CORS系統(tǒng)在礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查工作應(yīng)用與分析

袁軍民胡新峰

1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪隊(duì)，河南鄭州，450006

2.盧氏縣國土資源局，河南三門峽，472200

CORS系統(tǒng)在礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查工作應(yīng)用與分析

袁軍民*1胡新峰2

1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪隊(duì)，河南鄭州，450006

2.盧氏縣國土資源局，河南三門峽，472200

常規(guī)GPS測量受作業(yè)半徑限制或者地形條件影響很大，山區(qū)作業(yè)時(shí)表現(xiàn)尤其顯著，為解決這一問題不得不增加放站、設(shè)站次數(shù)，隨之而來，誤差增大，勞動(dòng)強(qiáng)度增加，作業(yè)效率降低，通過CORS系統(tǒng)實(shí)地驗(yàn)證分析，使用 CORS系統(tǒng)測量技術(shù)操作簡單、速度快、精度高，能大幅度提高生產(chǎn)效率，值得在礦業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)RTK CORS系統(tǒng) 常規(guī)GPS測量 礦權(quán)實(shí)地核查

隨著網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛和不斷發(fā)展，全國各地都在建設(shè)各種用途的連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（簡稱CORS）。連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)與傳統(tǒng)的GPS作業(yè)相比具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、覆蓋率廣、野外單機(jī)作業(yè)操作簡便等眾多優(yōu)點(diǎn)，成為測繪技術(shù)中的新寵。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)介紹了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查中的應(yīng)用，供讀者參考。

1 網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)RTK也叫多基站RTK，它是在一定區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)坐標(biāo)為已知的GPS基準(zhǔn)站，對工作地區(qū)構(gòu)成覆蓋，并以這些基準(zhǔn)站為基準(zhǔn)，計(jì)算、發(fā)播相位觀測值誤差改正信息，對工作地區(qū)用戶實(shí)時(shí)播發(fā)改正的定位方式【1】。網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)是CORS系統(tǒng)的典型應(yīng)用，工作原理見圖 1【2】。CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)通信鏈路和用戶應(yīng)部分組成【3】。一個(gè)基準(zhǔn)站網(wǎng)可包含若干個(gè)基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)上配備有雙頻全波長GNSS接收機(jī)、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備和氣象儀器等?；鶞?zhǔn)站的精確坐標(biāo)一般可采用長時(shí)間GNSS靜態(tài)相對定位等方法確定。基準(zhǔn)站GNSS接收機(jī)按一定采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通訊鏈路實(shí)時(shí)將觀測數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心首先對各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，然后對整個(gè)基準(zhǔn)站網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算，實(shí)時(shí)估計(jì)出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差的改正項(xiàng)（電離層、對流層和軌道誤差），建立誤差模型。用戶在觀測時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)出 GGA數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)發(fā)送的信息給流動(dòng)站用戶發(fā)送誤差改正項(xiàng)和誤差模型，相當(dāng)于在用戶旁邊生成了虛擬參考基準(zhǔn)站，用戶根據(jù)自己的位置和相應(yīng)的誤差模型計(jì)算出誤差改正數(shù)，獲得高精度的可靠的定位結(jié)果，解決了常規(guī)RTK測量作業(yè)半徑限制問題并提高了精度【4】。

圖1 網(wǎng)絡(luò)RTK工作原理圖Fig.1 Network RTK Principle figure

2 HNGICS系統(tǒng)簡介

HNGICS系統(tǒng)是河南省地礦局信息化建設(shè)的一部分，它是河南首次建設(shè)并覆蓋全省的地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)，由50個(gè)CORS基準(zhǔn)站組成，基準(zhǔn)站全部采用美國TRIMBLE NetR5接收機(jī)進(jìn)行觀測，基線平均長度 70km，覆蓋全省及其周邊地區(qū)，實(shí)時(shí)提供高精度、高時(shí)空、高效率、高覆蓋率的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)綜合性信息服務(wù)。在 2009年河南省礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查項(xiàng)目中發(fā)揮出巨大的作用，給全省的項(xiàng)目核查單位提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3 CORS系統(tǒng)在礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概述

盧氏縣礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查項(xiàng)目是河南省礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查第二批任務(wù)中的一個(gè)項(xiàng)目，任務(wù)書編號YKH-044。項(xiàng)目起止時(shí)間2009年9月25日至2009年12月10日，工期76天。需要實(shí)地核查礦業(yè)權(quán)數(shù)164個(gè)，其中采礦權(quán)59個(gè)，探礦權(quán)111個(gè)。計(jì)劃實(shí)測控制點(diǎn)500個(gè)，露天放樣礦區(qū)拐點(diǎn)200個(gè)。核查金屬礦種包括金、銀、鉛鋅、鐵、鉬、錳，非金屬礦種包括石煤、石英、沙石、長石礦以及建筑石料用灰?guī)r。礦區(qū)分布在整個(gè)盧氏縣境內(nèi)，礦區(qū)面積累計(jì)達(dá)936.597km2。

項(xiàng)目地理位置位于河南省三門峽市盧氏縣，地形特征是礦區(qū)屬中、低山區(qū)，海拔高度為850～1290m，相對高差 100～440m，區(qū)內(nèi)最高山峰海拔1290m，山勢陡峻，地形切割強(qiáng)烈。工期緊，任務(wù)量大，礦區(qū)分散，礦與礦之間距一般在幾公里以上，再加上工作區(qū)域?qū)儆谏絽^(qū)，地形切割強(qiáng)烈，植被茂密，采用常規(guī)GPS測量在很短時(shí)間難以按期完成任務(wù)。對于實(shí)測一個(gè)獨(dú)立礦業(yè)權(quán)，我們采用CORS系統(tǒng)進(jìn)行觀測要比常規(guī)GPS測量提高n倍工作效率。

3.2 CORS系統(tǒng)與常規(guī)GPS比較

3.2.1 CORS系統(tǒng)測量方法 CORS系統(tǒng)在實(shí)地不需要架設(shè)基站，只需在項(xiàng)目實(shí)施前 2～3d，安排人員實(shí)地找到符合要求5個(gè)公共點(diǎn)，使用三腳架在國家控制點(diǎn)上架設(shè)流動(dòng)站，利用藍(lán)牙技術(shù)連接基站，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)測出相應(yīng)控制點(diǎn)80坐標(biāo)，實(shí)地按照觀測歷元數(shù)≥30個(gè)，2個(gè)測回觀測，每個(gè)測回 2次讀數(shù)，同一時(shí)段測回互差≤2cm，不同時(shí)段間互差≤4cm測量技術(shù)要求進(jìn)行實(shí)測。利用程序軟件解求轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過數(shù)據(jù)參數(shù)計(jì)算得到公共點(diǎn)殘差中誤差：mx=0.024，my=0.031。小于技術(shù)規(guī)定殘差0.1m，符合技術(shù)要求，即實(shí)現(xiàn)54坐標(biāo)到80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，得出盧氏當(dāng)?shù)貦E球間轉(zhuǎn)換四參數(shù)。本次盧氏縣共找到控制點(diǎn)5個(gè)，三等控制點(diǎn)4個(gè)、四等控制點(diǎn)1個(gè)。參數(shù)轉(zhuǎn)換過程如表1：

表1 54與80橢球間坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換表Table 1 Conversion table of ellipse reference frame between 54 and 80

3.2.2 常規(guī)RTK測量方法 需要在實(shí)地測區(qū)中央選擇一個(gè)有一定高度且視野開闊的的未知點(diǎn)上，架設(shè)基站和電臺，對中整平，輸入儀器高。將基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)開機(jī)連接，設(shè)置基準(zhǔn)站和流動(dòng)站類型。連接成功后將流動(dòng)站分別架設(shè)在實(shí)地找到的國家控制點(diǎn)上進(jìn)行觀測，測量狀態(tài)必須在固定狀態(tài)下進(jìn)行，觀測時(shí)間30s，求出國家控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)，利用儀器內(nèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行校正（以托普康FC-200為例）。校正參數(shù)見表2。

校正后通過對已知點(diǎn)的檢查，滿足規(guī)范要求后進(jìn)行基礎(chǔ)控制測量和拐點(diǎn)放樣工作。

表2 利用TopSURV程序點(diǎn)校正計(jì)算表Table 2 Revising the counting table with topsurv program point

3.2.3 CORS系統(tǒng)與常規(guī)RTK測量技術(shù)精度比較（表3）本測區(qū)共檢查控制點(diǎn)4組，用CORS觀測點(diǎn)名帶jcd（檢查點(diǎn)簡寫）標(biāo)志，未帶jcd標(biāo)志為當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)勘查研究所采用常規(guī)GPS測量取得，二者平面相比較互差均在厘米級，其中互差最大為2.5cm，最小的0.1 cm，點(diǎn)位中誤差為1.4 cm。因此使用CORS系統(tǒng)能滿足礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查規(guī)定的技術(shù)要求。

表3 CORS系統(tǒng)與常規(guī)RTK測量觀測值精度分析表Table 3 Observed value precision analysis table of CORS system and general RTK survey

3.3 CORS系統(tǒng)與常規(guī)GPS測量技術(shù)比較分析

CORS系統(tǒng)是通過全省基準(zhǔn)站網(wǎng)靜態(tài)觀測整體平差處理后算出的結(jié)果，全省使用只有一個(gè)參數(shù)，測量的控制點(diǎn)之間不存在累計(jì)誤差，常規(guī) GPS受電臺信號傳輸距離影響較大，隔山或者基站距流動(dòng)站距離太遠(yuǎn)接收不到基站發(fā)送的電臺信號，進(jìn)行放站、搬站，不僅增加工作時(shí)間和工作量，還增加放站、搬站誤差，先測量的控制點(diǎn)精度高，隨著放站次數(shù)越多，精度越低，誤差積累影響越大。因此，常規(guī) GPS測量求出參數(shù)有一定的區(qū)域性，所求的的參數(shù)僅適用于圈定的區(qū)域和臨近地區(qū)，外推精度明顯低于內(nèi)推精度。遇到測區(qū)面積比較大時(shí)，常規(guī)GPS測量首先選用GPS靜態(tài)測量，選點(diǎn)時(shí)，控制點(diǎn)點(diǎn)位分布均勻，地勢高且無障礙物阻擋，這樣做易于提高數(shù)據(jù)傳輸和擴(kuò)大作業(yè)半徑。地勢越高，爬山的勞動(dòng)強(qiáng)度越大，占用時(shí)間越長，將一個(gè)基準(zhǔn)站運(yùn)送到山頂，至少需要3～4人，所帶設(shè)備多而繁重，基準(zhǔn)站所帶儀器包括：基準(zhǔn)站天線、手簿、電臺、電瓶、兩個(gè)腳架。有的控制點(diǎn)架設(shè)儀器時(shí)一天不止一兩次，算下來20多人一天觀測不了3個(gè)時(shí)段。測區(qū)計(jì)劃完成300個(gè)控制點(diǎn)按每天觀測3個(gè)控制點(diǎn)推算，基礎(chǔ)控制測量需要100個(gè)工作日，等所有基準(zhǔn)站觀測完畢后，才能通過 GPS數(shù)據(jù)處理軟件平差計(jì)算，得出控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。這樣耽誤了后面的地面測量和礦權(quán)調(diào)查工作，工期也無法保證。而使用CORS系統(tǒng)（同條件下）從測量到得出結(jié)果需要2～3min。1人操作儀器即可完成。不影響礦區(qū)內(nèi)其他測量及礦權(quán)調(diào)查工作。

3.4 CORS系統(tǒng)使用過程應(yīng)注意的幾個(gè)方面：

CORS系統(tǒng)作為一項(xiàng)快速發(fā)展的測量技術(shù)也和其他測量方法一樣，測量時(shí)需要遵守一定的規(guī)則，才能得到可靠、精確的測量成果。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題。

(1)檢查接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括通訊參數(shù)、IP地址、端口、差分?jǐn)?shù)據(jù)格式等。檢查合格后，正確連接網(wǎng)絡(luò)。

(2)一個(gè)測區(qū)要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)文件，作業(yè)前，根據(jù)任務(wù)要求設(shè)置測區(qū)參數(shù)，選擇坐標(biāo)系統(tǒng)。

(3)電臺數(shù)據(jù)鏈延期不超過 3s，參與結(jié)算的衛(wèi)星數(shù)≥5顆，否則，儀器無固定解。初始化超過3min仍無固定解時(shí)，斷開通信鏈路，重啟衛(wèi)星接收機(jī)再次進(jìn)行初始化操作。

(4)點(diǎn)測量時(shí)，要看測量狀態(tài)，必須在固定解狀態(tài)下進(jìn)行測量，不然精度得不到保證。同時(shí)禁止在觀測其間開啟對講機(jī)、打電話以免影響觀測質(zhì)量。

(5)控制點(diǎn)觀測必須采用三腳架對中方式，儀器對中整平后，用鋼尺在不同方位量取儀器高三次，精確至毫米。同時(shí)在儀器高輸入時(shí)，檢查“天線類型”、“天線量取方式”、“天線高量取位置”根據(jù)自己所量的方式、位置進(jìn)行正確輸入垂高或斜高。

(6)正確填寫網(wǎng)絡(luò)RTK野外觀測手簙，現(xiàn)場填寫，杜絕事后補(bǔ)充。

3.5 CORS系統(tǒng)的不足

在縣與縣或者地區(qū)與地區(qū)交界處會(huì)出現(xiàn)信號盲區(qū)，CORS系統(tǒng)無法正常使用。

4 結(jié)論

隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)信息化的推進(jìn)，CORS系統(tǒng)各項(xiàng)功能日臻完善，相信在不久將來，CORS系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用會(huì)更加普及，廣泛應(yīng)用社會(huì)各行各業(yè)，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

1 劉經(jīng)南，劉暉. 連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)——城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施［J］. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版) ，2003， 28(3)

2 黃俊華，陳文森.連續(xù)衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［M］.北京.科學(xué)出版社，2009.1

3 毛黎虎，祝志榮.CORS衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)在杭州市水利測量中的應(yīng)用［J］. 浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2009， 21(2)

4 丁俊杰，胡昌華.連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)CORS綜述［J］. 黃河規(guī)劃設(shè)計(jì) ，2008，（4）

APPLICATION AND ANALYSIS OF CORS SYSTEM FOR ON -SITE INSPECTION OF MINING RIGHT

Yuan Junmin Hu Xinfeng
1.Mapping Team of Henan Geological and Mineral Exploration and Development Bureau, Zhengzhou,Henan, 450006,China
2.National Land and Resources Bureau of Lushi CountySanmenxia city, Henan Province ,Sanmenxia, Henan, 472200,China

The general GPS survey was affected by radius and landform conditions especially at the mountainous area,we always increase the times of putting and setting stations to solve these problems, but more problems are coming such as the increasing errors, labouring intension and reducing work efficiency. The paper found that it is more simple, faster and with higher precision for using CORS systerm to improve the production efficiency.

network RTK, CORS system,general gps survey, on -site inspection of mining right

P628.5

：A

：1006-5296（2010）04-0232-04

* 第一作者簡介：袁軍民（1976～），男，測量測繪專業(yè)，工程師

2010-06-25；改回日期：2010-07-13