FJCORS在控制測(cè)量中的應(yīng)用

劉順焰

(福建省國(guó)土測(cè)繪院，福建廈門(mén) 361012)

1 前言

現(xiàn)代測(cè)量所要求的是全自動(dòng)、全天候、全時(shí)域、全方位的連續(xù)測(cè)量體系［1］，GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于諸多動(dòng)態(tài)測(cè)量領(lǐng)域。隨著RTK技術(shù)(Real Time Kinematics)特別是新的RTK技術(shù)“CORS”的出現(xiàn)和應(yīng)用，更是大大提高了測(cè)繪的工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。本文通過(guò)實(shí)例介紹FJCORS在福建省某地區(qū)村莊規(guī)劃編制地形圖測(cè)繪工程中的應(yīng)用，將測(cè)量成果與已知點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比并分析其精度，檢核成果可靠性，最后說(shuō)明了CORS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 FJCORS系統(tǒng)概況

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(CORS)，即一個(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(lèi)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(lèi)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)［2］。福建省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(FJCORS)就是基于CORS技術(shù)在福建省建設(shè)的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)建立了FJCORS系統(tǒng)框架網(wǎng)和基準(zhǔn)網(wǎng)，其中框架網(wǎng)由71個(gè)參考站與4個(gè)IGS站點(diǎn)構(gòu)成;基準(zhǔn)網(wǎng)由71個(gè)參考站與省內(nèi)及周邊12個(gè)CGCS2000網(wǎng)點(diǎn)組成。通過(guò)與省內(nèi)各級(jí)大地控制網(wǎng)和似大地水準(zhǔn)面精化相結(jié)合，構(gòu)成提供精密定位服務(wù)的三維基準(zhǔn)。為福建省的大地測(cè)量、國(guó)土測(cè)繪、城市規(guī)劃等應(yīng)用提供高精度、高效率、高覆蓋率的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)綜合信息服務(wù)。

3 工程概況

為了加快福建省村莊規(guī)劃編制，推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)步伐，滿足新農(nóng)村建設(shè)急需的村居規(guī)劃建設(shè)和城鎮(zhèn)村莊地籍調(diào)查工作用圖的需求，福建省測(cè)繪地理信息局于2011年～2012年先后組織實(shí)施了兩期的全省村莊規(guī)劃編制地形圖測(cè)繪任務(wù)。由于該測(cè)繪項(xiàng)目的測(cè)區(qū)分散，作業(yè)面很廣，臨近村莊之間相距較遠(yuǎn)，個(gè)別測(cè)區(qū)相對(duì)獨(dú)立，交通非常不便。如果采用GPS靜態(tài)觀測(cè)進(jìn)行控制測(cè)量，工期長(zhǎng)，效率低，費(fèi)用高，不利于測(cè)繪工作的開(kāi)展。因此，為了提高工作效率，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，一級(jí)GPS控制點(diǎn)采用FJCORS進(jìn)行觀測(cè)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)實(shí)地檢驗(yàn)，各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。

4 基于FJCORS控制測(cè)量

4.1 準(zhǔn)備工作

收集工程項(xiàng)目周邊已有的C級(jí) GPS點(diǎn)0035、074P、075P、098P、076P 五個(gè)，所選參考點(diǎn)分布均勻，能控制整個(gè)測(cè)區(qū)，校正點(diǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1(涉及數(shù)據(jù)泄密，此處省略轉(zhuǎn)換參數(shù)的整數(shù)用“*”表示)。

校正點(diǎn)數(shù)據(jù)資料 表1

4.2 外業(yè)觀測(cè)方法與主要技術(shù)要求

(1)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量流動(dòng)站在CORS網(wǎng)的有效服務(wù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)控制中心的通訊。

(2)觀測(cè)開(kāi)始前對(duì)儀器進(jìn)行初始化，并得到固定解，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間不能獲得固定解時(shí)，斷開(kāi)通信鏈路，再次進(jìn)行初始化操作。

(3)每次觀測(cè)之間流動(dòng)站重新初始化。

(4)作業(yè)過(guò)程中，如出現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)失鎖，重新初始化，并經(jīng)重合點(diǎn)測(cè)量檢測(cè)合格后繼續(xù)作業(yè)。

(5)每次作業(yè)開(kāi)始與結(jié)束前，均進(jìn)行2個(gè)已知點(diǎn)的檢核。

(6)截止高度角15°以上，衛(wèi)星數(shù)6顆以上。

(7)PDOP值小于6。

(8)測(cè)量手簿設(shè)置控制點(diǎn)的單次觀測(cè)的平面收斂精度應(yīng)≤±2 cm，高程收斂值應(yīng)≤±3 cm。

(9)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)采用三腳架對(duì)中、整平，每次觀測(cè)歷元數(shù)應(yīng)大于20個(gè)，每個(gè)點(diǎn)位各觀測(cè)4次，平面坐標(biāo)較差≤±4 cm和高程較差≤±6cm滿足要求后，取平均值作為最終結(jié)果。

5 一級(jí)點(diǎn)精度比較與分析

為了檢驗(yàn)FJCORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK布設(shè)測(cè)區(qū)一級(jí)點(diǎn)的精度，在測(cè)區(qū)附近選取一些具有代表性的D級(jí)GPS已知點(diǎn)進(jìn)行檢核，在相同技術(shù)與手段下進(jìn)行復(fù)測(cè)以及常規(guī)測(cè)量檢核方法，對(duì)一級(jí)點(diǎn)測(cè)量成果進(jìn)行精度分析與評(píng)定。

5.1 與D級(jí)GPS點(diǎn)成果的比較

在控制測(cè)量過(guò)程中，每天觀測(cè)前與結(jié)束前選擇附近兩個(gè)已知的D級(jí)GPS點(diǎn)進(jìn)行多次網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量，將得到該點(diǎn)坐標(biāo)和高程與已知點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中對(duì)8個(gè)已知點(diǎn)其中的5個(gè)檢核數(shù)據(jù)比較如表2所示(涉及數(shù)據(jù)保密，此處坐標(biāo)數(shù)據(jù)整數(shù)部分只留到5位數(shù)，點(diǎn)號(hào)也做相應(yīng)改動(dòng))。

在D級(jí)GPS點(diǎn)上檢核數(shù)據(jù) 表2

通過(guò)對(duì)被檢核的8個(gè)點(diǎn)與已知點(diǎn)進(jìn)行比較計(jì)算得出，兩組平面坐標(biāo)觀測(cè)值最大點(diǎn)位差值為 2.3 cm，最小點(diǎn)位差值為 1.4 cm，均小于 4 cm;兩組高程最大差值為 3.3 cm，最小差值為 1.6 cm，均小于 6.0 cm，所檢核平面坐標(biāo)和高程精度均滿足規(guī)范要求。

5.2 復(fù)測(cè)一級(jí)點(diǎn)的成果比較

在完成工程項(xiàng)目控制測(cè)量后，為了確保成果質(zhì)量，采取外業(yè)抽樣復(fù)測(cè)。對(duì)總點(diǎn)數(shù)的30%進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)點(diǎn)均勻分布在作業(yè)區(qū)內(nèi)。將復(fù)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程與原測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其中對(duì)26個(gè)復(fù)測(cè)點(diǎn)其中的8個(gè)檢核數(shù)據(jù)比較如表3所示(涉及數(shù)據(jù)泄密，此處坐標(biāo)數(shù)據(jù)整數(shù)部分只留到5位數(shù)，點(diǎn)號(hào)也做相應(yīng)改動(dòng))。并計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位中誤差和高程中誤差，公式為:

式中:MP—檢核點(diǎn)的平面點(diǎn)位中誤差(cm);

dP—檢核點(diǎn)兩次測(cè)量平面點(diǎn)位的差值(cm);

N—檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù);

MH—檢核點(diǎn)高程中誤差(cm);

dH—檢核點(diǎn)兩次測(cè)量高程的差值(cm)。

復(fù)測(cè)檢核數(shù)據(jù) 表3

續(xù)表3

從表3可以看出，檢測(cè)點(diǎn)數(shù):26個(gè)點(diǎn);最大差值3.6 cm，最小差值 1.3 cm，平面點(diǎn)位中誤差MP:±1.9 cm;兩次檢核高程中誤差MH:2.6 cm。檢核平面坐標(biāo)和高程精度均滿足規(guī)范要求。

5.3 采用常規(guī)測(cè)量的成果比較

為了檢核控制點(diǎn)之間的相對(duì)精度，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)的平面相對(duì)邊長(zhǎng)和高差進(jìn)行檢核，采用全站儀進(jìn)行往返觀測(cè)邊長(zhǎng)和高差，然后根據(jù)檢核的結(jié)果進(jìn)行精度分析。

常規(guī)測(cè)量檢核數(shù)據(jù) 表4

從表4可以看出，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差最大為 1/21100，小于 1/20000規(guī)范規(guī)定要求;高差最大差值為 3.8 cm，最小差值為 1.9 cm，小于 9.0 cm規(guī)范規(guī)定要求。

5.4 結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)FJCORS測(cè)量一級(jí)點(diǎn)檢核的精度統(tǒng)計(jì)分析，可以看出采用FJCORS測(cè)量的點(diǎn)位平面誤差均在4.0 cm以內(nèi)，高程誤差均在 6.0 cm以內(nèi)，能夠滿足測(cè)量精度要求，能夠應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

6 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的靜態(tài)GPS和動(dòng)態(tài)RTK相比，CORS的主要優(yōu)勢(shì)有:

(1)CORS基站的性能較好，可覆蓋范圍更大，因此作業(yè)范圍更廣。

(2)CORS基站相對(duì)穩(wěn)定，誤差不累積，因此測(cè)繪成果統(tǒng)一、精度分布均勻。

(3)CORS只需單機(jī)作業(yè)，測(cè)繪成果相對(duì)獨(dú)立，不會(huì)因?yàn)樗麢C(jī)的因素影響觀測(cè)成果。

(4)CORS實(shí)時(shí)提供測(cè)繪數(shù)據(jù)，省去RTK基站設(shè)置和校正的工序，極大地提高了工作效率。

FJCORS已經(jīng)向社會(huì)各界提供免費(fèi)試用。采用該系統(tǒng)進(jìn)行控制測(cè)量，在提高工作效率的同時(shí)也為測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)了更高的經(jīng)濟(jì)效益，在其他行業(yè)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，雖然CORS在諸多方面的優(yōu)勢(shì)，但也存在精度不確定性的因素，為了保證測(cè)量精度，應(yīng)盡可能地均勻分布復(fù)測(cè)一定數(shù)量的控制點(diǎn)，對(duì)所有可通視的控制點(diǎn)還應(yīng)該采用全站儀對(duì)相對(duì)誤差進(jìn)行檢測(cè)，從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)精度的可靠性。

［1］孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2001.

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