工程測量中GZCORS系統(tǒng)的組成及應(yīng)用分析

■王星運(yùn)

（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司湖南長沙410011）

工程測量中GZCORS系統(tǒng)的組成及應(yīng)用分析

■王星運(yùn)

（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司湖南長沙410011）

文章通過結(jié)合筆者的工作總結(jié)，分析了GZCORS系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢，從中概述了GZCORS系統(tǒng)的組成，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)GZCORS系統(tǒng)在測量中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析與研究，并提出了應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，以供測量人員參考。

GZCORS工程測量系統(tǒng)組成應(yīng)用實(shí)例

1 引言

長沙市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)，簡稱GZCORS系統(tǒng)，其系統(tǒng)具有操作簡便、成本低、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣等優(yōu)點(diǎn)，在測量過程中能夠大大地提高測量進(jìn)度和效率。與傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)方式，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

（l）為城市測繪工作提供了一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，能夠從根本上解決不同行業(yè)、不同部門之間坐標(biāo)系統(tǒng)的差異問題。

（2）GPS的有效服務(wù)范圍得到了極大的擴(kuò)展。

（3）采用連續(xù)基站，用戶隨時(shí)可以觀測，使用方便，提高了工作效率。

（4）擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，由于消除或削弱各種系統(tǒng)誤差的影響，還可獲得高精度和高可靠性的定位結(jié)果。

（5）使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式，減少了噪聲干擾。

（6）提供遠(yuǎn)程INTERNET服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，可為高精度要求的用戶提供下載服務(wù)。

本文主要論述了CORS系統(tǒng)在測量中的應(yīng)用。

2 GZCORS系統(tǒng)的組成

2007年6月建成的GZCORS作為長沙市實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化城市管理和數(shù)字城市所不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等高新科技多方位、深度結(jié)晶的產(chǎn)物。它不僅可以建立和維持城市測繪的基準(zhǔn)框架，更可以全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)提供覆蓋全長沙市域的高精度空間和時(shí)間信息，成為區(qū)域管理和決策的基礎(chǔ)。

GZCORS由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。

（1）基準(zhǔn)站網(wǎng)：基準(zhǔn)站網(wǎng)由8個(gè)在長沙市域范圍內(nèi)均勻分布的基準(zhǔn)站以及1個(gè)GPS監(jiān)控站組成?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)負(fù)責(zé)采集GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并輸送至數(shù)據(jù)處理中心，GPS監(jiān)控站同時(shí)提供系統(tǒng)完好性監(jiān)測服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)處理中心：系統(tǒng)的控制中心，用于接收各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成多基準(zhǔn)站差分定位用戶數(shù)據(jù)，組成一定格式的數(shù)據(jù)文件，分發(fā)給用戶。

（3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通過光纖專線傳輸至監(jiān)控分析中心，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)備及軟件控制模塊。

（4）數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)：系統(tǒng)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、UHF電臺(tái)、Internet等形式向用戶播發(fā)定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

（5）用戶應(yīng)用系統(tǒng)：包括用戶信息接收系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)型RTK定位系統(tǒng)、事后和快速精密定位系統(tǒng)以及自主式導(dǎo)航系統(tǒng)和監(jiān)控定位系統(tǒng)等。

數(shù)據(jù)處理中心是GZCORS的核心單元，也是高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。該中心24h連續(xù)不斷地根據(jù)各基準(zhǔn)站所采集的實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行整體建模解算，自動(dòng)生成一個(gè)對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站點(diǎn)位的虛擬參考站（包括基準(zhǔn)站坐標(biāo)和GPS觀測值信息），并通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和無線數(shù)據(jù)播發(fā)網(wǎng)，向各類需要測量和導(dǎo)航的用戶以國際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正信息，以便實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的精確點(diǎn)位、相對(duì)于傳統(tǒng)的單基站RTK測量，該系統(tǒng)極大地縮短了RTK初始化時(shí)間、提高了定位精度并拓展了測量的有效范圍，可以滿足長沙市內(nèi)甚至珠江三角洲地區(qū)各類不同行業(yè)用戶對(duì)精密定位、快速和實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航等的要求。

在GZCORS系統(tǒng)中，按照應(yīng)用的精度不同，用戶服務(wù)子系統(tǒng)可以分為毫米級(jí)用戶系統(tǒng)，厘米級(jí)用戶系統(tǒng)，分米級(jí)用戶系統(tǒng),米級(jí)用戶系統(tǒng)等；而按照用戶的應(yīng)用不同，可以分為測繪與工程用戶（厘米、分米級(jí)），車輛導(dǎo)航與定位用戶（米級(jí)），高精度用戶（事后處理）、氣象用戶等幾類。針對(duì)各類不同專業(yè)用戶的不同需求，GZCORS將通過GSM、GPRS、UHF電臺(tái)、In-terne網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)等多種方式發(fā)布數(shù)據(jù)成果。

GZCORS融合了2006年2月完成的由GPS、水準(zhǔn)、重力等綜合技術(shù)精化的高精度、高分辨率的長沙市似大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目成果，以高精度的三維框架基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全市區(qū)域內(nèi)的三維實(shí)時(shí)定位，可以直接、快速獲取高精度城市基礎(chǔ)信息，并確保數(shù)據(jù)在整個(gè)城市范圍內(nèi)的統(tǒng)一和完整。長沙似大地水準(zhǔn)面成果的應(yīng)用，大大提高了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和更新的速度，為“數(shù)字長沙”打下了基礎(chǔ)，使得GZCORS具備提供全動(dòng)態(tài)、全覆蓋、實(shí)時(shí)三維高精度測量的能力。

3 GZCORS系統(tǒng)的應(yīng)用

CORS系統(tǒng)有其內(nèi)在的規(guī)律性和特殊性，下面將分測前準(zhǔn)備和測后檢測、處理等方面介紹GZCORS系統(tǒng)應(yīng)用的一般規(guī)定及作業(yè)要求。

（1）長沙處于低緯度地區(qū)，高溫多雨，RTK作業(yè)應(yīng)盡可能安排在良好的天氣狀況下進(jìn)行。

（2）作業(yè)前可查詢GZ-CORS系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行星歷預(yù)報(bào)及電離層、對(duì)流層活躍度分析，以避開不利時(shí)段，合理制定作業(yè)計(jì)劃。

（3）RTK測量還應(yīng)特別注意GPS衛(wèi)星數(shù)量、分布等觀測窗口狀況。在RTK測量過程中，必須在接收機(jī)已得到網(wǎng)絡(luò)固定解狀態(tài)下方可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

（4）單次測回應(yīng)滿足點(diǎn)位平面殘差HRMS≤±2cm，高程殘差VRMS≤±3cm。

（5）RTK控制點(diǎn)測回間觀測記錄的時(shí)間間隔不應(yīng)小于一分鐘，兩次平面互差應(yīng)≤±3cm，高程互差應(yīng)≤±4cm，符合要求的取各次觀測結(jié)果的平均值作為最終成果。

（6）在施測未知點(diǎn)前、后，應(yīng)檢測已知點(diǎn)。檢核點(diǎn)宜位于作業(yè)區(qū)域內(nèi)，且檢核較差應(yīng)滿足：平面≤±5cm、高程≤±8cm。

（7）RTK測量還應(yīng)對(duì)所有控制點(diǎn)進(jìn)行分時(shí)段的重復(fù)測量，且滿足如下要求：①兩次重復(fù)測量時(shí)段應(yīng)間隔2h以上（小件工程測量間隔1h）；②兩次分時(shí)段重復(fù)測量的平面互差應(yīng)≤±5cm，高程較差應(yīng)8cm。

（8）RTK測量完成后，必須100%檢核RTK控制點(diǎn)之間邊長、角度及高差等相對(duì)幾何關(guān)系，包括：①RTK控制點(diǎn)通視邊長反算值與全站儀實(shí)測邊長比較；②三個(gè)以上連續(xù)通視RTK控制點(diǎn)坐標(biāo)反算的夾角與全站儀實(shí)測角度比較；③2點(diǎn)對(duì)的RTK控制點(diǎn)之間按導(dǎo)線的要求進(jìn)行串測。

下面結(jié)合工程實(shí)例分析GZCORS系統(tǒng)在測量實(shí)踐中的應(yīng)用。

某項(xiàng)目位于城市中心地帶，總面積約1.8km2，為滿足設(shè)計(jì)和施工的需要，本項(xiàng)目主要為1:500數(shù)字化地形圖測量。在此項(xiàng)工程中采用GZCORS系統(tǒng)進(jìn)行控制點(diǎn)的測量，測量時(shí)執(zhí)行GZCORS系統(tǒng)應(yīng)用的一般規(guī)定及作業(yè)要求。

工程共施測43點(diǎn)RTK控制點(diǎn)，RTK控制點(diǎn)串測27條圖根導(dǎo)線，施測情況和檢測精度統(tǒng)計(jì)如下：

（1）檢測4個(gè)已知點(diǎn)，點(diǎn)位較差最大為±3.1cm，高程較差最大為±2.7cm。

（2）單測回點(diǎn)位平面殘差HRMS最大為±1.6cm，高程殘差VRMS最大為±2.6cm。

（3）兩測回平面互差最大為±2.0cm,高程互差最大為±2.5cm。

（4）重復(fù)測量的平面互差最大為±2.2cm，高程較差最大為± 1.8cm。

（5）全站儀檢測的邊長較差中誤差為±0.9cm，最弱邊相對(duì)精度為1/5844；高程較差中誤差為±2.9cm。

（6）全站儀施測的角度與坐標(biāo)反算的角度較差平均值為±19.3〞。

（7）利用43點(diǎn)RTK控制點(diǎn)聯(lián)測的27條導(dǎo)線的方位角閉合差、相對(duì)閉合差和導(dǎo)線三角高程閉合差均符合規(guī)范要求。

以上的工程項(xiàng)目GZCORS施測的各項(xiàng)精度指標(biāo)及檢測精度結(jié)果表明，各項(xiàng)精度指標(biāo)均符合規(guī)范要求，證明了GZCORS具有較高的精度和可靠的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

總之，隨著城市建設(shè)項(xiàng)目的增多，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（CORS）在城市測量中得到了廣泛的應(yīng)用，其測量系統(tǒng)能夠支持各種類型的GNss測量、定位、變形監(jiān)測和放樣作業(yè)。同時(shí)具有高效率、高精度、高可靠性和低成本的優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合GZCORS在工程實(shí)例中的應(yīng)用，詳細(xì)地介紹了CORS測量規(guī)定和作業(yè)要求，對(duì)CORS系統(tǒng)在城市工程測量中的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。

[1]楊光，歐海平，林鴻，長沙市城市測繪框架基準(zhǔn)的建立.勘察科學(xué)技術(shù)，2007，

[2]黃俊華，陳文森.連續(xù)衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用 [M].北京：科學(xué)出版社，2009.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-238-2