CORS在山東沂源儒林河初設(shè)中的應(yīng)用及思考

崔居峰，張 盼，謝 振

（山東省淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，255020，淄博）

一、問題的提出

山東省“衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)（CORS）”是全省范圍內(nèi)基于網(wǎng)絡(luò)通信條件下的大區(qū)域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)定位參考站系統(tǒng)。各參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測(cè)，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心首先對(duì)各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，然后對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，實(shí)時(shí)估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng) （電離層、對(duì)流層、衛(wèi)星軌道誤差）獲得本區(qū)域的誤差改正模型。通過無線電傳輸設(shè)備把改正數(shù)據(jù)傳給流動(dòng)站，根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算，并顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度。山東省CORS擁有101個(gè)永久性參考站，其中淄博市轄區(qū)內(nèi)有12個(gè)，包括張店區(qū)1個(gè)、桓臺(tái)縣1個(gè)、臨淄區(qū)2個(gè)、周村區(qū)1個(gè)、博山區(qū)1個(gè)、沂源縣4個(gè)、高青縣2個(gè)，各參考站均勻分布，經(jīng)過一年的實(shí)際應(yīng)用，能夠在全市范圍內(nèi)滿足水利工程測(cè)量要求。

二、CORS在儒林河工程中的應(yīng)用

山東省CORS設(shè)計(jì)精度為：平面3 cm，高程5 cm；系統(tǒng)檢測(cè)后的結(jié)論為：平面精度優(yōu)于2 cm，高程精度優(yōu)于3 cm，符合我國(guó)《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》1∶1 000 及 1∶2 000 比例尺測(cè)圖的要求。其利用上，一方面，外業(yè)采集數(shù)據(jù)僅需要一臺(tái)流動(dòng)站工作即可，節(jié)約了人力物力；另一方面，用戶不需要布設(shè)控制網(wǎng)，開機(jī)即可采集數(shù)據(jù)，可以節(jié)約大量的時(shí)間，測(cè)量誤差也在可控范圍之內(nèi)且誤差分布均勻，不存在誤差積累。但是在水利工程應(yīng)用中，測(cè)區(qū)地貌復(fù)雜，需要采集大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，當(dāng)河道范圍內(nèi)樹林遮擋嚴(yán)重、電離層活動(dòng)活躍時(shí)，CORS系統(tǒng)難以全面應(yīng)用于水利工程測(cè)量。

經(jīng)過長(zhǎng)期的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）與 CORS作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)，得到表1數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，RTK測(cè)量精度穩(wěn)定，求解固定解所需時(shí)間短；CORS受環(huán)境影響大，且對(duì)電離層活動(dòng)敏感 （儒林河測(cè)量期間上午作業(yè)時(shí)段稍有遮擋便無法求得固定解）。

儒林河項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)涉及河道長(zhǎng)度7 km，河道范圍內(nèi)樹林茂密，兩岸多為村莊，建筑物、公共設(shè)施數(shù)量多，在工期一定的情況下，CORS無法按期完成任務(wù)。如果采用RTK或者全站儀測(cè)量的方式，則需要布設(shè)控制網(wǎng)，求解測(cè)區(qū)內(nèi)的參數(shù)和布設(shè)圖根點(diǎn)，而設(shè)計(jì)院資料室所存現(xiàn)有控制點(diǎn)資料不足以滿足儒林河布控的數(shù)量，向國(guó)土部門購買控制點(diǎn)則需要一定的審批時(shí)間，勢(shì)必延誤工期。

本工程最終采用了使用CORS單點(diǎn)多歷元測(cè)量的方法布設(shè)控制點(diǎn)，在觀測(cè)條件好的部位布設(shè)控制點(diǎn)，利用CORS每個(gè)控制點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)20 min，得到E級(jí)GPS網(wǎng)，并同期觀測(cè)資料室所存控制點(diǎn)作為校核。經(jīng)校核，該方法完全符合規(guī)范精度要求。

通過試驗(yàn)，CORS測(cè)量控制點(diǎn)精度在連續(xù)觀測(cè)10～15 min時(shí)誤差得到很好的收斂。圖 1為 D11、D1、xh-1三個(gè)點(diǎn)的收斂曲線圖。

使用CORS布設(shè)的控制點(diǎn)求解測(cè)區(qū)范圍的參數(shù)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足RTK技術(shù)規(guī)范要求，利用CORS布設(shè)的控制點(diǎn)完全可以用來求解RTK測(cè)量所需的參數(shù)，合格率達(dá)到95%。

三、思 考

①儒林河測(cè)量中未能全程采用CORS采集數(shù)據(jù)，但是通過CORS布設(shè)控制點(diǎn)、RTK求解參數(shù)、檢核碎部點(diǎn)的方法，可使工程縮短傳統(tǒng)方式布設(shè)控制點(diǎn)所占用的工期，為工程爭(zhēng)取了近一周的工期時(shí)間。

②雖然利用CORS解決了控制點(diǎn)問題，但是并沒有從根本上讓CORS用戶免除布設(shè)控制點(diǎn)。究其根本，因?yàn)镃ORS解算中需要綜合考慮各參考站的電離層誤差。本工程測(cè)量時(shí)間為2012年4月，根據(jù)電離層TEC報(bào)告顯示， 測(cè)量期間 2：00—13：00為電離層活躍時(shí)間段，電離層的影響由于距離增大而增強(qiáng)，造成多個(gè)長(zhǎng)距離的參考站與移動(dòng)站解算時(shí)電離層誤差不能很好地抵消，求得固定解的時(shí)間就會(huì)增加，甚至難以求得固定解。而RTK測(cè)量中，對(duì)遮擋的敏感程度沒有CORS高，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站是1+1的關(guān)系，電離層誤差能夠在差分解算中得到很好的抵消，所以在有遮擋的條件下也能求得固定解。

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③綜合CORS與RTK各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要解決電離層誤差問題，一方面要通過電離層誤差模型計(jì)算，另一方面要通過差分解算，CORS必將在這方面有大的發(fā)展，將各參考站聯(lián)合解算與碎部測(cè)量使用單基站解算結(jié)合起來，既能保證測(cè)量精度，又能提高數(shù)據(jù)采集速度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力。解決這個(gè)問題，CORS用戶可以真正免于布設(shè)控制點(diǎn)，全程利用CORS采集數(shù)據(jù)，在不減慢碎部點(diǎn)采集速度的情況下，將控制網(wǎng)布設(shè)的時(shí)間縮短為零，那么，CORS就能在水利工程中替代傳統(tǒng)的RTK測(cè)量方式，從而進(jìn)一步節(jié)約人力物力和縮短工期，提高測(cè)繪信息技術(shù)對(duì)突發(fā)水利事件如防汛減災(zāi)方面的應(yīng)對(duì)能力，在水利工程建設(shè)中發(fā)揮更重要的作用。