單基站CORS系統(tǒng)在宣城市建設(shè)用地勘測(cè)定界中的應(yīng)用

張漢慶

摘 要：本文就介紹CORS系統(tǒng)的特點(diǎn)以及其自身工作原理，全面利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)用地勘測(cè)定界中的有關(guān)工作的基本內(nèi)容以及技術(shù)等路線，來(lái)準(zhǔn)確分析CORS基準(zhǔn)站的GPS技術(shù)在建設(shè)用地勘測(cè)定界中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)位綜ORS 建設(shè)用地勘測(cè)定界 GPS RTK

中圖分類號(hào)：P21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0004-02

隨著我國(guó)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化時(shí)代，GPS動(dòng)態(tài)的定位關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)日益完善和精度的大幅度提高，在各行各業(yè)的測(cè)量工作中越來(lái)越多的應(yīng)用到GPS RTK動(dòng)態(tài)定位。而基于單基站網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)的CORS系統(tǒng)由于具有很高的經(jīng)濟(jì)性，大量的在我國(guó)得到應(yīng)用和推廣，越來(lái)越多的測(cè)量生產(chǎn)單位大多采用該方式建立了地方或局域CORS系統(tǒng)。

1 單基站CORS系統(tǒng)原理及其特點(diǎn)

單基站CORS是基于單個(gè)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站（簡(jiǎn)稱單基站CORS系統(tǒng)）的定位技術(shù)，其定位原理與常規(guī)GPS RTK系統(tǒng)基本一致，它將尖端科技領(lǐng)域的衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息技術(shù)、通信技術(shù)和先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供了全新、透明、可視、實(shí)時(shí)的測(cè)量服務(wù)。基準(zhǔn)站上有一個(gè)控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲(chǔ)和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)有一個(gè)服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)差分服務(wù)和用戶管理基站GPS主機(jī)通過(guò)接收機(jī)天線接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，利用基站數(shù)據(jù)處理軟件經(jīng)分析和處理，以固定格式記錄廣播星歷和觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，按照用戶設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)儲(chǔ)存到本地計(jì)算機(jī)硬盤上，供后處理用戶下載使用。單基站CORS具有如下特點(diǎn)。

1.1 投入較少

在我國(guó)南方地區(qū)，單基站技術(shù)的逐漸成熟，而只需要在一個(gè)中小城市進(jìn)行少量的投資，就可以建設(shè)一個(gè)CORS基站，就可以基站為中心30 km范圍內(nèi)區(qū)縣城鎮(zhèn)城鄉(xiāng)地區(qū)實(shí)現(xiàn)快速厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位及事后差分。

1.2 隨時(shí)可以升級(jí)和擴(kuò)展

在單基站的系統(tǒng)中，還可以隨時(shí)的增加新的基站，而這樣就對(duì)RTK作業(yè)的覆蓋區(qū)域有了明顯的加大，并且建設(shè)虛擬參考站系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，而單基站系統(tǒng)只有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級(jí)，且花費(fèi)不是很大的投資，就可以很輕松的升級(jí)成為虛擬參考站系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)可靠、穩(wěn)定、安全

在單基站進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，且全天進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集，點(diǎn)位的精度較高，同時(shí)數(shù)據(jù)上也相對(duì)的穩(wěn)定；而用戶要是登錄基站，則是采取登錄授權(quán)的方式，且數(shù)據(jù)中心也可以對(duì)登錄用戶進(jìn)行相應(yīng)管理，這樣就保證了數(shù)據(jù)較高的安全性能。

1.4 作業(yè)范圍廣

目前基于國(guó)內(nèi)單基站的RTK作業(yè)半徑已經(jīng)擴(kuò)大到30 km以上，能夠?qū)崿F(xiàn)快速厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位及事后差分，利用GPRS/CDMA進(jìn)行50 km左右RTK測(cè)試成功案例也已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮。

1.5 施工周期短

單參考站技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明它是一種比較成熟的技術(shù)，從方案落實(shí)開(kāi)始采購(gòu)設(shè)備，安裝調(diào)試，到驗(yàn)收運(yùn)行整個(gè)周期1個(gè)月以內(nèi)。

2 建設(shè)用地勘測(cè)定界的主要內(nèi)容

建設(shè)用地勘測(cè)定界，是根據(jù)土地征收、征用、劃撥、出讓、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用、土地利用規(guī)劃及土地開(kāi)發(fā)、整理、復(fù)墾等工作需要，實(shí)地界定土地使用范圍、測(cè)定界址位置、調(diào)繪土地利用現(xiàn)狀，計(jì)算用地面積，為國(guó)土資源行政單位用地審批和地籍管理等提供科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料而進(jìn)行的技術(shù)服務(wù)性工作。

3 宣城市國(guó)土資源發(fā)展中心單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)及在建設(shè)用地勘測(cè)定界中的情況應(yīng)用

3.1 單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)

隨著宣城市宣州區(qū)建設(shè)用地勘測(cè)定界、土地執(zhí)法監(jiān)察、礦區(qū)范圍測(cè)量等業(yè)務(wù)的展開(kāi)，為滿足本區(qū)日常建設(shè)用地報(bào)批及測(cè)繪工作的需要，宣城市國(guó)土資源發(fā)展中心早在2009年建立了覆蓋宣城市宣州區(qū)范圍的單基站CORS系統(tǒng)，廣泛的在城市各項(xiàng)建設(shè)工程中大量進(jìn)行應(yīng)用。

（1）基準(zhǔn)站建設(shè)單基站CORS系統(tǒng)主要由GPS基準(zhǔn)站、控制中心、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和流動(dòng)站組成。我中心CORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站及控制中心硬件設(shè)備主要包括中海達(dá)VNET6三星專用接收機(jī)、CR-3型扼流圈天線、服務(wù)器以及避雷針、UPS供電電源等；數(shù)據(jù)處理軟件為中海達(dá)znetcaster軟件；網(wǎng)絡(luò)通信采用固定IP地址，帶寬6兆以上電信光纖接入，組成數(shù)據(jù)傳輸終端模塊；流動(dòng)站為雙頻GPS接收機(jī)和具有藍(lán)牙功能的手簿。整個(gè)系統(tǒng)投入約30萬(wàn)元。

（2）區(qū)域轉(zhuǎn)換參數(shù)及高程模型的計(jì)算宣城市城區(qū)規(guī)劃控制區(qū)域平面坐標(biāo)系統(tǒng)主要采用1988年宣州獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用1985高程系統(tǒng)。在建立單基站CORS RTK模型的過(guò)程中由于采用的已知點(diǎn)數(shù)量多、分布均勻，高程擬合采用的已知點(diǎn)高程均為水準(zhǔn)高程，保證了求解參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（3）系統(tǒng)測(cè)試為驗(yàn)證和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可靠性、作業(yè)范圍以及測(cè)量精度等主要技術(shù)指標(biāo)，在單基站CORS系統(tǒng)建成后進(jìn)行了試運(yùn)行?；鶞?zhǔn)站72 h連續(xù)工作，沒(méi)有發(fā)生故障，數(shù)據(jù)處理軟件和服務(wù)器軟件工作良好，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好。

①作業(yè)距離測(cè)試在系統(tǒng)試運(yùn)行期間，流動(dòng)站通過(guò)采用動(dòng)態(tài)方式進(jìn)行了單基站CORS系統(tǒng)作業(yè)距離測(cè)試。經(jīng)過(guò)測(cè)試，除了個(gè)別網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差的區(qū)域或無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的盲區(qū)外，在距離基準(zhǔn)站30 km以內(nèi)，流動(dòng)站可以在20 s內(nèi)得到固定解。測(cè)試結(jié)果表明，該單基站CORS系統(tǒng)的作業(yè)半徑可達(dá)30 km甚至更大作業(yè)半徑，可以彌補(bǔ)常規(guī)RTK測(cè)量受距離限制的不足。

②測(cè)量精度檢測(cè)為了檢測(cè)單基站CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的正確性及其測(cè)量精度，在測(cè)區(qū)內(nèi)利用CORS RTK技術(shù)對(duì)個(gè)E級(jí)GPS點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，每點(diǎn)測(cè)量時(shí)間不少于3min。為了評(píng)價(jià)單基站CORS系統(tǒng)的精度，引入了外符合RMS作為其精度評(píng)定準(zhǔn)則。外符合RMS由實(shí)際求解的GPS點(diǎn)坐標(biāo)與已知的GPS點(diǎn)坐標(biāo)較差并通過(guò)（1）式計(jì)算得到：TRMSPn=ΔΔ式中，Δ為GPS點(diǎn)坐標(biāo)較差序列，n為GPS點(diǎn)總數(shù)，P為權(quán)陣（在本文中P為單位陣）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，平面精度檢測(cè)結(jié)果為最大點(diǎn)位誤差±4.70 cm，最小點(diǎn)位誤差 ±0.3 cm，點(diǎn)位RMS為±2.06 cm；高程精度檢測(cè)結(jié)果為最大點(diǎn)位誤差±8.90 cm，最小點(diǎn)位誤差±0.1 cm，高程RMS為±2.75 cm。由此可知，在整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，利用單基站CORS系統(tǒng)測(cè)量的點(diǎn)位精度均小于±5 cm，高程精度也都優(yōu)于圖根點(diǎn)1∶500測(cè)圖的要求。同時(shí)得到各GPS檢測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位誤差和高程誤差隨距離的變化圖?？梢钥闯?，單基站CORS RTK的測(cè)量誤差的大小大致與流動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離成比例，即：距離CORS基準(zhǔn)站越遠(yuǎn)，測(cè)量誤差越大，這與理論上單基站RTK作業(yè)的測(cè)量誤差規(guī)律相符。以上檢測(cè)結(jié)果證明了該單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)的正確性和可靠性，在基準(zhǔn)站正常工作的范圍內(nèi)，其RTK測(cè)量精度完全可以滿足規(guī)范要求。endprint

（4）系統(tǒng)應(yīng)用效果系統(tǒng)建立前，工程測(cè)量采用常規(guī)的測(cè)量方法，在首級(jí)控制（一般為四等網(wǎng)）基礎(chǔ)上需要先進(jìn)行一、二級(jí)導(dǎo)線的布設(shè)，最后根據(jù)工程需要加密圖根點(diǎn)，共需要進(jìn)行3級(jí)布網(wǎng)，進(jìn)而編繪成建設(shè)用地勘測(cè)定界圖。而采用單基站CORS RTK測(cè)量則可在四等網(wǎng)的基礎(chǔ)上直接加密圖根點(diǎn)，減少一級(jí)布網(wǎng)，也減少了誤差的傳播，提高了圖根點(diǎn)的測(cè)設(shè)精度，且采用單基站CORS RTK測(cè)量的每一個(gè)圖根點(diǎn)都是獨(dú)立觀測(cè)的，不受相鄰圖根點(diǎn)的影響。另外，建設(shè)用地勘測(cè)定界放線過(guò)程中，單基站CORS RTK測(cè)量技術(shù)相比傳統(tǒng)的測(cè)量放線有更大的優(yōu)越性。相比傳統(tǒng)的測(cè)量方法，單基站CORS RTK測(cè)量技術(shù)節(jié)省了作業(yè)人員和作業(yè)時(shí)間，降低了作業(yè)成本，提高了生產(chǎn)效率。

3.2 單基站CORS系統(tǒng)在宣城市建設(shè)用地勘測(cè)定界中的情況應(yīng)用

3.2.1 在勘測(cè)定界控制測(cè)量的應(yīng)用

常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且精度不均勻，外業(yè)中不知道測(cè)量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量，但是需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)定位并知道定位精度，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返測(cè)量。而用基于CORS系統(tǒng)的HNGICS控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，又能實(shí)時(shí)知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應(yīng)用HNGICS進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可以達(dá)到厘米級(jí)的精度，因此，除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外，HNGICS即可用于建設(shè)用地勘測(cè)定界的控制測(cè)量也可以用于地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量。

3.2.2 建設(shè)用地勘測(cè)定界的應(yīng)用

建設(shè)用地中的建設(shè)用地勘測(cè)定界是實(shí)地確定土地使用界線范圍，測(cè)定界樁位置，測(cè)量使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計(jì)算用地面積等測(cè)繪技術(shù)工作，它為各級(jí)政府的國(guó)土資源部門審批土地、地籍管理提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。利用基于CORS系統(tǒng)的HNGICS進(jìn)行勘測(cè)定界，能避免多次架設(shè)基準(zhǔn)站，并在擴(kuò)大作業(yè)范圍的基礎(chǔ)上快速獲取較高精度的外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序，特別是對(duì)公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大型工程的放樣更為有效和實(shí)用。

3.2.3 擬用地區(qū)域地形測(cè)圖的應(yīng)用

建設(shè)用地勘測(cè)定界的地形測(cè)量是為擬用地區(qū)域提供不同比例尺的地形圖，以滿足建設(shè)用地勘測(cè)定界報(bào)告中出圖的需要。用常規(guī)的測(cè)圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度并快速地測(cè)定各級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是基于CORS系統(tǒng)的HNGICS，甚至可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn)，作業(yè)員可以直接用已連接的流動(dòng)站便能高精度快速地測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，利用測(cè)圖軟件可以在野外一次測(cè)繪成電子地圖，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的勘測(cè)定界圖。

3.2.4 擬用地區(qū)域規(guī)劃放線的應(yīng)用

基于CORS系統(tǒng)的HNGICS的放樣，比傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，有著省時(shí)省工且精度高等特點(diǎn)。在用HNGICS進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)界址點(diǎn)或者按照用地規(guī)劃進(jìn)行放樣時(shí)，只需要將流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置好然后輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)，就可以依據(jù)外業(yè)控制器提示一個(gè)人完成放樣作業(yè)，同時(shí)如果有線狀工程，可將一些線路的起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸人外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到滿足放樣的精度要求為止。

3.2.5 在坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

勘測(cè)定界外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后可采用HNGICS中的CORS用戶模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了宣城市建設(shè)用地報(bào)批勘測(cè)定界中的所采用的1980年西安平面坐標(biāo)系與宣城市城市規(guī)劃區(qū)域所采用的1988年宣州地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

3.2.6 在相關(guān)的其他方面的應(yīng)用

自去年各地區(qū)分別開(kāi)展了農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證工作，根據(jù)《〈安徽省農(nóng)村集體所有權(quán)調(diào)查技術(shù)規(guī)定〉實(shí)施細(xì)則》，對(duì)界址點(diǎn)的實(shí)施精度規(guī)定了不同的要求：解析法精度指標(biāo)：測(cè)定界址點(diǎn)中誤差±10 cm，界址點(diǎn)間距允許誤差±20 cm。基于CORS系統(tǒng)精度：快速或?qū)崟r(shí)定位水平≤5 cm，垂直≤10 cm?，F(xiàn)宣城市建設(shè)用地報(bào)批測(cè)繪大部分采用解析法，根據(jù)宗地報(bào)批范圍的形狀選定界址點(diǎn)并進(jìn)行界址樁的埋設(shè)和測(cè)量，從精度可以看出基于CORS系統(tǒng)完全可以滿足集體土地確權(quán)界址點(diǎn)測(cè)量精度的要求，而且采集的速度和工作效率有很大的提高，在建設(shè)用地報(bào)批測(cè)繪中發(fā)揮了其經(jīng)濟(jì)、高效的特性。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）單基站CORS系統(tǒng)中流動(dòng)站在距離基站30～35 km，覆蓋面積約600 km2范圍內(nèi)，完全可以滿足一般建設(shè)用地報(bào)批、地籍測(cè)繪、工程測(cè)量精度要求。

（2）單基站CORS系統(tǒng)的作業(yè)范圍和作業(yè)效率相比常規(guī)GPS RTK系統(tǒng)有優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)建設(shè)、管理和運(yùn)行費(fèi)用低廉，且操作技術(shù)要求不高。隨著GPS接收機(jī)價(jià)格的降低、通訊網(wǎng)絡(luò)的改善，特別是手機(jī)3G技術(shù)的日益成熟，單基站CORS系統(tǒng)在建設(shè)用地報(bào)批勘測(cè)定界測(cè)繪工作中具有較為明顯的推廣應(yīng)用。

（3）在CORS出現(xiàn)之前，用戶使用RTK的方法都是1個(gè)基準(zhǔn)站+N個(gè)移動(dòng)站的作業(yè)模式，這種作業(yè)模式叫做單基準(zhǔn)站模式，基準(zhǔn)站得自己找點(diǎn)架設(shè)，一般都是臨時(shí)性的，而作業(yè)范圍最多也就十幾公里，如果測(cè)區(qū)大或者山地丘陵地區(qū)，則需要多次的架設(shè)臨時(shí)基準(zhǔn)站。而基于CORS系統(tǒng)，能夠在在不架設(shè)基準(zhǔn)站的情況下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)土地的勘測(cè)定界的控制測(cè)量、界址點(diǎn)測(cè)量和地形圖測(cè)量等相關(guān)作業(yè)，作業(yè)范圍和作業(yè)效率也有很大的提高，同時(shí)該系統(tǒng)還可以為地震、交通、氣象等部門提供高精度、連續(xù)的時(shí)間和空間基準(zhǔn)利用空間相當(dāng)廣闊。

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