CORS技術(shù)的道路測量應用和發(fā)展探討

摘 要：傳統(tǒng)測量手段和常規(guī)RTK測量技術(shù)長期應用于大小工程建設項目中，隨著城市化速度的加快，其作業(yè)效率低的缺點逐漸凸顯。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，大幅提升了作業(yè)的便利性和效率。文章基于CORS技術(shù)優(yōu)勢，以CORS技術(shù)在道路測量中的應用為例展開應用探討，并在此基礎上拓展分析了當前國內(nèi)CORS系統(tǒng)建設應用的特點和問題，給出了分析結(jié)果。

關(guān)鍵詞：道路測量；CORS；RTK；應用；發(fā)展

引言

道路測量工作內(nèi)容主要有線路勘測、施工和竣工測量，包括施工控制網(wǎng)布設、地形圖測量、線路放樣等工作，具有全線性、階段性和漸近性的特點。過去，道路測量主要通過傳統(tǒng)的邊角測量、水準測量技術(shù)來完成，隨著GNSS技術(shù)的不斷發(fā)展應用，RTK技術(shù)在道路測量工作中逐漸取代了大部分傳統(tǒng)測量技術(shù)。常規(guī)RTK技術(shù)需設置基站，有效的工作半徑一般不超過15公里，且測量精度隨著基站與移動站的距離增加而降低。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，解決了常規(guī)RTK技術(shù)工作范圍小、效率低等缺點。CORS服務系統(tǒng)由固定的若干（3個以上）全天候連續(xù)運行的分布于一定區(qū)域內(nèi)的永久基站和控制中心組成，通過控制中心解算并向用戶（移動站）播發(fā)定位數(shù)據(jù)，同時進行系統(tǒng)管理。CORS系統(tǒng)按服務范圍可分為全球性、國家級、省級、市級和區(qū)域性系統(tǒng)，實現(xiàn)了有效的大范圍服務覆蓋。一旦建成，僅需提供低廉的維護升級費用，系統(tǒng)即可發(fā)揮長久效用。用戶憑登錄口令登錄CORS系統(tǒng)接收服務信息，就可以在CORS系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域內(nèi)進行連續(xù)作業(yè)，大大提高了效率。文章針對CORS技術(shù)的道路測量應用展開探討和分析。

1 CORS系統(tǒng)

1.1 CORS系統(tǒng)工作原理

CORS技術(shù)集先進的GNSS技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一身，是多種技術(shù)的融合應用。CORS系統(tǒng)主要由基站/參考站、控制中心、客戶端/用戶和網(wǎng)絡系統(tǒng)組成。基站原始觀測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至控制中心，控制中心經(jīng)過數(shù)據(jù)處理獲得定位改正數(shù)據(jù)，用戶以合法帳戶鏈接控制中心，并向控制中心發(fā)送服務請求，控制中心根據(jù)用戶的請求發(fā)送相應的各類改正數(shù)據(jù)或原始觀測數(shù)據(jù)供用戶使用，能實現(xiàn)實時、準實時、事后導航定位，定位精度按不同需求分為米級、分米級、厘米級甚至毫米級精度。系統(tǒng)機構(gòu)見圖1。

1.2 基站

CORS系統(tǒng)一般包含3個或3個以上的基站。每個基站由GNSS接收機、天線、不間斷電源、網(wǎng)絡設備和防雷設備等組成。每個基站正常運行時將對視場內(nèi)的有效GNSS衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤并接收、存儲、向控制中心實時發(fā)送原始觀測數(shù)據(jù)。

1.3 控制中心

控制中心是CORS系統(tǒng)的核心，是提供穩(wěn)定、連續(xù)、安全定位服務的關(guān)鍵?？刂浦行挠煞掌?、數(shù)據(jù)存儲器、工作站、不間斷電源、網(wǎng)絡設備、防雷設備等配套設備組成。其主要功能包括系統(tǒng)監(jiān)控、管理維護、數(shù)據(jù)分析、差分改正計算、數(shù)據(jù)備份、下載和播放等。

1.4 網(wǎng)絡系統(tǒng)

網(wǎng)絡系統(tǒng)用于基站與控制中心，控制中心與用戶的數(shù)據(jù)傳輸，可分為基站與控制中心間的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換網(wǎng)和用戶與控制中心的外部播發(fā)網(wǎng)兩個獨立網(wǎng)。網(wǎng)絡系統(tǒng)的關(guān)鍵是穩(wěn)定可靠、快速安全。一般基站和控制中心間構(gòu)建虛擬專用網(wǎng)絡/VPN確保數(shù)據(jù)的實時性和可靠性，用戶和控制中心間通過GPRS/CDMA無線因特網(wǎng)建立連接，便利高效。

1.5 客戶端/用戶

CORS系統(tǒng)的用戶終端由GNSS接收機（天線內(nèi)置）、操作手簿和終端定位軟件組成。一般手簿內(nèi)集成了定位軟件和通訊模塊，通過手簿內(nèi)簡單的設置與控制中心連接，接收來自控制中心的差分數(shù)據(jù)經(jīng)由定位軟件實時解算獲得最終定位結(jié)果。

2 道路測量應用

2.1 坐標轉(zhuǎn)換

目前，施工中主要的坐標系統(tǒng)有1954北京坐標系統(tǒng)、1980國家坐標系統(tǒng)和CGCS2000國家大地坐標系統(tǒng)及地方獨立坐標系統(tǒng)；高程基準有56高程系統(tǒng)和85高程系統(tǒng)。而GNSS定位坐標的直接結(jié)果主要為WGS84大地坐標系坐標，需要進行坐標轉(zhuǎn)換將WGS84坐標轉(zhuǎn)換至施工平面坐標系及對應的正常高成果。

坐標轉(zhuǎn)換通常通過兩種方式實現(xiàn)：四參數(shù)法或布爾沙七參數(shù)法。四參數(shù)法用于小范圍的坐標轉(zhuǎn)換，七參數(shù)法用于大區(qū)域的坐標轉(zhuǎn)換。小范圍的對精度要求不高的高程坐標可通過擬合實現(xiàn)。大區(qū)域或高精度的局部高程需通過似大地水準面精化模型求取。

2.1.1 高斯平面坐標轉(zhuǎn)換公式：

其中，？駐X、？駐Y為平移參數(shù)，k為比例系數(shù)，？覫為旋轉(zhuǎn)角。

2.1.2 布爾沙七參數(shù)轉(zhuǎn)換公式：

其中，？駐X、？駐Y、？駐Z為平移參數(shù)，k為比例系數(shù)，？著為旋轉(zhuǎn)參數(shù)。

四參數(shù)法的優(yōu)點是算法簡單，但僅限于小范圍的應用。七參數(shù)法更適宜大區(qū)域的轉(zhuǎn)換，且精度較高。

2.2 施工控制網(wǎng)

道路施工控制測量為道路的設計和施工建設提供平面及高程基準?？刂泣c應盡量均勻布設于線路的兩側(cè)，構(gòu)成帶狀控制網(wǎng)。根據(jù)道路設計長度、工程量和現(xiàn)場條件，可布設一級或二級控制網(wǎng)。布網(wǎng)需考慮路線設計和施工放樣需求，同時應兼顧網(wǎng)形結(jié)構(gòu)確保精度。為了更好地附和當?shù)卦锌刂泣c，應聯(lián)網(wǎng)原有控制點作為約束和檢測。

2.3 大比例尺帶狀測圖

路線規(guī)劃通?；诖蟊壤叩匦螆D，如1：2000、1：1000，需布設測圖控制網(wǎng)后進行碎部測量。傳統(tǒng)測量手段利用測區(qū)內(nèi)的已有控制點通過全站儀施測，對通視要求較高，如果在地形復雜或建筑物密集的地區(qū)，頻繁的設站將不可避免的降低作業(yè)效率和觀測精度。而傳統(tǒng)RTK模式需將基站設于已知點上，如測區(qū)無已知點或已知點不理想、基站失效將嚴重影響作業(yè)進度，另外，隨著移動站與基站距離的增加，定位精度隨之降低，根據(jù)實際應用經(jīng)驗，基站的理想覆蓋范圍為10公里半徑內(nèi)。

CORS技術(shù)克服了傳統(tǒng)測量手段和RTK的缺點，其有效作業(yè)半徑根據(jù)緯度高低可達20～70公里。CORS技術(shù)改變了傳統(tǒng)的測圖思想，使得測圖工作變得簡單而高效，多基站協(xié)同的工作模式，確保了連續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定性，區(qū)域數(shù)據(jù)差分解算誤差估計，提高了定位精度。在精度要求不高的測圖工作中，可將CORS終端搭載在交通工具上進行實時、連續(xù)的數(shù)據(jù)采集。endprint

2.4 線路施工放樣

傳統(tǒng)測量方法進行放樣作業(yè)須于設站可見的且有效的距離內(nèi)施測，在平坦地面較容易開展，但需頻繁遷站，特別是當放樣點較稀疏、地行復雜的情況下，單站放樣點數(shù)少，耗時耗力。CORS放樣可直接將設計坐標輸入手簿中，根據(jù)放樣程序連續(xù)放樣點位，節(jié)省人力物力，每個點位相互獨立，整體精度統(tǒng)一。

2.5 斷面測量

道路中線測量完成后，需進行縱斷面測量和橫斷面測量。斷面圖是根據(jù)斷面外業(yè)觀測資料繪制而成，非常直觀地反映了地面的起伏狀況，既是工程設計和施工中的重要資料，也是道路設計的基礎文件之一。

在道路中線放樣中，傳統(tǒng)測量方法常用全站儀進行，放樣過程中同時測定了中心樁的高程，一定程度上提高了效率，但是不可避免的受到通視情況的影響和頻繁搬站的約束。通過CORS技術(shù)，可以直接測設中心樁并同時采集樁位的斷面地形數(shù)據(jù)，通過繪圖軟件及時繪制斷面圖，實施簡單，經(jīng)濟高效。

3 應用分析

通過前文對CORS技術(shù)特點及其在道路測量的應用探討，舉一反三，CORS技術(shù)以其高精度、覆蓋廣、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟高效等優(yōu)點，可以普遍應用于其它各類測繪工程中。目前國內(nèi)各省市建立了大量的地方性CORS系統(tǒng)。例如，廣東省CORS系統(tǒng)于2007年初步建成并于2008年投入使用，為國土資源系統(tǒng)、測繪行業(yè)單位、政府職能部門和社會服務單位提供服務，主要用于基礎測繪修補測、數(shù)據(jù)更新、地籍調(diào)查測量、農(nóng)村土地登記發(fā)證、建設用地測量、農(nóng)地開發(fā)整理測量、違法用地巡查、礦山測量、地質(zhì)災害監(jiān)測和氣象監(jiān)測。從系統(tǒng)建成運行至今，穩(wěn)定的連續(xù)服務為廣東省建設發(fā)展提供了有效的支持和保障。

雖然目前國內(nèi)CORS技術(shù)應用取得了一定成效，但仍存在諸多不足。首先，CORS技術(shù)規(guī)范尚不夠統(tǒng)一、完善。因為CORS技術(shù)是綜合性較強的多項新技術(shù)的融合應用，國內(nèi)目前缺乏針對CORS系統(tǒng)建設使用、管理維護的完善標準和通用性規(guī)范。其次，各個地區(qū)建立的CORS系統(tǒng)相對獨立，行業(yè)間、地區(qū)間“各自為政”，存在不同程度的重復建設，資源浪費現(xiàn)象。與西方發(fā)達國家相比，很多方面亟待完善。另外，目前CORS系統(tǒng)的服務對象較單一，主要是國土、規(guī)劃和專業(yè)測量應用，其應用潛力和空間還有待進一步的拓展。

4 結(jié)束語

CORS技術(shù)在道路測量應用中克服了常規(guī)測量手段和傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺點，展現(xiàn)了良好的適用性和拓展性。CORS系統(tǒng)能便利地為我們提供海量的地理信息數(shù)據(jù)，不但可以用于科學研究、陸地測量、海洋測繪、航空航天等專業(yè)方向，還可以用于公共安全服務、商業(yè)應用，智能城市建設、災害監(jiān)測等方面。目前國內(nèi)CORS應用尚不成熟，阻力和機遇并存，需要整合優(yōu)化、規(guī)范統(tǒng)一，發(fā)揮CORS技術(shù)的最大效能。

參考文獻

[1]汪偉，史廷玉，張志全.CORS系統(tǒng)的應用發(fā)展及展望[J].城市勘測，2010（3）.

[2]宋雷，宋黎民.CORS原理及道路工程測量應用分析[J].山東交通學院學報，2012（3）.

[3]馮鐘鳴，惠理軍.CORS在工程測量中的應用及發(fā)展趨勢[J].中國水運，2010（4）.

[4]趙小陽，孫穎，王天應.CORS系統(tǒng)應用規(guī)范及工程實例研究[J].科技資訊，2009（1）.

[5]楊光.基于CORS平臺的三維坐標在線轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].測繪通報，2008（11）.

[6]李健，呂志平，喬書波，李昌貴.大規(guī)模連續(xù)運行基準站網(wǎng)的技術(shù)體系[J].測繪通報，2009（1）.

[7]CH/T2008-2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設規(guī)范[S].

作者簡介：李秀龍（1981-），男，測繪工程師，主要從事城市測量工作。endprint

2.4 線路施工放樣

傳統(tǒng)測量方法進行放樣作業(yè)須于設站可見的且有效的距離內(nèi)施測，在平坦地面較容易開展，但需頻繁遷站，特別是當放樣點較稀疏、地行復雜的情況下，單站放樣點數(shù)少，耗時耗力。CORS放樣可直接將設計坐標輸入手簿中，根據(jù)放樣程序連續(xù)放樣點位，節(jié)省人力物力，每個點位相互獨立，整體精度統(tǒng)一。

2.5 斷面測量

道路中線測量完成后，需進行縱斷面測量和橫斷面測量。斷面圖是根據(jù)斷面外業(yè)觀測資料繪制而成，非常直觀地反映了地面的起伏狀況，既是工程設計和施工中的重要資料，也是道路設計的基礎文件之一。

在道路中線放樣中，傳統(tǒng)測量方法常用全站儀進行，放樣過程中同時測定了中心樁的高程，一定程度上提高了效率，但是不可避免的受到通視情況的影響和頻繁搬站的約束。通過CORS技術(shù)，可以直接測設中心樁并同時采集樁位的斷面地形數(shù)據(jù)，通過繪圖軟件及時繪制斷面圖，實施簡單，經(jīng)濟高效。

3 應用分析

通過前文對CORS技術(shù)特點及其在道路測量的應用探討，舉一反三，CORS技術(shù)以其高精度、覆蓋廣、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟高效等優(yōu)點，可以普遍應用于其它各類測繪工程中。目前國內(nèi)各省市建立了大量的地方性CORS系統(tǒng)。例如，廣東省CORS系統(tǒng)于2007年初步建成并于2008年投入使用，為國土資源系統(tǒng)、測繪行業(yè)單位、政府職能部門和社會服務單位提供服務，主要用于基礎測繪修補測、數(shù)據(jù)更新、地籍調(diào)查測量、農(nóng)村土地登記發(fā)證、建設用地測量、農(nóng)地開發(fā)整理測量、違法用地巡查、礦山測量、地質(zhì)災害監(jiān)測和氣象監(jiān)測。從系統(tǒng)建成運行至今，穩(wěn)定的連續(xù)服務為廣東省建設發(fā)展提供了有效的支持和保障。

雖然目前國內(nèi)CORS技術(shù)應用取得了一定成效，但仍存在諸多不足。首先，CORS技術(shù)規(guī)范尚不夠統(tǒng)一、完善。因為CORS技術(shù)是綜合性較強的多項新技術(shù)的融合應用，國內(nèi)目前缺乏針對CORS系統(tǒng)建設使用、管理維護的完善標準和通用性規(guī)范。其次，各個地區(qū)建立的CORS系統(tǒng)相對獨立，行業(yè)間、地區(qū)間“各自為政”，存在不同程度的重復建設，資源浪費現(xiàn)象。與西方發(fā)達國家相比，很多方面亟待完善。另外，目前CORS系統(tǒng)的服務對象較單一，主要是國土、規(guī)劃和專業(yè)測量應用，其應用潛力和空間還有待進一步的拓展。

4 結(jié)束語

CORS技術(shù)在道路測量應用中克服了常規(guī)測量手段和傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺點，展現(xiàn)了良好的適用性和拓展性。CORS系統(tǒng)能便利地為我們提供海量的地理信息數(shù)據(jù)，不但可以用于科學研究、陸地測量、海洋測繪、航空航天等專業(yè)方向，還可以用于公共安全服務、商業(yè)應用，智能城市建設、災害監(jiān)測等方面。目前國內(nèi)CORS應用尚不成熟，阻力和機遇并存，需要整合優(yōu)化、規(guī)范統(tǒng)一，發(fā)揮CORS技術(shù)的最大效能。

參考文獻

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[7]CH/T2008-2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設規(guī)范[S].

作者簡介：李秀龍（1981-），男，測繪工程師，主要從事城市測量工作。endprint

2.4 線路施工放樣

傳統(tǒng)測量方法進行放樣作業(yè)須于設站可見的且有效的距離內(nèi)施測，在平坦地面較容易開展，但需頻繁遷站，特別是當放樣點較稀疏、地行復雜的情況下，單站放樣點數(shù)少，耗時耗力。CORS放樣可直接將設計坐標輸入手簿中，根據(jù)放樣程序連續(xù)放樣點位，節(jié)省人力物力，每個點位相互獨立，整體精度統(tǒng)一。

2.5 斷面測量

道路中線測量完成后，需進行縱斷面測量和橫斷面測量。斷面圖是根據(jù)斷面外業(yè)觀測資料繪制而成，非常直觀地反映了地面的起伏狀況，既是工程設計和施工中的重要資料，也是道路設計的基礎文件之一。

在道路中線放樣中，傳統(tǒng)測量方法常用全站儀進行，放樣過程中同時測定了中心樁的高程，一定程度上提高了效率，但是不可避免的受到通視情況的影響和頻繁搬站的約束。通過CORS技術(shù)，可以直接測設中心樁并同時采集樁位的斷面地形數(shù)據(jù)，通過繪圖軟件及時繪制斷面圖，實施簡單，經(jīng)濟高效。

3 應用分析

通過前文對CORS技術(shù)特點及其在道路測量的應用探討，舉一反三，CORS技術(shù)以其高精度、覆蓋廣、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟高效等優(yōu)點，可以普遍應用于其它各類測繪工程中。目前國內(nèi)各省市建立了大量的地方性CORS系統(tǒng)。例如，廣東省CORS系統(tǒng)于2007年初步建成并于2008年投入使用，為國土資源系統(tǒng)、測繪行業(yè)單位、政府職能部門和社會服務單位提供服務，主要用于基礎測繪修補測、數(shù)據(jù)更新、地籍調(diào)查測量、農(nóng)村土地登記發(fā)證、建設用地測量、農(nóng)地開發(fā)整理測量、違法用地巡查、礦山測量、地質(zhì)災害監(jiān)測和氣象監(jiān)測。從系統(tǒng)建成運行至今，穩(wěn)定的連續(xù)服務為廣東省建設發(fā)展提供了有效的支持和保障。

雖然目前國內(nèi)CORS技術(shù)應用取得了一定成效，但仍存在諸多不足。首先，CORS技術(shù)規(guī)范尚不夠統(tǒng)一、完善。因為CORS技術(shù)是綜合性較強的多項新技術(shù)的融合應用，國內(nèi)目前缺乏針對CORS系統(tǒng)建設使用、管理維護的完善標準和通用性規(guī)范。其次，各個地區(qū)建立的CORS系統(tǒng)相對獨立，行業(yè)間、地區(qū)間“各自為政”，存在不同程度的重復建設，資源浪費現(xiàn)象。與西方發(fā)達國家相比，很多方面亟待完善。另外，目前CORS系統(tǒng)的服務對象較單一，主要是國土、規(guī)劃和專業(yè)測量應用，其應用潛力和空間還有待進一步的拓展。

4 結(jié)束語

CORS技術(shù)在道路測量應用中克服了常規(guī)測量手段和傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺點，展現(xiàn)了良好的適用性和拓展性。CORS系統(tǒng)能便利地為我們提供海量的地理信息數(shù)據(jù)，不但可以用于科學研究、陸地測量、海洋測繪、航空航天等專業(yè)方向，還可以用于公共安全服務、商業(yè)應用，智能城市建設、災害監(jiān)測等方面。目前國內(nèi)CORS應用尚不成熟，阻力和機遇并存，需要整合優(yōu)化、規(guī)范統(tǒng)一，發(fā)揮CORS技術(shù)的最大效能。

參考文獻

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[5]楊光.基于CORS平臺的三維坐標在線轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].測繪通報，2008（11）.

[6]李健，呂志平，喬書波，李昌貴.大規(guī)模連續(xù)運行基準站網(wǎng)的技術(shù)體系[J].測繪通報，2009（1）.

[7]CH/T2008-2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設規(guī)范[S].

作者簡介：李秀龍（1981-），男，測繪工程師，主要從事城市測量工作。endprint