CORS-RTK在海岸侵蝕監(jiān)測中的應用

劉宗強，劉欣，韓恒星

(山東科技大學測繪科學與工程學院，青島 266590)

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CORS-RTK在海岸侵蝕監(jiān)測中的應用

劉宗強，劉欣，韓恒星

(山東科技大學測繪科學與工程學院，青島 266590)

本文介紹了CORS-RTK的應用原理，以山東沿海侵蝕監(jiān)測工程為例，給出岸線監(jiān)測，岸灘地形測量、海堤高程測量應用示例，簡要總結了CORS-RTK的技術特點和測量過程中的實踐經驗及CORS-RTK的技術應用前景。

海岸侵蝕；CORS-RTK；測量

0　引　言

隨著GPS技術的快速發(fā)展以及國內外對連續(xù)運行參考系統(CORS)的大力建設，CORS-RTK這種測量模式已經逐步代替?zhèn)鹘y的RTK測量技術，越來越多地應用在工程測量、礦山測量、變形監(jiān)測以及地形圖測繪等測量領域[1]。相比于常規(guī)RTK測量，CORS-RTK技術具有便利性、高效性、精度較高的優(yōu)點，同時還克服了常規(guī)RTK隨著測量距離的增加其定位的精度和可靠性不斷降低這一難題。因此，將CORS系統與RTK技術結合應用在測量工作中將會有巨大的發(fā)展前景[2-3]。

山東省連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站綜合服務系統(簡稱SDCORS)自2009年4月開始建設以來，在山東沿海地區(qū)如青島、煙臺等地已經建立了相當規(guī)模的CORS站點。這就為CORS-RTK技術在山東海岸侵蝕監(jiān)測中的應用提供了便利條件，這也是變形測量技術的巨大革新。

1　CORS-RTK的工作原理

CORS系統由參考站網、數據處理及數據播發(fā)中心、數據通信系統及用戶接收機等部分組成。如圖1所示，各系統由數據通信鏈路聯系起來，形成一個分布于整個地區(qū)的局域網。CORS在一個較大的區(qū)域內大體均勻地布設多個永久性的連續(xù)運行GPS參考站，構成一個參考站網，各參考站按照設定的采樣率連續(xù)觀測，通過數據通信系統實時的

將觀測數據傳輸給數據處理中心，數據處理中心首先對每個參考站的觀測數據進行預處理和質量分析，然后統一對整個參考站網的觀測數據進行解算，實時得出網內的各種系統誤差改正項，比如大氣延遲(對流層延遲、電離層延遲)誤差、衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星的鐘差等，從而獲得本區(qū)域的誤差改正模型。然后數據處理中心向用戶實時發(fā)送GPS改正數據，用戶只需要一臺移動GPS接收機，便可實時或事后得到高精度的可靠的定位結果。這樣，當基準站間距即便達到50～100 km，用戶依舊能夠獲得厘米級的定位精度[4]。

圖1　CORS工作示意圖

2　CORS-RTK山東沿海侵蝕監(jiān)測的應用

山東省瀕臨黃海和渤海，屬于海岸線較長的省份。由于受到海洋動力以及人為破壞的影響，山東海岸侵蝕現象比較嚴重，對山東沿海地區(qū)造成了重大的經濟損失。海岸侵蝕災害分為突發(fā)式和漸進式兩種[5]。為了研究山東海岸漸進式侵蝕現象，山東省在2015年開始進行山東海岸侵蝕監(jiān)測的測量工作。

進行測量工作之前，測量人員在歷年海岸侵蝕災害現場踏勘、調研和資料分析的基礎上，結合當地海岸的開發(fā)狀況，在濱州、煙臺和威海等地選8個重點岸段布設監(jiān)測樁。進行測區(qū)勘測時測量人員發(fā)現測區(qū)地理環(huán)境較為復雜，通視條件不太理想，而且一些地區(qū)海岸距離已知控制點距離較遠，如果使用傳統儀器測量工作量將會很大，耗費較多的人力、物力和時間。在此情況下，測量人員決定充分利用沿海地區(qū)較為完善的CORS系統，將RTK設備應用到此次測量工作中。本次山東海岸侵蝕監(jiān)測主要進行岸線監(jiān)測、岸灘地形測量以及重點海堤高程測量。

1) 岸線監(jiān)測

岸線監(jiān)測是在本次項目中首先使用CORS-RTK進行現場測量，將有足夠通訊費的SIM卡插入GPS接收機中，通過手簿使用購買的山東CORS服務系統賬號將GPS接收機連入CORS系統中，然后即可按照常規(guī)RTK測量模式進行工作。

岸線監(jiān)測主要包括以下內容：

①監(jiān)測樁離岸距離：海岸線與監(jiān)測樁之間距離監(jiān)測重復3次以上，并取各測量值的平均值。

②海岸線位置：海岸線上測點間距不大于50 m，明顯拐點必須測量，填寫《現場監(jiān)測記錄表》。測點數量約200個。然后使用谷歌地圖對岸線點位進行大體標注，如圖2所示。

圖2　岸線點位分布圖

2) 岸灘地形測量

首先進行斷面的布設，5條岸段共布設約15個斷面，每個斷面測點2～4個。測量范圍自監(jiān)測樁至低潮線區(qū)域。斷面布設垂直海岸線。重點區(qū)監(jiān)測斷面布設間隔不大于5 km.要測量的海岸線長度基本上都大于300 m，在設定主斷面的同時，需在主斷面兩側不小于100 m的距離，各設1條輔助斷面。每個點測量時間不少于5S，斷面上相鄰測點間距不大于50 m.同樣使用谷歌地圖對岸線點位進行大體標注，如圖3所示。

圖3　斷面點位分布圖

3) 重點海堤高程測量

在6個地市中選出8段重點海堤進行高程測量，每個海堤測量2～4個點位，主要分布在起點、折點和終點，約30個站位。在進行海堤高程測量時，通過拍照、點之記、錄像等方式準確的記錄每個測點的準確位置，以便于以后每年進行變形監(jiān)測。

將使用CORS-RTK獲取的高程數據與三等水準測量平差后數據對比，結果如表1所示。

其中高程中誤差計算公式為

(1)

式中： Mh為高程中誤差(mm)； n為水準點個數； h為CORS測量高程與直接水準高程的較差。通過對表1數據分析可知，可以看出CORS測量精度是符合要求的。

本次同樣使用谷歌地圖對海堤高程觀測點位進行大體標注，如圖4所示。

此次測量工作所獲得測量數據、圖像以及錄像等信息進行整理、保存，為研究山東海岸的變化提供參考。

表1　 CORS結果與水準結果對比

圖4　海堤高程觀測點位分布圖

3　測量的注意事項

1) 在進行測量工作之前，必須熟悉CORS-RTK的具體操作流程，能夠對手簿內部系統進行熟練的操作。

2) 觀測人員和記錄人員一定要嚴謹。觀測人員立桿時應保持氣泡居中，等到手簿現實固定解時方可記錄點位數據。由于測量范圍較大，測點較多，記錄人員一定要準確記錄與手簿設置一致的測點信息，以便進行內業(yè)處理。

3) 一定要保證GPS接收機電池和手簿電池電量充足。本次測量準備了三塊GPS接收機備用電池和一塊手簿備用電池，當天作業(yè)完之后都要對使用過的電池及時充電。

4) 一定要保證所使用的SIM卡內有足夠的通訊費。否則將會無法接收山東CORS服務信號，也就無法進行測量作業(yè)，從而影響測量進度。

5) 如果測區(qū)內接收不到CORS信號或者CORS信號非常弱，可以將CORS-RTK測量與傳統儀器測量相互結合，并在已知控制點增加檢核，以保證測量數據的可靠性。

6) 要對轉換參數進行精確嚴密的解算。由于本次測量規(guī)范要求使用WGS-84下坐標，因此不需要進行坐標轉換。

7) 每天測量作業(yè)完成后都要及時的對測量數據進行整理。由于本次測區(qū)范圍較大，測點較多，每天拍攝大量的照片和錄像，因此為了避免混亂，最好當天完成本日的數據整理[6]。

4　結束語

通過在山東沿海地區(qū)海岸侵蝕現場監(jiān)測中岸線監(jiān)測、岸灘地形監(jiān)測、重點海堤高程監(jiān)測等方面的應用實例發(fā)現，CORS-RTK在測量精度、便利性、可靠性、測量范圍等方面都有很大提高，而且該技術能夠滿足變形測量的各項規(guī)范要求，相較于傳統全站儀測量以及常規(guī)的RTK測量方法，具有很大技術優(yōu)勢。

進入21世紀以來，我國很多省份和城市都已經建立完備的CORS系統，這就為CORS-RTK技術的全面應用提供了非常有利的條件。同時隨著我國北斗導航定位系統的投入運行，集成BDS、GPS等GNSS系統的網絡RTK技術也將會得到快速發(fā)展，這也會進一步提高CORS-RTK測量的精度和可靠性。CORS-RTK測量系統將會在大地測量、數字城市建設、智能化管理、國土資源管理等方面得到更多的應用，對加快推動我國測繪地理信息事業(yè)改革創(chuàng)新發(fā)展具有非常重要的意義。

[1] 黃俊華,陳文森.連續(xù)運行衛(wèi)星定位綜合服務系統建設與應用[M].北京：科學出版社,2009.

[2] HERBERT L, VOLLATH U,CHEN X M. Virtual reference station versus broadcast solutions in net-work RTK-advantages and limitations[C]//GNSS2003,Graz,Austria,2003.

[3] WANNINGER L. Introduction to network RTK[EB/OL]. 2008-10-25.http://www.network-rtk.info/intro/introduction.html.

[4] 黃丁發(fā),張 勤,張小紅,等.衛(wèi)星導航定位原理[M].武 漢:武漢大學出版社,2015.

[5] 王文海,吳桑云.山東省海岸侵蝕災害研究[J].自然災害研究,1993, 2(4): 60-65.

[6] 王建鋒.網絡RTK技術在數字化測圖中的應用[J].現代測繪,2010,33( 4) :28-29.

The Application of CORS System Based on RTK System in Coastal Erosion Survey

LIU Zongqiang,LIU Xin,HAN Hengxing

(GeomaticsCollege,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)

This paper introduces application principle of Gps-Rtk. Take shandong coastal erosion monitoring project for example, the coastline of monitoring, river flat terrain, seawall elevation measurement is given. Briefly summarizes the CORS of Gps-Rtk technology characteristic and the practical experience during the process of measurement and Gps-Rtk application prospect.

Coastal erosion; CORS-RTK; survey

10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.04.023

2016-03-04

P228.4

A

1008-9268(2016)04-0106-04

劉宗強(1990-)，男，山東省聊城人，碩士生，主要研究方向為衛(wèi)星定位與導航。

劉欣(1992-)，女，山東德州人，碩士生，主要研究方向為衛(wèi)星定位與導航。

韓恒星(1990-)，男，山東省聊城人，碩士生，主要研究方向為衛(wèi)星定位與導航。

聯系人： 劉宗強 E-mail: 937653241@qq.com