SDCORS在礦區(qū)大比例尺地形圖更新中的應(yīng)用

姚文舉

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

SDCORS在礦區(qū)大比例尺地形圖更新中的應(yīng)用

姚文舉*

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州272100）

大比例尺地形圖作為礦山測量的基礎(chǔ)地理信息資料，包含礦區(qū)地表構(gòu)建物、地形起伏特征等相關(guān)信息，關(guān)系到礦山生產(chǎn)的科學(xué)決策與安全運營。然而在礦區(qū)地形圖更新中，若以航空攝影測量、平板繪圖、全站儀數(shù)據(jù)采集等方式進行，則因?qū)θ斯?、設(shè)備的要求較高，造成施測成本較大。以CORS技術(shù)在礦山大比例尺地形圖更新中的應(yīng)用為例，闡述其測繪作業(yè)模式與施測流程，并對其點位測量精度進行了統(tǒng)計分析。

SDCORS；地形圖更新；RTK圖根控制；精度統(tǒng)計

伴隨礦山開采與地表建設(shè)的推進，大比例地形圖，作為客觀反映礦區(qū)現(xiàn)狀地物分布的基礎(chǔ)資料，須進行不定期修測、重測。傳統(tǒng)地形更新中，多采用平板測圖或大區(qū)域航測方式進行，作業(yè)強度與成本相對較高，不利于小區(qū)域礦區(qū)地形資料的快速更新；伴隨光電測繪與衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，全站儀與GPS-RTK設(shè)備以其快速高效的三維坐標采集模式，被廣泛應(yīng)用于地形圖測繪之中，而CORS技術(shù)的發(fā)展，進一步推動了RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在工程測繪中的應(yīng)用。

1　全站儀地形測繪

作為光電測繪技術(shù)的代表，外業(yè)測量時電子全站儀利用測距與測角系統(tǒng)，配合反射棱鏡，可直接獲取目標點位的三維坐標，并存儲在儀器內(nèi)存中；內(nèi)業(yè)繪圖時，經(jīng)RS232/USB通訊端口，計算機讀取全站儀內(nèi)存的測量數(shù)據(jù)文件，由繪圖人員利用基于CAD平臺開發(fā)的軟件，人機交互全數(shù)字化成圖。

碎部坐標采集時，全站儀需架設(shè)在坐標已知的控制點上，經(jīng)過后視定向后，然后在通視范圍內(nèi)對測區(qū)進行地形測繪。盡管其測量誤差與定向、對中、觀測和棱鏡等因素有關(guān)，但因光電測距、測角精度較高，故目標點位坐標精度良好，其相對于臨近圖根點中誤差如公式（1）所示：

除通視條件要求與控制點布設(shè)相對復(fù)雜外，全站儀測量一般由觀測人員、司鏡人員與現(xiàn)場繪圖人員等構(gòu)成，人力成本較大，故多用于建筑密集區(qū)的地形測繪。

2　SDCORS簡介

CORS系統(tǒng)中利用連續(xù)運行的GNSS參考站，通過觀測與接收衛(wèi)星星歷與電離層、對流層等相關(guān)數(shù)據(jù)，并將采集到的觀測信息傳輸至CORS主控中心，然后經(jīng)標數(shù)據(jù)準化預(yù)處理，進行觀測信息的模型構(gòu)建與差分修正信息數(shù)學(xué)解算，最后借助數(shù)字無線通訊系統(tǒng)，向VPN認證后的移動站終端提供RTD/RTK服務(wù)，實現(xiàn)待定點三維信息的實時、高精采集；根據(jù)測繪作業(yè)模式的差異，可以利用Internet站點向入網(wǎng)用戶，提供精密星歷下載、坐標轉(zhuǎn)換等綜合定位服務(wù)，實現(xiàn)高等級基線的靜態(tài)解算。

山東省衛(wèi)星連續(xù)運行參考站定位服務(wù)系統(tǒng)（SDCORS）融合了GNSS定位、數(shù)字無線通訊、基準站網(wǎng)聯(lián)合觀測等技術(shù)，克服了傳統(tǒng)GPS-RTK受臨時基準站定位間距與誤差擴散的限制，提升了RTK測繪的整體精度與內(nèi)外符合度，實現(xiàn)了區(qū)域差分定位的無縫覆蓋；同時利用統(tǒng)一的測繪框架基準，減弱了行業(yè)內(nèi)或地方間的坐標體系統(tǒng)異化影響，有助于優(yōu)化差分定位服務(wù)資源與設(shè)施的綜合利用，提升數(shù)據(jù)信息共享的程度。

3　CORS在礦區(qū)地形圖更新中的應(yīng)用與精度分析

下面以某礦區(qū)大比例尺地形圖更新為例，闡述SDCORS系統(tǒng)下的地形圖更新測繪作業(yè)模式，并根據(jù)全站儀導(dǎo)線測量的成果對比，分析SDCORS-RTK測量的精度與可靠性。

本礦區(qū)原1∶1000地形圖資料測繪時間為2011年，現(xiàn)擬對變化較大的兩測區(qū)進行修測更新。經(jīng)實地勘察，本更新項目可以劃分為建筑密集區(qū)與空曠區(qū)，由于待更新測區(qū)分布相對分散、地表構(gòu)筑物存在差異，因此擬在建筑密集區(qū)采用SDCORS-RTK布設(shè)圖根點，連續(xù)采集3次觀測數(shù)據(jù)，每段時長30s，求其均值作為圖根點坐標，然后聯(lián)合全站儀完成該測區(qū)的采集工作；在空曠區(qū)則直接采用SDCORS-RTK實時采集碎部點三維坐標。

在坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求解時，以布設(shè)于礦區(qū)周邊的5個高等級控制點為基準，通過點校正的方式，計算WGS-84坐標系向礦區(qū)坐標系間的轉(zhuǎn)換七參數(shù)（3平移、3旋轉(zhuǎn)和1尺度參數(shù)）。求取七參數(shù)后，到已知控制點進行七參數(shù)精度檢核，滿足要求后方可開始測量工作。

為分析SDCORS-RTK的圖根控制與碎部測量精度，工程中利用全站儀一級導(dǎo)線與重復(fù)點測繪的形式，對SDCORS-RTK地物測量邊長與坐標進行檢核。邊長檢核時，選取TGD02-TGD03、TGD05-TGD06和SSD02-SSD03作為檢核基線，對點位基線進行邊長校核，其精度統(tǒng)計如表1所示。

表1　圖根點平距邊長測量較差精度統(tǒng)計表

經(jīng)實際工程檢核，SDCORS-RTK測量與常規(guī)解析測繪方法的邊長量測成果在3cm以下，測量成果誤差均勻、相互獨立，內(nèi)外符合精度可靠統(tǒng)一。

二者圖根點與重復(fù)點坐標較差統(tǒng)計情況，如表2所示。

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可發(fā)現(xiàn)SDCORS-RTK測量的整體精度良好，誤差分布相對統(tǒng)一，其中平面坐標精度在2cm以下，高程3cm以內(nèi)；從圖根點與碎部重合點的數(shù)據(jù)來看，隨點位觀測次數(shù)增加與時段的延長，圖根點精度略優(yōu)于碎部點的成果精度，滿足《工程測量規(guī)范》的精度要求。

表2　SDCORS-RTK與全站儀測量的坐標較差統(tǒng)計表

4　結(jié)語

相對于傳統(tǒng)GPS-RTK測量，SDCORS系統(tǒng)下的RTK觀測，無需架設(shè)臨時參考站，降低了測繪外業(yè)的人力成本，突破了作業(yè)半徑受電臺信號播發(fā)的制約，克服了與距離相關(guān)的殘差限制；相對于光電測繪儀器，無需要求控制點間通視，SDCORS模式下通過VRS或FKP技術(shù)，即可實現(xiàn)單機模式下的高精、快速、實時定位。

將SDCORS技術(shù)應(yīng)用于礦區(qū)地形圖更新時，應(yīng)盡量選取覆蓋測區(qū)周邊的高等級控制網(wǎng)點，求解均一、精準的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，在測繪精度滿足要求的情況下，可通過快速靜態(tài)越級布網(wǎng)，甚至采取碎部RTK實時測量、RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)的模式，提高礦山測量的作業(yè)效率，提升礦山建設(shè)的數(shù)字化程度。

［1］王建忠，王玉龍，李錦.GPS RTK技術(shù)在土地測量中的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2014（4）：154-156.

［2］李天文.GPS測量原理及應(yīng)用［M］.科學(xué)出版社，2007.

［3］黨紅蔻，李德明，張偉.CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用［J］.淮海工學(xué)院學(xué)報，2011，20（S1）：32-33.

［4］鄧勇.GPS結(jié)合CORS技術(shù)在探礦區(qū)控制測量中的應(yīng)用［J］.礦山測量，2013，2（1）：36-38.

［5］魏善明，袁國霞，裴樹霞，等.SDCORS在濟西水源地水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用［J］.山東國土資源，2014（1）：55-57.

［6］張海平，高士民，周長志，等.SDCORS系統(tǒng)測試與技術(shù)性能分析［J］.全球定位系統(tǒng)，2013（3）：61-64，83.

P283

B

1004-5716（2016）08-0127-02

2015-07-27

2015-07-28

姚文舉（1978-），男（漢族），寧夏固原人，工程師，現(xiàn)從事工程測量、地質(zhì)測繪及測繪技術(shù)管理工作。