基于CORS的高精度GPS測量方法在公路測量中的應(yīng)用研究

李鵬 李有權(quán) 肖利

摘 ? 要：社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展壯大使我國交通網(wǎng)絡(luò)不斷建設(shè)，給人們的生活帶來了便利。但是在設(shè)計方案初期，受到施工環(huán)境、地形地貌的影響，增加了測量工作的難度，這時采用傳統(tǒng)的測量方法取得的數(shù)據(jù)存在準(zhǔn)確度不高、存在誤差等問題，從而導(dǎo)致施工圖紙存在諸多問題，無法確保施工質(zhì)量，不利于公路交通事業(yè)的穩(wěn)定長期發(fā)展。目前，一種基于CORS的高精度GPS測量技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于公路測量中，該技術(shù)具有準(zhǔn)確度高、效率高等優(yōu)點。該文將針對基于CORS的高精度GPS測量技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：基于CORS的高精度GPS;測量技術(shù);公路測量;具體應(yīng)用

中圖分類號：P228.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

公路建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，提高了線路勘測結(jié)果的精確度，隨著公路路段跨度的增加，已知點逐漸減少，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的測量方法已無法滿足勘測要求。GPS定位技術(shù)具有操作時間短、定位精度高、三維可視效果等優(yōu)勢，已被應(yīng)用于各類測量中。基于CORS的高精度GPS測量方法具有測量速度快、精度高等特點，將該技術(shù)應(yīng)用于公路測量中效果非常理想。

1 CORS系統(tǒng)

1.1 CORS的工作原理

在使用CORS時，先要在測量范圍內(nèi)建立多個連續(xù)運行的基準(zhǔn)站，每個基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)形成一個專用網(wǎng)絡(luò)，強大的基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)在整個系統(tǒng)運用過程中，每個基準(zhǔn)站都能按照要求進(jìn)行采樣監(jiān)測，再通過通信系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，提供國際通用格式的站點坐標(biāo)和GPS測量數(shù)據(jù)，并輸送至數(shù)據(jù)處理中心，在控制中心對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析與處理，保證數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一，針對實時觀測數(shù)據(jù)在控制中心進(jìn)行整體建模解算;最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PS接收器上，從而得到高精度的定位數(shù)據(jù)。及時滿足各行各業(yè)對精度定位，快速和實時定位、導(dǎo)航的要求。

1.2 CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及必要性

深圳是我國第一個建立參考站連續(xù)運行系統(tǒng)的城市，深圳已啟動了該系統(tǒng)，隨后青島、北京、天津、廣州、上海、蘇州、成都等城市也建立了該系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)提供的主要服務(wù)是實時差分定位，從而擴大了公路測量的范圍，同時提高測量的準(zhǔn)確度。此外，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，城市規(guī)劃及建設(shè)、國土測繪、地籍管理、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)防災(zāi)、公安監(jiān)控、導(dǎo)航定位等多種現(xiàn)代化信息化管理的發(fā)展都需要實時的地理數(shù)據(jù)給予支持。

2 CORS系統(tǒng)在道路測量中的具體應(yīng)用

選取某段位于山區(qū)的公路，該公路山嶺縱橫，受到歷史因素的影響，該區(qū)域內(nèi)并沒有高等級已知點;在這種情況下，一方面已知的公路控制點達(dá)不到通視效果，傳統(tǒng)的全站儀導(dǎo)線控制點無法確?？刂凭W(wǎng)的連貫性，更無法確?？刂频木珳?zhǔn)度;另一方面，普通的GPS無法建立有效的，以公路線性相延伸的控制網(wǎng)，也不能確保其精準(zhǔn)度。而依據(jù)有關(guān)規(guī)定，公路項目的首級控制網(wǎng)——GPS控制網(wǎng)設(shè)定的通視GPS控制點間隔應(yīng)在5 000 m，布網(wǎng)方式選擇連式布網(wǎng);將基于CORS高精度GPS測量技術(shù)應(yīng)用于該路段的測量中，在公路兩側(cè)布置控制點，再利用Ashtch接收機進(jìn)行測量，采樣間隔時間設(shè)為10 s，經(jīng)過對測量結(jié)果進(jìn)行研究顯示，基線精準(zhǔn)度控制范圍在2 cm，測量精度非常高，足夠滿足公路測量要求。

3 基于CORS的高精度GPS測量方法在公路測量中的具體應(yīng)用

3.1 測繪公路工程線形

在傳統(tǒng)的公路測量中，多采用RTK技術(shù)，而這種測量方法需將參考站設(shè)在精度高的坐標(biāo)上，再傳遞差分信息。但是該技術(shù)也存在局限性，即參考站在測量中切忌出現(xiàn)故障，一旦發(fā)生故障就會影響到流動站接收信息的精準(zhǔn)性;此外，由于測量精度隨著距離的拉開而降低，因此設(shè)置參考站的距離需在10 km以內(nèi)。但基于CORS的高精度GPS技術(shù)就不會存在這些問題，它的參考站和流動站之間的最大距離值可達(dá)到50 km，同時測量的精準(zhǔn)度不會降低。在實踐中，可將一個已知GPS-RTK接收機作為流動參考站，在車輛行駛一定距離后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)遇到顯著的地標(biāo)性建筑時，開始將實時定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，再利用相關(guān)軟件對其進(jìn)行處理，最后結(jié)合地形圖準(zhǔn)確繪制出公路線路，最大限度地減少誤差的產(chǎn)生。

3.2 控制測量

傳統(tǒng)公路測量方法中，通常將三角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)作為控制測量的方法，而大量的實踐表明，這種控制測量方法對所測區(qū)域內(nèi)的地貌地形要求極高，同時鄰近的控制點間必須能夠通視。CORS系統(tǒng)可以高精度地獲取空間數(shù)據(jù)、地理特征、重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，同時，也需要測量人員掌控每個控制測量環(huán)節(jié)，當(dāng)出現(xiàn)偏差、超過規(guī)定范圍且與技術(shù)規(guī)范要求不符時，就要及時糾正并重新測量?？梢?，提高測量精準(zhǔn)度是控制測量工作的必然選擇，GPS靜態(tài)測量技術(shù)能夠有效提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，但實現(xiàn)這點要求的基礎(chǔ)是在閉合的條件下處理信息數(shù)據(jù)。而CORS系統(tǒng)不但能夠通過自動化技術(shù)自動測算結(jié)果，而且保證了測量的實時性，也在降低工作量的同時提高了測量的精準(zhǔn)度，優(yōu)勢非常顯著。

3.3 測量縱橫斷面的應(yīng)用

在測量縱斷面時，先將中樁的高程參數(shù)測量出來，再以這些數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行下一步工作;其次在測量橫斷面之前，要將中線、中樁進(jìn)行重合，當(dāng)?shù)孛嫘纬纱怪逼鸱鼱顟B(tài)時方可進(jìn)行測量，最后確定圖紙，而在開展路基、土方石施工設(shè)計時就要以該圖紙為依據(jù)制定施工方案。傳統(tǒng)測量方法需要設(shè)立多個觀測點，想獲得測量參數(shù)就必須對各個站點的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，因此需要大量的人力、物力投入;而且這種測量方式所得到的數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也不高，一旦施工過程中受到較大的外界影響，水準(zhǔn)儀就失去了效用，就需要人員來繪制圖形，這樣嚴(yán)重影響了施工質(zhì)量。而基于CORS的高精度GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，將數(shù)據(jù)輸入電子手簿中，系統(tǒng)就會自動分析數(shù)據(jù)，得到放樣文件，工作人員利用該文件進(jìn)行縱斷面放樣以達(dá)到獲得測量數(shù)據(jù)的目的;此外，確定橫斷面的形式后，將放樣數(shù)據(jù)錄入手簿中，便可得到放樣測量數(shù)據(jù)，在很大程度上減少了工作量及工作難度，使用效果非常理想。

3.4 公路中線的測量

公路中線的測量多采用全站儀來完成，測量前工作人員需計算出道路中樁的坐標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)樁號，從而得出控制點，在控制點上放置全站儀即可開展該工作。而依靠全站儀測量中線時，必須要保持控制點間的通視，但是有些控制點通視效果不理想，因此導(dǎo)致控制點放樣出現(xiàn)誤差，測量誤差問題嚴(yán)重。而采用基于CORS的高精度GPS技術(shù)測量中線時，在電子手簿中輸入中樁的具體坐標(biāo)即可，該系統(tǒng)會對各坐標(biāo)點中樁進(jìn)行獨立測量，最大限度地避免了人工誤差的產(chǎn)生，確保每個控制點均能夠進(jìn)行高精度值的放樣工作。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代公路建設(shè)中，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)層出不窮，由該文分析可知，基于CORS的高精度GPS技術(shù)在公路測量中有著不可言喻的作用，是不可或缺的測量技術(shù)，在運用該技術(shù)時，一方面提高了測量工作的質(zhì)量及工作效率，另一方面該技術(shù)的運用使更多人力資源被解放出來。因此應(yīng)加大對基于CORS的高精度GPS的研究，使其為公路建設(shè)提供更有力的保障。

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