CORS在水利工程測(cè)量領(lǐng)域的運(yùn)用

羅友文

摘 要：當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)水利工程項(xiàng)目中的測(cè)量效率與精度要求也越來(lái)越高，為了保證測(cè)量品質(zhì)又實(shí)現(xiàn)工程成本控制，本文就提出了CORS（Continuous Operational Reference System）GPS基準(zhǔn)站網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，希望借助它的功能優(yōu)越性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程測(cè)量領(lǐng)域的多方向應(yīng)用，并加以例證分析。

關(guān)鍵詞：CORS技術(shù) 水利工程測(cè)量 GPS-RTK 應(yīng)用 精度

CORS技術(shù)能夠在恰當(dāng)時(shí)點(diǎn)為水利工程項(xiàng)目提供導(dǎo)航、定位服務(wù)內(nèi)容，同時(shí)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高精度、高效率測(cè)量，為項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程節(jié)約大量資金，縮短工期，是目前水利工程項(xiàng)目測(cè)量中比較推崇的創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)。

1.關(guān)于CORS技術(shù)

1.1技術(shù)起源

傳統(tǒng)的GPS-RTK技術(shù)可以為測(cè)量站點(diǎn)提供精確三維定位結(jié)果，這是因?yàn)樗玫搅薌PS的全球精準(zhǔn)定位能力和RTK的實(shí)時(shí)快捷與簡(jiǎn)易性特征，在測(cè)量領(lǐng)域擁有極為廣泛有效的應(yīng)用。但伴隨當(dāng)前基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間距離越來(lái)越大，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用能力相應(yīng)減弱，其測(cè)量誤差相關(guān)性把握能力也有下降，很多時(shí)間無(wú)法精確定位對(duì)象點(diǎn)，且整周模糊度難以確定，無(wú)法獲得測(cè)量對(duì)象固定解。當(dāng)前許多水利工程項(xiàng)目地處山區(qū)位置，其所配備的流動(dòng)站不但與基準(zhǔn)站相差距離較遠(yuǎn)，而且流動(dòng)站信號(hào)由于山區(qū)阻隔很難實(shí)現(xiàn)良好通信，此時(shí)RTK接收信號(hào)就會(huì)偏弱。為了解決這一傳統(tǒng)技術(shù)難題，人們就研究并提出了基于GNSS基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)的CORS全新技術(shù)系統(tǒng)。

1.2技術(shù)原理

不同于常規(guī)的GPS-RTK技術(shù)， C OR S技術(shù)網(wǎng)絡(luò)固定參考站不會(huì)直接面向移動(dòng)用戶發(fā)送任何修正信息，而是直接將原始數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)控制中心。后臺(tái)控制中心在對(duì)信息進(jìn)行處理后通過(guò)GSM技術(shù)發(fā)送概率坐標(biāo)，然后才能與流動(dòng)站建立聯(lián)系，確立最佳固定基準(zhǔn)站。該基準(zhǔn)站會(huì)基于信息整體來(lái)修正GPS軌道誤差，也包括由對(duì)流層、大氣層折射所造成的誤差，在修正誤差后將高精度差分信號(hào)直接發(fā)送到流動(dòng)站，再生成一個(gè)虛擬信號(hào)參考基站，解決傳統(tǒng)RTK技術(shù)在長(zhǎng)距離測(cè)量作業(yè)數(shù)據(jù)傳遞方面的信號(hào)限制問(wèn)題，同時(shí)保證輸出信號(hào)高精度。在該誤差修正過(guò)程中，CORS技術(shù)網(wǎng)絡(luò)會(huì)為誤差構(gòu)建改正模型，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平差結(jié)算，再根據(jù)用戶定位位置的近似位置來(lái)發(fā)送誤差修正參數(shù)，最后獲得用戶所希望獲得的精確實(shí)時(shí)定位效果。

2.CORS技術(shù)在水利工程測(cè)量領(lǐng)域的運(yùn)用分析

CORS技術(shù)在當(dāng)前水利工程項(xiàng)目測(cè)量領(lǐng)域中的運(yùn)用非常廣泛，因?yàn)樗軌驗(yàn)轫?xiàng)目提供厘米級(jí)精度定位服務(wù)，且也能夠滿足傳統(tǒng)GPS-RTK所具備的實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航與高精度測(cè)量要求，在測(cè)量可靠性與效率方面比GPSRTK技術(shù)更高，因此被各省市級(jí)大型水利工程建設(shè)所采納。以下簡(jiǎn)要分析CORS技術(shù)在水利工程測(cè)量中兩個(gè)方面的技術(shù)運(yùn)用過(guò)程。

（1）在水利工程項(xiàng)目控制測(cè)量方面的應(yīng)用。如上文所述，我國(guó)大部分水利工程地處位置偏遠(yuǎn)，例如深山山區(qū)內(nèi)，這些地帶地形較為復(fù)雜，在控制點(diǎn)布設(shè)上具有較大難度，傳統(tǒng)的導(dǎo)線測(cè)量、三角測(cè)量、包括GPS-RTK技術(shù)由于受到點(diǎn)點(diǎn)通視條件限制，只有多次遷站觀測(cè)才能實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量，但不但測(cè)量精度無(wú)法保證還會(huì)花費(fèi)較高成本。如果選擇采用CORS技術(shù)，首先在控制點(diǎn)布設(shè)方面就能凸顯優(yōu)勢(shì)，它的控制點(diǎn)布設(shè)相對(duì)更簡(jiǎn)單，在控制測(cè)量方面也能精確到厘米級(jí)別，而且不要求點(diǎn)點(diǎn)之間布設(shè)滿足通視條件，這就規(guī)避了可能存在的層層控制的點(diǎn)位誤差累計(jì)問(wèn)題，包括點(diǎn)位分布不均勻問(wèn)題。利用CORS在水利工程項(xiàng)目中可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制測(cè)量，隨時(shí)定位并隨時(shí)確定定位精度，對(duì)提高測(cè)量作業(yè)效率很有幫助。就目前來(lái)看，CORS技術(shù)在控制測(cè)量方面表現(xiàn)尚佳，但在針對(duì)高精度的靜態(tài)定位測(cè)量方面還要運(yùn)用到GPS定位技術(shù)，二者結(jié)合能夠?yàn)樗こ添?xiàng)目提供更高精度的項(xiàng)目控制測(cè)量結(jié)果。

舉例來(lái)說(shuō)，在針對(duì)水利工程項(xiàng)目的高程控制測(cè)量方面，就需要將CORS技術(shù)與高程系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，將大地作為水準(zhǔn)基準(zhǔn)面來(lái)構(gòu)建新的高程系統(tǒng)。在這里CORS負(fù)責(zé)測(cè)量地面點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)系中的大地標(biāo)高，然后在高程系統(tǒng)與CORS技術(shù)中轉(zhuǎn)換關(guān)系，得出最終測(cè)量結(jié)果。對(duì)于某些地形相對(duì)平坦地區(qū)，在控制測(cè)量上對(duì)高程方向精度要求不會(huì)太苛刻，利用RTK技術(shù)就能完成。如果是地形復(fù)雜的山區(qū)水利工程項(xiàng)目，同樣測(cè)量方法可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)象點(diǎn)的高程異常問(wèn)題，此時(shí)要基于CORS技術(shù)來(lái)建立高程異常修正模型，再在該區(qū)域內(nèi)獲得某一點(diǎn)的大地標(biāo)高，通過(guò)模型插值計(jì)算來(lái)明確高程異常狀況，最終獲得正常標(biāo)高，達(dá)到針對(duì)水利工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的高程有效控制。

（2）在水利工程項(xiàng)目施工測(cè)量方面的應(yīng)用。在水利工程項(xiàng)目施工階段的測(cè)量作業(yè)情況復(fù)雜，就以放樣為例，由于水利工程項(xiàng)目放樣工作量偏大，所以為了滿足工期需求，夜間也要進(jìn)行放樣。對(duì)于傳統(tǒng)全站儀而言，它的技術(shù)是難以滿足夜間放樣要求的，所以這里還要運(yùn)用到CORS技術(shù)。該技術(shù)不受夜間條件限制，根據(jù)WGS-84坐標(biāo)系配合施工坐標(biāo)系來(lái)轉(zhuǎn)換參數(shù)，同時(shí)將放樣樁位點(diǎn)坐標(biāo)輸入到電子手賬中，該技術(shù)即使遇到交叉性建筑物等復(fù)雜地理狀態(tài)也能輕松展開(kāi)直線與曲線放樣過(guò)程，具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)性。

另外在水利工程的斷面測(cè)量應(yīng)用中也能看到CORS技術(shù)的身影，通過(guò)該技術(shù)配合RTK技術(shù)設(shè)計(jì)河道線形，實(shí)時(shí)為河道縱向與橫向方位提供斷面高程點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)，再通過(guò)CORS技術(shù)來(lái)進(jìn)行縱橫斷面測(cè)量，其測(cè)量精度也能達(dá)到厘米級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程項(xiàng)目中河道斷面的精確測(cè)量。

3.CORS在水利工程測(cè)量領(lǐng)域的案例分析

CORS技術(shù)測(cè)量精度較高，但為了驗(yàn)證它的高精度，本文還是選擇了某水利工程項(xiàng)目區(qū)域，對(duì)該區(qū)域中的部分控制點(diǎn)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行基于CORS的測(cè)量檢驗(yàn)過(guò)程。具體來(lái)講，要通過(guò)CORS技術(shù)對(duì)該測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的5個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行均勻分布，目前已知這5個(gè)起算點(diǎn)覆蓋整個(gè)作業(yè)測(cè)區(qū)，對(duì)它們進(jìn)行點(diǎn)校正，并實(shí)施坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換。在測(cè)量前明確了5個(gè)控制起算點(diǎn)的檢驗(yàn)參數(shù)，在校正后獲得它們各自的水平殘差與高程殘差，如表1。

如表1，在進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換之后利用CORS技術(shù)來(lái)測(cè)量已知控制起算點(diǎn)（5個(gè)），并對(duì)它們進(jìn)行精度檢測(cè)，最后取得固定解。根據(jù)結(jié)果可以看到基于CORS技術(shù)測(cè)量后水利工程區(qū)域內(nèi)所布設(shè)控制起算點(diǎn)的水平方向與高程方向精度都保持在3cm以內(nèi)，這說(shuō)明其控制測(cè)量過(guò)程基本滿足標(biāo)準(zhǔn)精度要求。

4.總結(jié)

綜上所述，CORS技術(shù)在水利工程項(xiàng)目測(cè)量方面具有極大優(yōu)勢(shì)性，而且測(cè)量數(shù)據(jù)精確，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更高于傳統(tǒng)的GPS-RTK技術(shù)，應(yīng)該在未來(lái)為水利工程測(cè)量領(lǐng)域進(jìn)一步廣泛推廣應(yīng)用。

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