下的最佳

25、观测时间。个历元下的最佳观测时间。（二）消除测量粗差（二）消除测量粗差8. 对策实施对策实施 在在100100次观测记录中，次观测记录中，1 1秒观测时间下，粗差出现为秒观测时间下，粗差出现为5 5次，次，2 2秒观测时间下粗差出现秒观测时间下粗差出现2 2次，次，3 3秒观测时间下粗差秒观测时间下粗差出现出现0 0次，之后再增加观测时间，粗差的出现频数稳定次，之后再增加观测时间，粗差的出现频数稳定地在地在0 0次与次与1 1次间波动，因此次间波动，因此QCQC小组最后确定小组最后确定3 3秒为最佳秒为最佳观测时间。观测时间。（二）消除测量粗差（二）消除测量粗差8. 对策实施对策实施 实施二效

26、果检验：对策实施后，对实施二效果检验：对策实施后，对IV70IV70号号已知点进行重复观测，检测其粗差出现次数，已知点进行重复观测，检测其粗差出现次数，共观测共观测200200次，粗差仅出现次，粗差仅出现1 1次，完全达到实次，完全达到实施效果。施效果。（二）消除测量粗差（二）消除测量粗差9.效果检验效果检验 （一）效果检查（一）效果检查 针对所有要因的对策实施至今，测量室涉及到针对所有要因的对策实施至今，测量室涉及到CORSCORS动态测量项目有三个，分别是动态测量项目有三个，分别是44#44#泡测绘项目、泡测绘项目、杨树林泡测绘项目以及钻二运输二公司测绘项目。这三杨树林泡测绘项目以及钻二运

27、输二公司测绘项目。这三个项目共测绘地形图个项目共测绘地形图6.56.5平方公里，平方公里，QCQC小组对碎部点使小组对碎部点使用全站仪进行编组检查，测量碎部点的相对误差，测量用全站仪进行编组检查，测量碎部点的相对误差，测量结果记入测站检查记录，检查结果如下表（表结果记入测站检查记录，检查结果如下表（表1010）所示：）所示：9.效果检验效果检验 序号序号测绘项目名称测绘项目名称碎部点个数碎部点个数抽检组数抽检组数相对误差（相对误差（cm） 平均误差（平均误差（cm）144#泡地形图泡地形图 测绘项目测绘项目632662.11.82杨树林泡地形图杨树林泡地形图测绘项目测绘项目568581.83钻二运输二公司钻二运输二公司测绘项目测绘项目452471.6表表10 CORS动态测量精度效果检查统计表动态测量精度效果检查统计表9.效果检验效果检验 目标目标实现实现厘米9.效果检验效果检验 （二）效益分析（二）效益分析一、一、 经济效益：经济效益： 本本QCQC小组经济效益主要为工时节约价值，其计小组经济效益主要为工时节约价值，其计算等式为工时节约价值（原定额工时改进后定算等式为工时节约价值（原定额工时改进后定额工时）额工时）计算期前一年平均工时费用计算期前一年平均工时费用计算期实计算期实际产量工艺改革费用，因此本小组经济效益际产量工艺改革费用，因此本小组经济效益= =（1-