基于河北CORS的某中石油供氣管道測量中的應(yīng)用

韓天培

摘? ?要：本文以河北CORS在某中石油供氣管道測量中的應(yīng)用為研究對象，本文首先簡要介紹了河北CORS系統(tǒng)的特點和功能，進而分析了河北CORS在某中石油供氣管道測量中的應(yīng)用模式，在此基礎(chǔ)上，本文探討了作業(yè)實施方法及測量結(jié)果，最后進行了誤差分析，通過對比采用河北CORS系統(tǒng)和常規(guī)RTK測量方式兩種方法得出的數(shù)據(jù)精度，總結(jié)出了河北CORS系統(tǒng)的優(yōu)、缺點。

關(guān)鍵詞：河北CORS? 管道? 測量

中圖分類號：TE973.6;P228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0044-02

1? 河北CORS系統(tǒng)介紹

河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)即河北CORS是由河北省地理信息局負責(zé)組織，同時與河北省氣象局、河北省地質(zhì)環(huán)境勘察院、66240部隊本著降低系統(tǒng)建設(shè)成本、資源互補、共建共享的原則合作建設(shè)的重點項目。整個系統(tǒng)主要包括基準(zhǔn)站部分、控制中心部分、網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)發(fā)布部分。系統(tǒng)一期工程建設(shè)于2008年8月啟動，2010年4月完成;二期基準(zhǔn)站工程建設(shè)于2011年6月正式啟動，2011年底完成，形成由64個參考站組成的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，并具備了穩(wěn)定、可靠運行的能力。

系統(tǒng)將逐步啟動北斗化升級改造，并建設(shè)河北省北斗GNSS導(dǎo)航與位置服務(wù)網(wǎng)，極大程度上推動了河北省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的建設(shè)步伐。

2? 工程概況

某中石油供氣管道全長78km。線路沿線穿越大量高速公路、河流、鐵路和沼澤地。該工程采用1954北京坐標(biāo)系和1985國家高程基準(zhǔn)，主要工作是線路控制測量、中線測量、碎部測量和縱斷面測量。

3? 河北CORS在供氣管道測量中的應(yīng)用模式

3.1 河北CORS在線路控制測量上的應(yīng)用

在本工程的控制測量中，應(yīng)用8臺Trimble R8 GNSS接收機進行靜態(tài)觀測，每隔5KM布設(shè)一對控制點，共布設(shè)34個控制點，且沿途聯(lián)測了5個C級國家控制點，形成了39個控制點的GPS網(wǎng)。GPS靜態(tài)觀測滿足技術(shù)規(guī)定，每個控制點觀測不少于45min。

同時，我們下載了附近可以利用的4個河北CORS系統(tǒng)參考點的數(shù)據(jù)，將這4個參考站數(shù)據(jù)加入GPS網(wǎng)進行解算。解算時，我們采用了兩種方法，即只有4個參考點數(shù)據(jù)作為起算數(shù)據(jù)和只有5個C級國家點數(shù)據(jù)作為起算數(shù)據(jù)。

經(jīng)過兩次GPS網(wǎng)解算，我們對解算出的34個控制點成果做了比較，發(fā)現(xiàn)利用河北CORS系統(tǒng)直接解算出來的控制點成果只比傳統(tǒng)靜態(tài)測量結(jié)果平面差不到4.5cm，高程差不到3cm，滿足《油氣輸送管道工程測量規(guī)范》要求。

3.2 河北CORS在中線測量上的應(yīng)用

線路中線測量全部采用河北CORS系統(tǒng)，進行實時網(wǎng)絡(luò)RTK測量。所有中線樁數(shù)據(jù)采集后，整理成為河北CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的特定格式，然后利用河北CORS中心的在線轉(zhuǎn)換服務(wù)，對數(shù)據(jù)進行CGCS2000坐標(biāo)系到1954北京坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，同時得到1985國家高程。

3.3 河北CORS在碎部測量和縱斷面測量上的應(yīng)用

碎部測量和斷面測量主要就是利用河北CORS系統(tǒng)采集線路沿線的地形點、地物點的坐標(biāo)和高程。河北CORS系統(tǒng)所提供的實時網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在線路測量中能很好的發(fā)揮優(yōu)勢，只要網(wǎng)絡(luò)信號好，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)比傳統(tǒng)RTK測量要方便、快捷。

在網(wǎng)絡(luò)信號很差，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)用不方便時，我們換成傳統(tǒng)設(shè)定基站，RTK動態(tài)測量模式進行測量。這時，我們也對部分中線樁進行了測量，其成果與直接利用河北CORS系統(tǒng)測量轉(zhuǎn)換出來的成果比較，如表1所示。從中可以看出，中線樁成果相差很少，進一步說明了河北CORS系統(tǒng)測量成果的正確性。

4? 作業(yè)實施

在河北CORS下用RTK進行控制測量，控制點點位的選取比較隨意，靈活性比較大，站與站之間不要求通視，僅限于手機和衛(wèi)星信號是否處于良好的狀態(tài)，而不必考慮信號如何收發(fā);測區(qū)水稻田居多，因此點位的布設(shè)要考慮到農(nóng)民耕種對點位的破壞;另外測區(qū)多湖泊和河流，布設(shè)的控制點應(yīng)盡量的遠離，以避免多路徑效應(yīng)的影響。測區(qū)管線都是由計量站、油井、中轉(zhuǎn)站、輸油碼頭相互連接，為了防止點位的破壞，統(tǒng)一的把點位布設(shè)到有人管理的計量站、中轉(zhuǎn)站內(nèi)，以便于長期的保存，但是這些地方都具有變壓器以及其他發(fā)電設(shè)備，所以布設(shè)的時候兼顧點位的距離都保持遠離它們200m以上。

5? 誤差分析

5.1 CORS 接收機誤差

CORS 系統(tǒng)是由若干臺 GPS 接收機連續(xù)不斷地運行，采集 GPS 原始數(shù)據(jù)，輸出RTK/DGPS 數(shù)據(jù)，再傳送給 GIS/GPS 導(dǎo)航用戶。其誤差來源主要是三大部分，即：與GPS 衛(wèi)星有關(guān)的衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差及相對論效應(yīng);與信號傳播有關(guān)的電離層折射延遲、對流層折射誤差以及多路徑誤差;與 GPS 接收機有關(guān)的接收機鐘差、接收機位置誤差等等。GPS 的誤差源在空間和時間上是高度相關(guān)的，差分 GPS 原理能夠使用這些相關(guān)性來改善整個 GPS 系統(tǒng)的性能，可以減少或者消除衛(wèi)星誤差、接收機鐘差、星歷誤差、大氣折射誤差等，同時 CORS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)基準(zhǔn)站的觀測值，建立整個區(qū)域內(nèi) GPS 測量的主要誤差模型（如電離層折射誤差模型、對流層折射誤差模型和衛(wèi)星軌道誤差模型等），并將這些誤差從觀測數(shù)據(jù)中減去，形成“無誤差”的觀測值。

5.2 RTK 測量誤差

RTK流動站用戶施測精度受到整周未知數(shù)解、多路徑效應(yīng)、電離層影響、潮汐現(xiàn)象、天線高等因素影響。同時 RTK 儀器本身的誤差、軟件解算的誤差、對中誤差、信號的穩(wěn)定性誤差，不同時刻衛(wèi)星的狀態(tài)和觀測條件引起的誤差，都給定位的精度帶來影響。

RTK作業(yè)的時候要嚴格的控制PDOP<6，衛(wèi)星數(shù)>6的時間窗口，這個時間段測量獲得的數(shù)據(jù)是最佳的。接收機啟動后，應(yīng)該通過菜單及時查看測站信息：接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、衛(wèi)星健康狀況、各衛(wèi)星信噪比、相位測量殘差實時定位的結(jié)果及收斂值、存儲介質(zhì)記錄和電源情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料情況，并及時作出相應(yīng)處理。在 CORS系統(tǒng)下作業(yè) RTK 的用戶，CORS系統(tǒng)已建立覆蓋區(qū)域電離層的誤差模型，并隨差分信號發(fā)送到流動站，消除電離層誤差，使得 RTK 的作業(yè)范圍和精度就能夠大大的改善。

5.3 CORS 數(shù)據(jù)中心與 RTK 數(shù)據(jù)通訊誤差

數(shù)據(jù)通訊是參考站網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)中心與流動站之間交換信息的主要手段。通訊的質(zhì)量直接影響 CORS 模型解算和流動站作業(yè)的效率和質(zhì)量。通訊是否暢通、有效、安全、可靠，并且是否具有較大的容量、高效率、低誤碼率的數(shù)據(jù)傳輸能力直接關(guān)系到位置定位的精度。

數(shù)據(jù)通訊誤差包括：有線通訊線路信號的衰減和無線通訊信號的流失和誤碼。數(shù)據(jù)通訊中一般采用標(biāo)準(zhǔn)電纜來連接天線和接收機，但是隨著電纜的增長，就必須采用天線信號放大器來減少信號的衰減了，否則就會影響接收機接收數(shù)據(jù)的能力，從而降低了定位精度，所以工作中一般采用幀中繼（FR）和光纖的混合通訊，且電纜的長度不會超過30m。在無線通訊中，通常采用GSM、GPRS、CDMA和TDMA的上網(wǎng)功能，采用這種無線的通訊方式不僅用戶數(shù)不受限制，而且它不會降低 RTK 的定位精度，傳送、接收 RTK 數(shù)據(jù)無距離限制，且一般不會受到干擾。

6? 結(jié)語

CORS 的出現(xiàn)無疑是一個革命性的技術(shù)，在一個地區(qū)甚至一個國家，只需要架設(shè)幾個或者幾十個上百個永久的基準(zhǔn)站，就能覆蓋一個比較大的區(qū)域，那么下次出去做外業(yè)測量就不用再架設(shè)基準(zhǔn)站了。

本文深刻闡述了CORS系統(tǒng)的功能和作業(yè)優(yōu)勢，實驗結(jié)果表明采用該方法對傳統(tǒng)測量工作模式帶來巨大的沖擊，極大的提高了野外作業(yè)的精度和效率。同時從多方面、多角度對CORS 下作業(yè)方式可能產(chǎn)生的誤差做了全面的分析研究。

參考文獻

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