基于CORS的廣東海岸帶侵蝕監(jiān)測研究

陳良

摘? 要：該文以基于CORS的海岸帶侵蝕為研究對象，論文首先分析了CORS-RTK的工作原理，進(jìn)而結(jié)合廣東沿海侵蝕監(jiān)測探討了具體的監(jiān)測流程和方法。結(jié)果表明，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(shù)能夠滿足變形測量的各項(xiàng)規(guī)范要求，相較于傳統(tǒng)全站儀測量以及常規(guī)的RTK測量方法，具有很大技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：CORS? 廣東? 海岸帶? 侵蝕? 監(jiān)測

中圖分類號(hào)：P694? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（c）-0249-02

隨著GPS技術(shù)的快速發(fā)展以及國內(nèi)外對連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)（CORS）的大力建設(shè)，CORS-RTK這種測量模式已經(jīng)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RTK測量技術(shù)，越來越多地應(yīng)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(lǐng)域。

相比于常規(guī)RTK測量，CORS-RTK技術(shù)具有便利性、高效性、精度較高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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(tǒng)與RTK技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在測量工作中將會(huì)有巨大的發(fā)展前景。廣東省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位參考站綜合服務(wù)系統(tǒng)（簡稱GDCORS）自2006年12月開始建設(shè)以來，在廣東沿海地區(qū)已經(jīng)建立了相當(dāng)規(guī)模的CORS站點(diǎn)。這就為CORS-RTK技術(shù)在廣東海岸侵蝕監(jiān)測中的應(yīng)用提供了便利條件，這也是變形測量技術(shù)的巨大革新。

1? CORS-RTK的工作原理

CORS系統(tǒng)由參考站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)播發(fā)中心、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及用戶接收機(jī)等部分組成。如圖1所示，各系統(tǒng)由數(shù)據(jù)通信鏈路聯(lián)系起來，形成一個(gè)分布于整個(gè)地區(qū)的局域網(wǎng)。CORS在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)大體均勻地布設(shè)多個(gè)永久性的連續(xù)運(yùn)行GPS參考站，構(gòu)成一個(gè)參考站網(wǎng)，各參考站按照設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)地將觀測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心首先對每個(gè)參考站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，然后統(tǒng)一對整個(gè)參考站網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，實(shí)時(shí)得出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng)，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，從而獲得該區(qū)域的誤差改正模型。

然后數(shù)據(jù)處理中心向用戶實(shí)時(shí)發(fā)送GPS改正數(shù)據(jù)，用戶只需要一臺(tái)移動(dòng)GPS接收機(jī)，便可實(shí)時(shí)或事后得到高精度的可靠的定位結(jié)果。這樣，當(dāng)基準(zhǔn)站間距即便達(dá)到50～100km，用戶依舊能夠獲得厘米級(jí)的定位精度。

2? CORS-RTK廣東沿海侵蝕監(jiān)測的應(yīng)用

廣東省瀕臨南海，屬于海岸線較長的省份。由于受到海洋動(dòng)力以及人為破壞的影響，廣東海岸侵蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，對廣東沿海地區(qū)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。海岸侵蝕災(zāi)害分為突發(fā)式和漸進(jìn)式兩種。

為了研究廣東海岸漸進(jìn)式侵蝕現(xiàn)象，廣東省在2015年開始進(jìn)行廣東海岸侵蝕監(jiān)測的測量工作。進(jìn)行測量工作之前，測量人員在歷年海岸侵蝕災(zāi)害現(xiàn)場踏勘、調(diào)研和資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)睾０兜拈_發(fā)狀況，在沿海選8個(gè)重點(diǎn)岸段布設(shè)監(jiān)測樁。

進(jìn)行測區(qū)勘測時(shí)測量人員發(fā)現(xiàn)測區(qū)地理環(huán)境較為復(fù)雜，廣東沿海地區(qū)具備較為完善的CORS系統(tǒng)，將RTK設(shè)備應(yīng)用到此次測量工作中。

此次廣東海岸侵蝕監(jiān)測主要進(jìn)行岸線監(jiān)測、岸灘地形測量以及重點(diǎn)海堤高程測量。

（1）岸線監(jiān)測。

岸線監(jiān)測是在此次項(xiàng)目中首先使用CORS-RTK進(jìn)行現(xiàn)場測量，將有足夠通訊費(fèi)的SIM卡插入GPS接收機(jī)中，通過手簿使用購買的廣東CORS服務(wù)系統(tǒng)賬號(hào)將GPS接收機(jī)連入CORS系統(tǒng)中，然后即可按照常規(guī)RTK測量模式進(jìn)行工作。岸線監(jiān)測主要包括以下內(nèi)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(fù)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(diǎn)間距不大于50m，明顯拐點(diǎn)必須測量，填寫《現(xiàn)場監(jiān)測記錄表》。測點(diǎn)數(shù)量約200個(gè)。然后使用谷歌地圖對岸線點(diǎn)位進(jìn)行大體標(biāo)注，如圖2所示。

（2）岸灘地形測量首先進(jìn)行斷面的布設(shè)，5條岸段共布設(shè)約15個(gè)斷面，每個(gè)斷面測點(diǎn)2～4個(gè)。測量范圍自監(jiān)測樁至低潮線區(qū)域。斷面布設(shè)垂直海岸線。重點(diǎn)區(qū)監(jiān)測斷面布設(shè)間隔不大于5km。要測量的海岸線長度基本上都大于300m，在設(shè)定主斷面的同時(shí)，需在主斷面兩側(cè)不小于100m的距離，各設(shè)1條輔助斷面。每個(gè)點(diǎn)測量時(shí)間不少于5s，斷面上相鄰測點(diǎn)間距不大于50m。同樣使用谷歌地圖對岸線點(diǎn)位進(jìn)行大體標(biāo)注。

（3）重點(diǎn)海堤高程測量在6個(gè)地市中選出8段重點(diǎn)海堤進(jìn)行高程測量，每個(gè)海堤測量2～4個(gè)點(diǎn)位，主要分布在起點(diǎn)、折點(diǎn)和終點(diǎn)，約30個(gè)站位。在進(jìn)行海堤高程測量時(shí)，通過拍照、點(diǎn)之記、錄像等方式準(zhǔn)確地記錄每個(gè)測點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，以便于以后每年進(jìn)行變形監(jiān)測。

將使用CORS-RTK獲取的高程數(shù)據(jù)與三等水準(zhǔn)測量平差后數(shù)據(jù)對比，結(jié)果如表1所示。

其中高程中誤差計(jì)算公式為：

（1）

式中：Mh為高程中誤差（mm）;n為水準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)數(shù);h為CORS測量高程與直接水準(zhǔn)高程的較差。

通過對表1數(shù)據(jù)分析可知，可以看出CORS測量精度是符合要求的。

此次同樣使用谷歌地圖對海堤高程觀測點(diǎn)位進(jìn)行大體標(biāo)注。

此次測量工作所獲得測量數(shù)據(jù)、圖像以及錄像等信息進(jìn)行整理、保存，為研究廣東海岸的變化提供參考。

3? 測量的注意事項(xiàng)

（1）在進(jìn)行測量工作之前，必須熟悉CORS-RTK的具體操作流程，能夠?qū)κ植緝?nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行熟練的操作。

（2）觀測人員和記錄人員一定要嚴(yán)謹(jǐn)。觀測人員立桿時(shí)應(yīng)保持氣泡居中，等到手簿現(xiàn)實(shí)固定解時(shí)方可記錄點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

（3）一定要保證GPS接收機(jī)電池和手簿電池電量充足。此次測量準(zhǔn)備了3塊GPS接收機(jī)備用電池和1塊手簿備用電池，當(dāng)天作業(yè)完之后都要對使用過的電池及時(shí)充電。

（4）一定要保證所使用的SIM卡內(nèi)有足夠的通訊費(fèi)。否則將會(huì)無法接收廣東CORS服務(wù)信號(hào)，也就無法進(jìn)行測量作業(yè)，從而影響測量進(jìn)度。

（5）如果測區(qū)內(nèi)接收不到CORS信號(hào)或者CORS信號(hào)非常弱，可以將CORS-RTK測量與傳統(tǒng)儀器測量相互結(jié)合，并在已知控制點(diǎn)增加檢核，以保證測量數(shù)據(jù)的可靠性。

（6）要對轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行精確嚴(yán)密的解算。由于此次測量規(guī)范要求使用WGS-84下坐標(biāo)，因此不需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4? 結(jié)語

通過在廣東沿海地區(qū)海岸侵蝕現(xiàn)場監(jiān)測中岸線監(jiān)測、岸灘地形監(jiān)測、重點(diǎn)海堤高程監(jiān)測等方面的應(yīng)用實(shí)例發(fā)現(xiàn)，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(shù)能夠滿足變形測量的各項(xiàng)規(guī)范要求，相較于傳統(tǒng)全站儀測量以及常規(guī)的RTK測量方法，具有很大技術(shù)優(yōu)勢。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國很多省份和城市都已經(jīng)建立完備的CORS系統(tǒng)，這就為CORS-RTK技術(shù)的全面應(yīng)用提供了非常有利的條件。

同時(shí)隨著我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的投入運(yùn)行，集成BDS、GPS等GNSS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)也將會(huì)得到快速發(fā)展，這也會(huì)進(jìn)一步提高CORS-RTK測量的精度和可靠性。CORS-RTK測量系統(tǒng)將會(huì)在大地測量、數(shù)字城市建設(shè)、智能化管理、國土資源管理等方面得到更多的應(yīng)用，對加快推動(dòng)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。

參考文獻(xiàn)

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