基于玉树灾后重建CORS系统的技术应用探讨

随着全球定位系统(GPS)技术的不断发展,实时动态差分RTK(Real Time Kinematic) 技术的应用也得到了进一步的普及,测绘作业效率得到很大提高,测量精度能够满足大部分测绘项目的需要,但常规RTK技术在实际应用中依然存在一定的局限性:因其采用单基准站作业模式,每次作业都要单独架设基准站,而且其测量的可靠性和精度会随着作业半径的增大而降低。连续运行卫星定位服务综合系统(Continuous Operational Reference System,简称CORS)的出现很好地解决了这一问题,CORS技术是GPS技术在应用测量领域的一个新的发展方向。使用CORS系统的网络RTK测量能够在野外实时得到厘米级定位精度数据。连续运行卫星定位系统(CORS)具有操作简单、使用成本低、实时性强、测量精度高、覆盖范围广等优点,尤其是在CORS系统内应用网络RTK测量功能改变了传统测量作业模式,很大的提高了测绘作业的工作效率。

1CORS系统建设

CORS目前主要的几种网络RTK技术有虚拟参考站(VRS)技术、主辅站技术(i-MAX)、区域改正参数(FKP)技术和综合误差内插法技术等。CORS系统由基准站网系统、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,各基准站与数据处理中心间通过数据传输子系统连接成一体,形成一个分布于整个地区的局域网（如图1）。

连续运行卫星定位系统(CORS)使用的是虚拟参考站(VRS)技术,参考站子系统是CORS的基准点,每一参考站子系统都配备了不间断电源、GPS接收机、计算机、网络通信系统、防雷和防电涌设备和相应软件等设备,数据通信方式主要采用GPRS或CDMA网络,结合青海省山多,特别是有的山区地方信号不是很理想的情况下,两种通信模式的系统都配备起来,确保测绘工作的可靠性。玉树地区共设立15个参考站,使用TOPCON NET-G3型仪器,基本覆盖玉树灾区。

2CORS在玉树灾后重建常规测量中的具体应用方向

2.1 控制测量

(1)目前城市基础控制网布设形成了已有的城市固定框架网、GNSS参考站网和常规加密网共存的局面,并都在发挥作用。网络RTK定位在控制测量应用方面主要用在取代常规的一、二级导线和图根导线。由于现场作业可能是多种控制点共用,因此应保证不同施测方式同级别控制点的点位精度的一致性。

（2)当利用网络RTK定位点作为常规光电导线的起始数据时,应使两RTK点距离大于导线平均边的4倍以上,并做两次观测,避免最大相邻导线点相对误差超限和导线的全长相对闭合差超限。

（3)当利用网络RTK定位点直接用于一个工程的控制测量时,应以点组的形式布设,并尽量保证点位之间的通视,便于利用常规仪器进行精度检测。

2.2 勘测定界、施工放样

勘测定界是实地确定界线范围,测定界桩位置,测量使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作,利用CORS技术进行勘测定界放样,能避免解析法和关系距离法放样等的复杂性,同时也简化了勘测定界的工作程序。由于其覆盖范围广阔,在超大面积、超长度的国土监测、道路选线、河流放样等施工测量中具有更大的便利性。

2.3 在数字测图中的应用

网络RTK技术的应用,在大比例尺基本地形图采集和更新模式上也产生了新的作业模式。

一种是传统的由全站仪(测点)+草图(连线)+室内编辑模式转变为GPS接收机(利用网络RTK测点)+草图(连线)+室内编辑模式。在地形不复杂、比较开阔的地方,该模式有比较好的效果,比较适应城郊区域的地形、地籍测量工作。

一种是超站仪测图模式。全站仪与GPS的集成,超站仪既具有GPS仪器的功能,同时具有全站仪的功能。该模式在今后的施工放样、地籍测量等方面将是一种发展趋势,可以做到优势互补。在比较开阔的地方,直接利用网络RTK定位测量特征点坐标或作为导线起始点;在街道狭窄、植被茂密、建筑遮挡等不适宜RTK作业区域可以利用全站仪进行加密控制或测点,共同完成各自不能独立完成的工作,克服了内外业交互进行、频繁更换仪器、工期长等缺陷。

3工程应用实例

在玉树州府结古镇北环路工程测量中,运用了TOPCON HiPer Ga仪器和玉树灾后重建CORS系统进行线路控制点的测量,测量时使用仪器脚架设置GPS天线,保证其相位中心在观测过程中的稳定。

为保证测量精度,在测量过程中满足单次测回和不同测回间平面和高程规定要求,并检测了已知点,在外业工作完成后,检测了未知点之间边长、高差,统计了导线精度,结果如表1、表2、表3所示。统计结果表明,各项指标均符合要求,证明了玉树灾后重建CORS系统具有较高的精度和可靠的稳定性。

4几点建议

（1)利用一定点位的网络RTK复测,按双观测值之差求观测值中误差来判断网络RTK的内部符合精度;利用全站仪进行测边和测角,用边长较差的中误差来核定RTK测量的可靠度,用求得的中误差和平均RTK边长来求相对中误差进行外部符合精度的检查。(2)作业过程中,使用网络 RTK测量精度要求高的特征点时应使用三脚架或尽量使用快速对中支架,提高对中精度,同时天线的稳定性能好;对中杆的高度尽量在1.5m以下。(3)在电离层和对流层强烈活动的情况下,网络RTK定位误差很大或无法解算,应避开此时段。(4)为确保成果的可靠性,在观测时间开始、仪器失锁、通讯中断、观测结束等时段应进行检核。(5)在城市作业区,应特别注意由于反射性强的建筑物、水面等引起的多路径效应,也要注意微波、高压线等对观测信号的干扰。(6)在建筑密集区、植被密集区等网络RTK无法工作区域,将网络RTK定位与常规测量结合作业,并在能进行GPS观测的地方增加一些离散的RTK检查点可以提高作业精度。

5结语

连续运行参考站系统作为一种实用系统和空间信息基础设施,目前正处于一种全面发展的阶段,随着功能的逐步完善,精度进一步的提高,应用领域也会越来越广,玉树灾后重建CORS系统的建设将使得我们的测量更加简洁、高效,在玉树的灾后重建中将会发挥更大的作用。

参考文献

[1] 黄俊华,陈文森．连续卫星定位综合服务系统建设与应用[M]．北京:科学出版社,2009.

[2] 徐绍全,张华海,等．GPS测量原理及应用［M]．武汉:武汉大学出版社,2003.