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(guó)家大地坐標(biāo)系成果，本文通過(guò)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(lèi)似于一加一 的 RTK ，只不過(guò)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(chēng)為多基準(zhǔn)站 RTK 。 VRS :又稱(chēng)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(chēng)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(guò)氣象專(zhuān)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(wú)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(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)，求得了布設(shè)控制點(diǎn) 的 2000 國(guó)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(guó)家高程基準(zhǔn)的正常高，通過(guò)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(shuō)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(shuō)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(méi)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(lái)確定高程改正模型。 對(duì)比全國(guó)高程異常分布圖，以上情況符合全國(guó)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(guò) 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(wú)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