GPS-RTK與CORS技術在地形圖測量中的應用及效果對比

程 宇

廊坊市水利勘察規(guī)劃設計院，河北 廊坊 065000

1 概述

GPS定位技術近年來的發(fā)展主要集中在實時動態(tài)定位測量上，高精度的實時動態(tài)差分RTK（Real Time Kinematic）技術已廣泛應用于各部門的測繪行業(yè)中。特別是隨著一種新的RTK技術，“CORS”（連續(xù)運行參考站）的日益成熟和普及，其在測量工作中的優(yōu)勢將愈發(fā)顯現(xiàn)。在此，筆者將CORS RTK技術在地形圖測繪中應用的一些體會和方法加以總結(jié)。

2 GPS—RTK 與CORS工作原理

GPS-RTK系統(tǒng)由3個主要部分組成：空間部分（衛(wèi)星）、地面控制部分、用戶部分。實時動態(tài)RTK測量系統(tǒng)是GPS測量技術與數(shù)據(jù)傳輸技術相結(jié)合而構成的組合系統(tǒng)。它是將基準站（固定的GPS接收機）上觀測的載波信號、測站數(shù)據(jù)通過電臺或公眾移動通訊網(wǎng)（CSM GPRS CDMA）傳輸給流動站（運動中的GPS接收機），流動站將基準站傳來的載波觀測信號與流動站本身觀測的載波觀測信號進行實時精密差分處理。事先輸入相應的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)和投影參數(shù)，即可實時得到精度達2cm～3cm的三維坐標。

“CORS”是一種新的測量方法，新的RTK技術。在不具備建立大范圍“CORS”網(wǎng)絡的條件下，一個CORS站的覆蓋半徑就可達60km以上。其系統(tǒng)由參考站系統(tǒng)、系統(tǒng)控制中心系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)及用戶應用系統(tǒng)組成。利用GPS差分定位技術，獲取實時差分定位解，利用公眾移動通訊網(wǎng)（CSM GPRS CDMA等）傳輸和接收CORS信息。配置一臺雙頻GPS衛(wèi)星定位接收機，就可以進行測圖工作了。其實時得到的三維坐標精度可達2cm。

3 GPS-RTK 與CORS技術測圖作業(yè)實施步驟

3.1 采用基準站（GPS-RTK）方式

1）將RTK基準站安置在測區(qū)內(nèi)地勢較高、周圍無障礙物、遠離高壓線、通訊塔等無線電干擾源的地點；

2）用RTK電子手簿啟動基準站。如采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸方式，可將基準站設置成自啟動模式。實際操作中只需開啟基準站接收機，相關指示燈閃爍即可；

3）在RTK電子手簿中調(diào)出設置好（以校點）的相關文件，啟動移動站接收機。首先測量已知點后重設當?shù)刈鴺?。在已知點校核無誤后，手簿頁面中顯示固定即可開始測量。

3.2 采用CORS（連續(xù)運行參考站方式）

采用CORS系統(tǒng)，就不需要架設基準站了，只需一臺雙頻GPS衛(wèi)星定位接收機作為流動站進行測量工作。

1）設置好配置集，將GPS接收機設定在流動工作狀態(tài)下；

2）得到流動導航解后，打開CORS信息接收機；

3）登陸CORS信息系統(tǒng)平臺，接受來自CORS系統(tǒng)基站的實時差分信息。手簿頁面中顯示固定后即可開始測量。

4 優(yōu)勢對比

通過實踐，CORS與傳統(tǒng)GPS-RTK相比具有以下優(yōu)勢：

1）覆蓋范圍廣。單個CORS（連續(xù)運行參考站）站的覆蓋半徑就可達60km以上；

2）可連續(xù)工作。系統(tǒng)可以提供365d×24h不間斷服務；

3）應用方便。用戶只需具備終端設備，不需要考慮差分以及插分站質(zhì)量，且主要通信手段連接安裝方便；

4）作業(yè)精度有保證。使用連續(xù)運行參考站，可以避免臨時基站選站不當而引入的起算偏差；

5）分工明確，減輕了作業(yè)負擔。外業(yè)人員可以把精力更多的投入到專業(yè)工作中；

6）節(jié)省資源。節(jié)約了工作成本，減少了區(qū)域電磁污染。

CORS作為高精度的RTK作業(yè)方式，在得到實時解的情況下平面和高程精度均能達到2cm，完全能滿足不同比例尺的地形圖測量要求。

5 CORS存在不足

通過實際應用發(fā)現(xiàn)，CORS雖然與傳統(tǒng)RTK技術相比有較大優(yōu)勢，但也存在一些不足，由于CORS系統(tǒng)參考站的差分信息是通過電信網(wǎng)絡傳輸?shù)搅鲃诱镜腃ORS信息接收器中，因此，在山區(qū)、城鎮(zhèn)和林木茂密等有大面積障礙的區(qū)域，有可能接收不到CORS系統(tǒng)的實時差分信息。當然在CORS覆蓋范圍之外更無法作業(yè)。

以上這些不足還需進一步改善，目前只能運用自備電臺的RTK和傳統(tǒng)測量方法解決。

6 RTK測圖注意事項

1）由于GPS定位測得的每點大地高H是以WGS84橢球的橢球面為基準面。而我國現(xiàn)在采用的正常高程系統(tǒng)，是以似大地水準面為基準面。兩個基準面之間差異就是高程異常。在開始測量前，必須求出WGS-84參考橢球與高程基準面（似大地水準面）之間的異常差值。小面積測圖只需使用2-4個點來計算校正就可以了。如果測區(qū)面積較大，則需要建立和使用KTD文件，測量前用多點高程進行擬合處理；

2）實際作業(yè)中，應根據(jù)衛(wèi)星工作情況合理確定測量時間（如利用衛(wèi)星和通訊信號好的時段抓緊測量障礙物多的測區(qū)），確保工作順利進行；

3）RTK坐標數(shù)據(jù)采樣時，其整周模糊度必須是窄帶固定解，浮動解時不能采樣；

4）在外業(yè)測量時，如采用CORS站系統(tǒng)，接收機開機后長時間不能登陸CORS網(wǎng)絡，可先關機重新連接登陸CORS網(wǎng)絡，如一直沒有CORS基站信號，要和CORS控制中心聯(lián)系；

5）CORS控制中心要設專用電腦設備，不可兼作它用；

6） 在地形圖測繪中，如遇到茂密高大的樹木、農(nóng)作物時，要采取加長測桿高度的方法，如使用電臺通訊還可調(diào)整電臺信號強度以更好地提高RTK的接收效果。必要時可采取與全站儀常規(guī)測量相結(jié)合的方式，這樣既能保證測量效率，又可以保證測量精度。

7 結(jié)論

GPS-RTK測量技術具有巨大優(yōu)勢，CORS技術是在其基礎之上的又一次飛躍。相信隨著GPS技術不斷發(fā)展，連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（CORS）等技術不斷完善，諸如網(wǎng)絡覆蓋范圍有限、各部門資源有待整合共享、遇障礙物失鎖、信號較弱時出現(xiàn)粗差、存在測量盲區(qū)等缺陷會逐漸得到解決。測繪實踐中，我們應根據(jù)其特點揚長避短以獲得更高的工作效率。

[1]GB50026-93工程測量規(guī)范[S].

[2]SL52-93水利水電工程施工測量規(guī)范[S].

[3]趙澤平.建筑施工測量[M].河南：黃河水利出版社，2005.

[4]李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[[M].武漢大學出版社，2005，3.