CORS系統(tǒng)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

1、CORS 系統(tǒng)在工程測(cè)量中的應(yīng)用 【摘要】CORS系統(tǒng)是在GPS、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信等 技術(shù)的發(fā)展前提下應(yīng)運(yùn)而生的， 在 CORS 系統(tǒng)下可以得到較 高精度的 2000 國家大地坐標(biāo)系成果，本文通過在實(shí)際工程 中利用本系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為以 后在工程測(cè)量中的應(yīng)用提供依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】 CORS；VRS ；高程異常 1、 CORS 系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 在 CORS 系統(tǒng)支持下的定位模式有單基站系統(tǒng)和多基站 系統(tǒng)。單基站系統(tǒng)就是只有一個(gè)連續(xù)運(yùn)行站。類似于一加一 的 RTK ，只不過基準(zhǔn)站由一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站代替，基準(zhǔn) 站上有一個(gè)控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲(chǔ)和發(fā)送相關(guān) 數(shù)據(jù)。

2、 多基站系統(tǒng)就是分布在一定區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)連續(xù)觀測(cè)站， 每一個(gè)觀測(cè)站都是一個(gè)單基站，同時(shí)每一個(gè)單基站還有一個(gè) 中央控制計(jì)算機(jī)控制。 網(wǎng)絡(luò) RTK ：就是在一定區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)基準(zhǔn)站， 對(duì)該地 區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn)， 由監(jiān)控中心統(tǒng)一集中其觀測(cè)數(shù)據(jù)、選擇、計(jì)算和播發(fā)用戶的 綜合誤差改正信息，對(duì)該地區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星定位用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改 正的定位方式，又稱為多基準(zhǔn)站 RTK 。 VRS :又稱為虛擬參考站，首先在一定區(qū)域內(nèi)架設(shè)一定 數(shù)量的基站，基站接收衛(wèi)星信號(hào)，然后將信息傳送至信息處 理中心，移動(dòng)站先將接收機(jī)的位置信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中 心，數(shù)據(jù)處理中心會(huì)根據(jù)移動(dòng)站的位置，選擇附近幾個(gè)位

3、置 比較好的基準(zhǔn)站信息， “虛擬”出一個(gè)參考站，然后，將虛 擬出的參考站改正數(shù)據(jù)播發(fā)給移動(dòng)站。 DGPS:即差分全球定位系統(tǒng)，方法是在一個(gè)精確的已 知位置上安裝監(jiān)測(cè)接收機(jī)， 計(jì)算得到它能跟蹤的每顆 GPS 衛(wèi) 星的距離誤差。該差值稱為偽距離修正值，將此數(shù)據(jù)傳送給 用戶接收機(jī)作誤差修正，從而提高了定位精度。 2、河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)介紹 河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)基于 VRS 技術(shù)建設(shè)，由基 準(zhǔn)站網(wǎng)子系統(tǒng)、監(jiān)控分析中心、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)播 子系統(tǒng)、用戶應(yīng)用子系統(tǒng)五個(gè)部分組成。 系統(tǒng)由 32 個(gè)參考站組成，各基站數(shù)據(jù)采樣率為 1 秒， 實(shí)時(shí)通過氣象專網(wǎng)并以 Rinex 格式傳至省測(cè)繪局

4、控制中心服 務(wù)器，同時(shí)，基站數(shù)據(jù)定期使用 GAMIT 高精度數(shù)據(jù)處理軟 件精確計(jì)算各基準(zhǔn)站的 CGCS2000 坐標(biāo)， 作為河北省高精度 坐標(biāo)框假的基準(zhǔn)點(diǎn)。 河北省的 CORS 系統(tǒng)在技術(shù)層面進(jìn)行了很大的改進(jìn)， 采 用雙星（GPS和GLONASS）聯(lián)合解算，與傳統(tǒng)RTK的比較 優(yōu)勢(shì)如下: 1) 擴(kuò)大了流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的作業(yè)距離，且完全保證定 位精度； 2) 常規(guī) RTK 的測(cè)量準(zhǔn)確度 1cm+lppm?D 中的 lppm?D 的概念不復(fù)存在，誤差不隨距離的增加而累加，在控制的測(cè) 區(qū)范圍內(nèi)始終可以達(dá)到 1 2cm左右。 3) 對(duì)于大范圍內(nèi) GPS 測(cè)量，用戶無需布設(shè)控制網(wǎng)及架 設(shè)自己的基準(zhǔn)站，不僅

5、減少建立基準(zhǔn)站時(shí)不可避免的誤差， 節(jié)省了設(shè)備和作業(yè)時(shí)間。 4) 改進(jìn)了 OTF 初始化時(shí)間，提高了作業(yè)效率。 5) 提高了定位的可靠性，確保了定位質(zhì)量。 6) 可以進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，又可以進(jìn)行事后差分處理； 7) 應(yīng)用范圍更廣泛，可以滿足各種控制測(cè)量、水運(yùn)工 程測(cè)量、疏浚定位、施工放樣定位、變形觀測(cè)、工程監(jiān)控、 船舶導(dǎo)航、生態(tài)環(huán)保以及城市測(cè)量與城市規(guī)劃等。 3、在項(xiàng)目中的應(yīng)用情況分析 我單位在河北南部承擔(dān)的某項(xiàng)目，由一條南北方向的帶 狀路線和一條東西方向的帶狀路線組成，控制點(diǎn)埋石分布在 中心線各兩側(cè)各 250米范圍之內(nèi)。于 2010年 5月進(jìn)入設(shè)計(jì) 測(cè)量階段，由于工期較緊，按照常規(guī)測(cè)量方式應(yīng)先進(jìn)行

6、控制 測(cè)量，然后再進(jìn)行地形圖測(cè)繪，工期難以保證。因此使用了 本系統(tǒng)進(jìn)行圖根控制點(diǎn)測(cè)量和碎步測(cè)量，最后再聯(lián)測(cè)等級(jí)控 制點(diǎn)進(jìn)行檢核糾正。 工程后期，聯(lián)測(cè)了國家等級(jí)控制點(diǎn)，求得了布設(shè)控制點(diǎn) 的 2000 國家大地坐標(biāo)系成果和大地高，以及聯(lián)測(cè)的四等水 準(zhǔn)，進(jìn)行如下精度對(duì)比： 根據(jù)中誤差計(jì)算公式： ，對(duì)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、 分析，平面坐標(biāo)較差中誤差為土2.8cm，精度較高，且滿足 正態(tài)分布，完全可滿足一級(jí)平面控制等級(jí)測(cè)量精度要求。 利用河北省似大地水準(zhǔn)面精化成果模型，獲得控制點(diǎn)的 1985 國家高程基準(zhǔn)的正常高，通過與四等水準(zhǔn)成果進(jìn)行對(duì) 比，觀測(cè)數(shù)據(jù)如下： 根據(jù)上表，將南北方向四等水準(zhǔn)成果與似大地水準(zhǔn)

7、面精 化成果的較差值代入中誤差計(jì)算公式： ，計(jì)算后的中誤差 為土 5.9cm，較差基本滿足正態(tài)分布，較好的滿足精度要求。 同樣， VRS 觀測(cè)得到的大地高與靜態(tài)觀測(cè)得到的大地高進(jìn)行 中誤差的統(tǒng)計(jì)，較差中誤差為土8.7cm，但是較差絕大部分 均為負(fù)值，說明有系統(tǒng)誤差，待查明原因。 根據(jù)上表，將東西方向水準(zhǔn)成果與似大地水準(zhǔn)面精化成 果的較差值代入中誤差計(jì)算公式： ，計(jì)算后的中誤差為 8.0cm。同理，VRS觀測(cè)得到的大地高與靜態(tài)觀測(cè)得到的大 地高的較差值進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，其中誤差為土6.2cm，但是較 差絕大部分均為負(fù)值，說明有系統(tǒng)誤差，待查明原因。 如果將各控制點(diǎn)利用 VRS 觀測(cè)得到的大地高直接與

8、水 準(zhǔn)測(cè)量的高程進(jìn)行對(duì)比，求得各點(diǎn)的高程異常值，根據(jù)觀測(cè) 線路方向進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)： 1）南北路線方向各點(diǎn)的高程異常變化不大，南北寬度 27 公里的范圍內(nèi)，高程異常變化幅度為 0.25 米，高程異常 變化率中誤差為 6.0cm ，且滿足正態(tài)分布。因此在沒有水 準(zhǔn)測(cè)量和似大地水準(zhǔn)面精化成果的基礎(chǔ)上，可以取部分點(diǎn)高 程異常中數(shù)做為改正數(shù)進(jìn)行高程改正，得到的高程成果，滿 足碎步測(cè)量精度要求。 2）東西方向各點(diǎn)的高程異常變化較大，自西向東高程 異常值逐漸減小， 東西長(zhǎng)度 17.5 公里范圍內(nèi)， 高程異常變化 率達(dá)到 0.47 米，用相鄰點(diǎn)位高程異常差除以其坐標(biāo) Y 差值， 可以得到相鄰點(diǎn)位間東西方向

9、高程異常變化率，綜合各段高 程異常變化率，平均每公里變化達(dá)到2.7cm，因此在東西方 向上，不能簡(jiǎn)單以高程異常中數(shù)來確定高程改正模型。 對(duì)比全國高程異常分布圖，以上情況符合全國高程異常 分布規(guī)律，可以對(duì)以后的生產(chǎn)實(shí)踐有一定的借鑒作用。 4、結(jié)論 綜上所述，河北省衛(wèi)星綜合服務(wù)系統(tǒng)平面精度高，通過 似大地水準(zhǔn)面精化模型改正后，高程精度較高，可較好的應(yīng) 用于生產(chǎn)， 解決了無成果作業(yè)的難題， 大大提高了工作效率。 但是由于使用網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)，需要的數(shù)據(jù)流量較大， 每天不 間斷的進(jìn)行碎步測(cè)量， 需要 50M 左右的數(shù)據(jù)流量， 因此需要 配置高流量的 SIM 卡。 參考文獻(xiàn) 1 徐紹銓。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用（修訂版）M。武漢 大學(xué)出版社， 2000。 2 魏二虎，黃勁松。GPS測(cè)量操作與數(shù)據(jù)處理M，武 漢大學(xué)出版社