FJCORS的構(gòu)建及其在控制測(cè)量中的應(yīng)用

王燕春

（福建省測(cè)繪院，福建福州350001）

FJCORS的構(gòu)建及其在控制測(cè)量中的應(yīng)用

王燕春

（福建省測(cè)繪院，福建福州350001）

具有實(shí)時(shí)定位服務(wù)功能的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng) (CORS)是當(dāng)代GPS發(fā)展的熱點(diǎn)之一。從系統(tǒng)組成、技術(shù)指標(biāo)等方面詳細(xì)介紹了FJCORS，并給出了一種應(yīng)用FJCORS和區(qū)域大地水準(zhǔn)面新型控制測(cè)量方法。

FJCORS;控制測(cè)量;區(qū)域大地水準(zhǔn)面

RTK能實(shí)時(shí)地給出用戶所在位置的厘米級(jí)甚至更高的三維坐標(biāo)信息和精度指標(biāo)，對(duì)提高測(cè)繪成果的精度、實(shí)用性和高效性具有重要的意義，已廣泛應(yīng)用于各種工程測(cè)量。然而，RTK本身也存在一些局限性。例如，每次作業(yè)均需假設(shè)本地參考站，覆蓋范圍不夠廣泛，測(cè)量的精度受距離影響大，穩(wěn)定性和可靠性有待提高。

為了克服RTK技術(shù)上的缺陷，一種新的GPS技術(shù)--連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng) (Continuously Operating Reference Station，CORS)，在各地紛紛建立。連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng) (CORS)可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng) (LAN／WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的不同類型的 GPS觀測(cè)值 (載波相位，偽距)、各種改正數(shù)、狀態(tài)信息以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)[1-4]。與傳統(tǒng)的GPS作業(yè)相比，連續(xù)運(yùn)行參考站具有操作簡(jiǎn)便、作用范圍廣、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣、野外單機(jī)作業(yè)等眾多優(yōu)點(diǎn)。其系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK顛覆了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)模式，提高了測(cè)繪工作的效率，正逐步取代傳統(tǒng)單基站RTK技術(shù)，成為新一代GPS發(fā)展的熱點(diǎn)。

1 FJCORS簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)概述

福建省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（Fujian Continuously Operating Reference Station，F(xiàn)JCORS）是我國(guó)華東地區(qū)省級(jí)的GNSS綜合信息服務(wù)網(wǎng)，具有高精度、高時(shí)空分辨率、高效率、高覆蓋率等特點(diǎn)。作為空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的最為重要的組成部分及數(shù)字福建多種空間數(shù)據(jù)采集的基準(zhǔn)參考框架，該系統(tǒng)不僅可以向省內(nèi)測(cè)繪用戶提供高精度、連續(xù)的時(shí)間和空間基準(zhǔn)，還可為精密導(dǎo)航、精密定位、抗災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

FJCORS的系統(tǒng)建設(shè)由福建省測(cè)繪局牽頭，聯(lián)合福建省氣象局、福建省地震局等多家單位，本著因地制宜、整合資源和數(shù)據(jù)共享的原則建立。

1.2 系統(tǒng)組成

FJCORS由參考站網(wǎng)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、控制中心子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)和用戶應(yīng)用子系統(tǒng)等5個(gè)主要部分組成，各部分對(duì)應(yīng)不同功能，具體如表1所示。

表1 系統(tǒng)組成表

1.3 性能指標(biāo)

FJCORS應(yīng)具備可擴(kuò)展性(包括覆蓋范圍、服務(wù)領(lǐng)域及服務(wù)對(duì)象)、設(shè)備兼容性 (包括參考站及流動(dòng)站用戶)、前瞻性,且關(guān)鍵技術(shù)均應(yīng)能得到驗(yàn)證，遵循以下五個(gè)基本原則：①保證系統(tǒng)技術(shù)要求基礎(chǔ)上以最少的參考站實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋；②既有利于工程總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)又能分布建設(shè)；③GPS參考站網(wǎng)建站技術(shù)先進(jìn)；④系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低、可靠性高并能適應(yīng)將來(lái)需求的增長(zhǎng)；⑤統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)資源共享。該系統(tǒng)旨在面向全省多層用戶提供包括定位和導(dǎo)航，并兼顧事后精密定位等多種服務(wù)，其中事后精密定位精度水平≤5mm，垂直≤10mm為測(cè)繪、規(guī)劃、工程建設(shè)等提供強(qiáng)有力保障，其詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)如可參見(jiàn)文獻(xiàn) [5]。

2 FJCORS在控制測(cè)量中的應(yīng)用思路研究

2.1 控制測(cè)量概述

控制測(cè)量是指在數(shù)字測(cè)圖作業(yè)工程中，為確保所測(cè)地形圖能相互拼接成一個(gè)整體，依據(jù)測(cè)圖所需精度，測(cè)定一系列控制點(diǎn)，建立起測(cè)量控制網(wǎng)，作為各種測(cè)量的基礎(chǔ)，包含平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。按照常規(guī)的做法是遵循從整體到局部、分級(jí)布網(wǎng)的原則,即先布設(shè)能控制整個(gè)測(cè)區(qū)的首級(jí)網(wǎng),然后再布設(shè)一、二級(jí)導(dǎo)線控制網(wǎng),最后布設(shè)應(yīng)用于碎部測(cè)量的一、二級(jí)圖根控制。

控制測(cè)量經(jīng)歷了從三角測(cè)量到導(dǎo)線測(cè)量的過(guò)程。常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量具有一些局限：①要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)；②測(cè)量成果的精度需經(jīng)內(nèi)業(yè)處理后獲得。GPS用于控制測(cè)量時(shí)無(wú)需點(diǎn)間通視，但仍無(wú)法實(shí)時(shí)獲得測(cè)量成果的精度，不適合實(shí)時(shí)定位。RTK實(shí)時(shí)地給出用戶所在位置的厘米級(jí)甚至更高的三維坐標(biāo)信息和精度指標(biāo)，近年來(lái)得到一定的發(fā)展，但是由于受信號(hào)等本身局限性的影響，往往只能在少數(shù)寬闊區(qū)域應(yīng)用。CORS在很大程度上得到完善，具有無(wú)以倫比的優(yōu)越性。

2.2 應(yīng)用FJCORS的控制測(cè)量方法

FJCORS是借鑒廣域差分GPS和具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局域差分GPS中的基本原理和方法,在某一區(qū)域內(nèi)稀疏地、較均勻地布設(shè)多個(gè) (一般為3個(gè)或3個(gè)以上)基準(zhǔn)站,構(gòu)成一個(gè)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng),對(duì)該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋,并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn),消除或削弱各種誤差的影響,計(jì)算和發(fā)播GPS改正信息。由于融合基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù),生成與流動(dòng)站上真實(shí)誤差較為相近的誤差改正數(shù),可以很好地消除或削弱網(wǎng)絡(luò)RTK中空間相關(guān)誤差的影響。該系統(tǒng)是全年365 d、24 h連續(xù)運(yùn)行的GNSS觀測(cè)系統(tǒng)，能夠全天候地進(jìn)行控制測(cè)量，全面取代常規(guī)大地測(cè)量控制網(wǎng)。因此，應(yīng)用FJCORS用于控制測(cè)量時(shí)，平面精度降可以很好滿足要求。但是所測(cè)高程為測(cè)站相對(duì)于 WGS-84橢球面的大地高，而我國(guó)所采用的高程系統(tǒng)是相對(duì)于似大地水準(zhǔn)面的正常高系統(tǒng)。兩者之間存在高程異常，如圖1所示。

Hr-地表面到似大地水準(zhǔn)面的距離，即正常高，H84-地表面到 WS-84參考橢球面的距離，即大地高，-似大地水準(zhǔn)面與 WGS-84參考橢球面間的距離，即高程異常。

圖1 大地高與正常高

顯然，高程精度將成為利用FJCORS進(jìn)行控制測(cè)量的瓶頸。考慮到我國(guó)區(qū)域大地水準(zhǔn)面的不斷完善這一有利條件，本文建議采用它精化FJCORS用于控制測(cè)量所得的高程成果，提高精度以更好滿足控制測(cè)量的精度要求。

2.3 應(yīng)用FJCORS實(shí)現(xiàn)控制測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)測(cè)繪都離不開(kāi)大量野外測(cè)量標(biāo)志，因而測(cè)量標(biāo)志管理長(zhǎng)期以來(lái)是測(cè)繪管理工作的基本內(nèi)容，耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。應(yīng)用FJCORS和區(qū)域大地水準(zhǔn)面實(shí)現(xiàn)控制測(cè)量的方法，將徹底改變福建控制測(cè)量作業(yè)模式，用戶只要攜帶一臺(tái) GNSS接收機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立與CORS系統(tǒng)之間的聯(lián)系，就可以控制測(cè)量，無(wú)須依賴大量野外測(cè)量標(biāo)志。屆時(shí)，測(cè)量標(biāo)志管理重點(diǎn)放在幾個(gè)CORS系統(tǒng)站點(diǎn)上。

FJCORS為城市測(cè)繪工作提供了一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，能夠從根本上解決不同行業(yè)、不同部門之間控制測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)的差異問(wèn)題，服務(wù)范圍得到了極大擴(kuò)展；FJCORS采用連續(xù)基站，可以全天候進(jìn)行控制測(cè)量；用戶不需架設(shè)參考站，真正實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)，減少了費(fèi)用；擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，消除或削弱各種系統(tǒng)誤差的影響，確保了控制測(cè)量的精度和可靠性；使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式，減少了噪聲干擾；提供遠(yuǎn)程Internet服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，加快了控制測(cè)量成果的服務(wù)進(jìn)程。

另外，該方法可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)布設(shè)控制點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)的分級(jí)布設(shè)，大大提高了布點(diǎn)的靈活度；采用大地水準(zhǔn)精化技術(shù)把大地高轉(zhuǎn)換成正常高，可以實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)高程精度符合規(guī)范要求，又避免了在測(cè)區(qū)跨度大的情況下徒步水準(zhǔn)測(cè)量的繁重工作量。

3 結(jié)語(yǔ)

FJCORS現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試階段，向福建動(dòng)態(tài)大地信息網(wǎng)絡(luò)的形成、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)化的城市大地測(cè)量邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。系統(tǒng)采用新的GPS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),集成化程度高,流動(dòng)站操作簡(jiǎn)單、實(shí)用。FCCORS的建立，將給測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)革命性的變化，加快數(shù)字城市、數(shù)字區(qū)域的實(shí)施，為海峽西岸經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

文中闡述了一種應(yīng)用FJCORS的新型控制測(cè)量方法。針對(duì)高程參考平面的不同，建議采用區(qū)域大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)將大地高轉(zhuǎn)換為正常高，解決高程精度的瓶頸?？傊疚慕o出了一種顛覆傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法新思路。隨著FJCORS的不斷完善和投入使用，基于FJCORS和區(qū)域大地水準(zhǔn)面的控制方法在未來(lái)將會(huì)在實(shí)踐上不斷推廣、普及。

[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(3):259-264

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[3] 過(guò)靜珺,王麗,張鵬.國(guó)內(nèi)外連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)新進(jìn)展和應(yīng)用展望[J].全球定位系統(tǒng)，2008(1):1-10

[4] 吳俐民,陳云波,丁仁軍.昆明市連續(xù)運(yùn)行GPS參考站系統(tǒng)的研究及建設(shè)[J].測(cè)繪科學(xué)，2006，31(3)：47-49

[5] 林泉.福建連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)原則與關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2009(4):79-81

[6] 張帆.FJCORS參考站的選址與試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析[J].地理空間信息，2009(3):74-76

[7] 嚴(yán)小平,李江衛(wèi),夏傳義.應(yīng)用WHCORS實(shí)施GPS高程測(cè)量的方法探討[J].城市勘測(cè)，2009(5):55-57

Construction of FJCORS and Its Application in Control Survey

by WANG Yanchun

Continuous Operational Reference System(CORS),which can provide real time positioning service,isone of hot spots about contemporary GPS development.Fujian Continuous Operational Reference System is illustrated in detail from the system composition and the technical indexes. A new control survey method based on FJCORS and Local Geoid is provided.

FJCORS;Control survey;Local Geoid

2010-12-21

P228.42

B

1672-4623(2011)06-0029-02

王燕春，工程師，主要從事工程測(cè)量和控制測(cè)量等工作。