CORS系統(tǒng)在河北樂(lè)亭新區(qū)供水工程測(cè)量中的應(yīng)用

賈 力

（河北省唐山市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，河北 唐山063000）

1 CORS系統(tǒng)概述

隨著GPS技術(shù)的突飛猛進(jìn)和普及，其在各個(gè)領(lǐng)域測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越重要，而利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS，Continuous Operational Reference System）已成為GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點(diǎn)之一。

河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱CORS）是由河北省地理信息局負(fù)責(zé)，同時(shí)與河北省氣象局、河北省環(huán)境地質(zhì)勘察院、中國(guó)人民解放軍66240部隊(duì)，本著降低系統(tǒng)建設(shè)成本、資源互補(bǔ)、共建共享的原則，合作建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)通信、用戶應(yīng)用系統(tǒng)、基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心等4個(gè)子系統(tǒng)組成。經(jīng)過(guò)4a的建設(shè)和測(cè)試，系統(tǒng)于2011年底臻于成熟，徹底實(shí)現(xiàn)了在全省范圍內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)RTK的服務(wù)。系統(tǒng)完成了控制中心的服務(wù)器假設(shè)、分析計(jì)算、GNSS數(shù)據(jù)管理、基準(zhǔn)站與國(guó)際IGS站以半年為周期的定期聯(lián)合解算、對(duì)外播發(fā)軟件的安裝測(cè)試、磁帶庫(kù)、防火墻、磁盤陣列的安裝調(diào)試等包括網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的一系列工作，并開(kāi)發(fā)了河北省衛(wèi)星定位服務(wù)收費(fèi)軟件等公共服務(wù)應(yīng)用軟件。

建成后CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)有以下幾方面：①在保證精度的前提下，擴(kuò)大了流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的作用距離；②在控制范圍內(nèi)定位精度是均勻的，其定位誤差不會(huì)因距離的增加而增大；③對(duì)于長(zhǎng)距離或大范圍的GPS測(cè)量，用戶無(wú)需再架設(shè)自己的基準(zhǔn)站和布設(shè)控制網(wǎng)，節(jié)省了人力和物力，提高了作業(yè)效率；④提高了定位的可靠性，確保了定位質(zhì)量；⑤改進(jìn)了OTF初始化時(shí)間，提高了作業(yè)效率；⑥既可以進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，又可以進(jìn)行事后差分處理；⑦可以滿足各種控制測(cè)量、疏浚定位、水運(yùn)工程測(cè)量、變形觀測(cè)、施工放樣定位、船舶導(dǎo)航、工程監(jiān)控、生態(tài)環(huán)保及城市測(cè)量與城市規(guī)劃等各個(gè)方面。

由于其高度的靈活性和全天候性，CORS系統(tǒng)在特殊工程如長(zhǎng)距離供水管線、帶狀河道治理等水利工程測(cè)量中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在此類工程中，由于測(cè)量路線長(zhǎng)、采集點(diǎn)少、作業(yè)過(guò)程快，所以架設(shè)基站的方式會(huì)導(dǎo)致頻繁遷站，甚至有時(shí)會(huì)出現(xiàn)架基站所需時(shí)間多于測(cè)量時(shí)間的情況。因此，使用基于CORS系統(tǒng)的作業(yè)方式是水利工程測(cè)量的最佳選擇。

2 工程概況

根據(jù)《唐山沿?！八狞c(diǎn)一帶”地區(qū)總體規(guī)劃》，樂(lè)亭新區(qū)重點(diǎn)發(fā)展港口物流、精品鋼鐵、煤化工、裝備制造、生態(tài)旅游等產(chǎn)業(yè)，區(qū)內(nèi)設(shè)置港口物流產(chǎn)業(yè)園、精品鋼鐵產(chǎn)業(yè)園、煤化工產(chǎn)業(yè)園、裝備制造產(chǎn)業(yè)園，近期規(guī)劃面積30km2。根據(jù)需水量預(yù)測(cè)，樂(lè)亭新區(qū)2010年需水量9185萬(wàn)m3，2020年需水量16560萬(wàn)m3，依據(jù)樂(lè)亭新區(qū)總體規(guī)劃及唐山市水資源綜合配置規(guī)劃，供水工程首先滿足近期需水量需求，供水規(guī)模確定為1.05億m3/a。所以，樂(lè)亭新區(qū)供水工程的建設(shè)具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

樂(lè)亭新區(qū)供水工程由取水泵站工程、輸水工程和凈水廠工程三部分構(gòu)成。供水管線全長(zhǎng)57km，采用地下埋管形式，自灤樂(lè)輸水總干渠渠首泵站始，途徑灤縣、灤南縣、樂(lè)亭新區(qū)，最終到達(dá)凈水廠。工程區(qū)位于灤河沖洪積平原上，屬灤河下游。管道沿線的地形總體平坦開(kāi)闊，地勢(shì)由北向南微傾，總體為低洼平地。自灤縣引水樞紐至樂(lè)亭工業(yè)區(qū)水廠，地面高程由20.42m（1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同）漸變?yōu)?.40m，相對(duì)高差19m。其測(cè)量項(xiàng)目有：①寬度100m的1∶1000的帶狀地形圖測(cè)量；②橫斷面測(cè)量：斷面間隔50m，寬度100m；③管線中心的縱斷面測(cè)量。

測(cè)量精度要求：重合點(diǎn)檢核限差Δx≤0.1m，Δy≤0.1m，Δh≤0.2m。

3 作業(yè)方案比選

采用南方雙星動(dòng)態(tài)雙頻接收機(jī)S86T接收機(jī)6臺(tái)，進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。

根據(jù)工程特點(diǎn)及工期要求，設(shè)計(jì)兩套作業(yè)方案進(jìn)行比較：

3.1 方案1：常規(guī)基準(zhǔn)站方式

根據(jù)測(cè)區(qū)呈帶狀分布的特點(diǎn)及基準(zhǔn)站的作用距離限制，將現(xiàn)有的儀器設(shè)備分成兩組1（基準(zhǔn)站）+2（流動(dòng)站）RTK作業(yè)模式。兩個(gè)作業(yè)組互不干擾，獨(dú)立作業(yè)；同時(shí)，由于自設(shè)基準(zhǔn)站的作業(yè)距離的限制，需要沿管線走向布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)，包括四等水準(zhǔn)測(cè)量和D級(jí)GPS控制測(cè)量，并且要求每組GPS控制點(diǎn)間距小于5km。

本方案需布設(shè)首級(jí)GPS控制點(diǎn)42個(gè)，四等水準(zhǔn)測(cè)量84km，工程量大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

3.2 方案2：CORS作業(yè)方式

CORS的作業(yè)模式是由統(tǒng)一建設(shè)連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站，連續(xù)不斷地發(fā)送信號(hào)，用戶通過(guò)中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，而不是傳統(tǒng)意義上的電臺(tái)。從原理上講，該基站的功率強(qiáng)大，且中國(guó)移動(dòng)信號(hào)的覆蓋范圍廣，使得這種方式擺脫了基站和流動(dòng)站之間的距離限制，可以形象地認(rèn)為流動(dòng)站旁邊伴有一個(gè)虛擬的基準(zhǔn)站，流動(dòng)站的定位精度是均勻的。

本方案需布設(shè)首級(jí)GPS控制點(diǎn)23個(gè)，四等水準(zhǔn)測(cè)量51km，較之方案1，大大減少了首級(jí)控制點(diǎn)的密度和數(shù)量，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

在樂(lè)亭新區(qū)供水工程測(cè)量中，優(yōu)先選擇了方案2。實(shí)際作業(yè)中，方案2調(diào)整為：方案1中的基準(zhǔn)站取消，調(diào)整為流動(dòng)站，這樣直接作業(yè)人員由4人增加為6人。每天施測(cè)前，利用首級(jí)GPS控制點(diǎn)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)求七參數(shù)，檢核已知的控制點(diǎn)，校正好儀器后不受距離限制，測(cè)區(qū)內(nèi)部精度均勻分布。當(dāng)重復(fù)測(cè)區(qū)施測(cè)時(shí)，可對(duì)工程進(jìn)行直接套用，免去了校正儀器的過(guò)程，僅對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)進(jìn)行檢核即可，這樣大大節(jié)省了時(shí)間、人力和物力。

實(shí)踐證明，利用CORS系統(tǒng)，首先減少了首級(jí)控制測(cè)量的工作量，提高了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度，特別是提高了大地水準(zhǔn)面的擬合精度；其次，擺脫了基準(zhǔn)站作業(yè)距離的限制，防止了碎步測(cè)量中因作業(yè)距離增加而丟失電臺(tái)信號(hào)的情況，避免了相鄰作業(yè)組基準(zhǔn)站信號(hào)互相干擾情況的發(fā)生；最重要的是，平均每天節(jié)省了2h的架站、校點(diǎn)的時(shí)間，大大提高了作業(yè)效率，提前7d完成了測(cè)量任務(wù)。

4 精度對(duì)比

傳統(tǒng)的架設(shè)基準(zhǔn)站的測(cè)量方法和使用CORS系統(tǒng)的精度分析在很多文獻(xiàn)中均有論述，本文僅結(jié)合樂(lè)亭供水工程測(cè)量中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加以論證。實(shí)際測(cè)量工作中，在控制點(diǎn)2km以內(nèi)，以上述兩種方法分別測(cè)定管線中樁，進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。整個(gè)工程共計(jì)復(fù)測(cè)150個(gè)中樁，表1為部分代表性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1 部分代表性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，利用省網(wǎng)CORS系統(tǒng)測(cè)量的最大誤差為0.048m，在誤差允許范圍內(nèi)，完全滿足精度要求。

5 結(jié)語(yǔ)

CORS系統(tǒng)的測(cè)量模式除了繼承傳統(tǒng)GPS測(cè)量快捷、精確、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)、無(wú)需通視等優(yōu)點(diǎn)外，更顯著的特點(diǎn)就是信號(hào)可利用性、成果的可靠性和精度水平在系統(tǒng)的有效覆蓋范圍內(nèi)大致均勻，同離開(kāi)最近參考站的距離沒(méi)有明顯的相關(guān)性，可以在保證精度的前提下，擺脫基站與流動(dòng)站之間距離限制，大大提高工作效率，在實(shí)踐工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］GB/T1831422001，全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范［S］.

［2］卓科榮，唐永航.GPS RTK技術(shù)的誤差分析及質(zhì)量控制［J］.浙江測(cè)繪，2005（30）.