GPS CORS技術(shù)在地下管線區(qū)域控制測量中的應用探討

李 鑫，景 浩

(沈陽地球物理勘察院，遼寧沈陽110121)

一、引 言

GPS-RTK系統(tǒng)是由用戶部分、地面控制部分和空間部分組成。它是通過公共通訊網(wǎng)絡或者電臺，把基準站觀測的數(shù)據(jù)和載波信號傳輸?shù)搅鲃诱?，然后再?jīng)流動站把自身接收的觀測數(shù)據(jù)以及投影參數(shù)等和基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行差分處理得到精確坐標數(shù)據(jù)。但是GPS-RTK的測量模式必須是建立在測區(qū)內(nèi)有高等級的控制點的基礎上，通過頻繁假設基準站逐步發(fā)展下一級控制點，從而完成整個測區(qū)的測量工作。

CORS是一種新的RTK技術(shù)，單個CORS基準站的測量覆蓋半徑就可達到50 km。其系統(tǒng)包括用戶應用系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)處理中心、用戶通訊、系統(tǒng)控制以及參考站構(gòu)成。通過移動通訊系統(tǒng)進行信息傳輸，進行實時差分定位。應用單臺GPS接收機就可以進行測繪工作，并且無誤差來的累積。相比原始的測量方法，CORS(連續(xù)運行參考站)系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢:①改進了初始化時間，擴大了工作半徑;②使用方便，提高了工作效率;③完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測，消除了周跳和系統(tǒng)誤差，增加了作業(yè)的可靠度;④無需假設基準站，節(jié)約時間，減少儀器設備投入;⑤提供遠程服務，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享;⑥擴大了應用范圍和應用領域;⑦方便了城市規(guī)劃和城市建設。

二、技術(shù)要求

按城市地下管線測量技術(shù)要求，城市地下管線探測的精度應符合下列規(guī)定:地下管線點的測量精度平面位置中誤差mS不得大于±5 cm(相對于鄰近控制點)高程測量中誤差mh不得大±3 cm，(相對于鄰近控制點)。

地下管線圖測繪精度:地下管線與鄰近的建筑物、相鄰管線以及規(guī)劃道路中心線的間距中誤差mc不得大于圖上±0.5 mm。

三、施測方法

按照《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》和《全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范》的要求進行。

應用天寶GPS-SPS881進行施測，儀器經(jīng)遼寧省測繪儀器計量站監(jiān)測，符合精度要求。

1.收集原有測繪資料

本次測繪原始資料即控制點資料完全有大慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃局提供，共計10個不同等級控制點，經(jīng)調(diào)查有6個控制點保存完好。

2.選點、布點

選點人員應充分了解和研究測區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點等情況。

點位基本要求:

1)周圍應便于安置接收設備和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15°;

2)遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、電臺、微波站等)，其距離不小于200 m，遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于50 m;

3)附近不應有強烈反射衛(wèi)星信號的物件(如大型建筑物等);

4)交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測;

5)地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存;

6)充分利用符合要求的舊有控制點;

7)選站時應盡可能使測站附近的小環(huán)境(地形、地貌、植被等)與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。

點位布設采用定制的長度7.5 cm，帶有直徑1.5 cm釘帽的鋼釘，釘帽上刻有十字，應用電轉(zhuǎn)、錘子釘在易于保存的地點，點位用噴漆注記，并在附近醒目地點書寫點號，并作好點之記。

四、儀器準備及外業(yè)觀測

1.RTK測量準備

1)全面檢查，GPS接收機全面檢驗包括:一般檢視、通電檢驗、試測檢驗。

2)RTK測量時應視測量目的、要求精度、衛(wèi)星狀況、接收機類型、測區(qū)已有控制點情況及作業(yè)效率等因素綜合考慮，按照優(yōu)化設計原則進行作業(yè)。

3)為了檢驗當前站RTK作業(yè)的正確性，必須檢查一點以上的已知控制點，或已知任意地物點、地形點，當檢核在設計限差要求范圍內(nèi)時，方可開始RTK測量。

2.作業(yè)要求

RTK作業(yè)應盡量在天氣良好的狀況下作業(yè)，要盡量避免雷雨天氣。夜間作業(yè)精度一般優(yōu)于白天。

表1 RTK觀測的基本條件要求

1)架設腳架作業(yè)，當高度不同時，應修高度值。2)開機后經(jīng)檢驗有關(guān)指示燈與儀表顯示正常后，方可進行自測試并輸入測站號(測點號)、儀器高等信息。

3)接收機啟動后，觀測員可使用專用功能鍵盤和選擇菜單，查看測站信息接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、衛(wèi)星健康狀況、各衛(wèi)星信噪比、相位測量殘差實時定位的結(jié)果及收斂值、存儲介質(zhì)記錄和電源情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預料情況，并及時作出相應處理。

4)不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺，10 m內(nèi)使用對講機。

5)天氣太冷時，接收機應適當保暖;天氣太熱時，接收機應避免陽光直接照曬，確保接收機正常工作。

6)在流動站作業(yè)時，接收機天線姿態(tài)要盡量保持垂直(流動桿放穩(wěn)、放直)。一定的斜傾度，將會產(chǎn)生很大的點位偏移誤差。如當天線高2 m，傾斜10°時，定位精度可影響 3.47cm。

ΔS=20sin 10=3.47cm

7)RTK觀測時要保持坐標收斂值小于5 cm。

8)RTK測量主要有儀器誤差、軟件解算誤差、對中(對點)誤差、基站坐標傳算誤差、不同時刻衛(wèi)星狀態(tài)和觀測條件引起的誤差等。在觀測過程中要注意采取一定的措施克服上述誤差。

經(jīng)過布點和測量，一共測設551個圖根點。

五、控制測量檢查

對探測圖根控制測量的檢查我們采用拓普康全站儀進行的。在一個圖根點上架設儀器，觀測另一個圖根點，直接觀測距離及高差，與兩個圖根點的反算距離和高差進行比較。觀測中對全站儀嚴格按照儀器的要求進行對中及正平，用鋼尺量測儀器高，讀數(shù)至毫米;觀測的棱鏡架設在三角架上，并對棱鏡進行對中正平，用鋼尺量棱鏡高，讀數(shù)至毫米。經(jīng)檢查如表2(由于涉及數(shù)據(jù)較多，本文中僅用試驗區(qū)檢查數(shù)據(jù)進行說明)。

表2 大慶市地下管網(wǎng)普查探測及監(jiān)理工程質(zhì)量檢查-控制檢查表

續(xù)表2

表中邊長相對誤差最大值為1/7990，高程相對誤差最大值為15 mm。

最后，對551個圖根點中的180對兩兩通視的圖根點進行了距離和高差檢查，檢查情況:檢查結(jié)束后，對距離和高差進行了中誤差的計算;邊長最大相對誤差1/6783;點位中誤差為±0.85 cm;高差中誤差為±0.58 cm。根據(jù)以上檢查結(jié)果，說明本測區(qū)圖根控制質(zhì)量合格。

六、小 結(jié)

GPS-RTK技術(shù)測量精度高，可以達到厘米級精度，并且不累計傳遞誤差，觀測時間短并可實時提供三維坐標，完全可以滿足地下管線點測量精度，同時，操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節(jié)約了時間，提高了經(jīng)濟效率。近年來，各種用途的連續(xù)運行和參考站系統(tǒng)(CORS)的相繼建成，在國內(nèi)個城市發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了由多基站構(gòu)成的網(wǎng)絡RTK，解決了常規(guī)RTK的局限性問題;另外，區(qū)域大地水準面的精化，較好的解決GPS高程轉(zhuǎn)換問題。同時一些中小城市也越來越重視基礎測繪工作，隨著測繪科技的發(fā)展，GPS-CORS將得到更廣泛的應用。

［1］中國國家標準管理委員會.GB_T 18314—2001全球定位系統(tǒng) GPS測量規(guī)范［S］.北京:中國標準出版社，2009.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.CJJ 61—2003城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003

［3］盧輝.CORS系統(tǒng)的構(gòu)建研究及其在江蘇油田管線探測中的應用［D］.西安:西安科技大學，2010.