CORS系統(tǒng)建設(shè)及其在常規(guī)測(cè)量中的應(yīng)用

趙辛宇

摘 要：本文主要探討CORS系統(tǒng)的建設(shè)及其在常規(guī)測(cè)量中的應(yīng)用。首先分析CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目案例，詳細(xì)分析CORS系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程，最后對(duì)CORS系統(tǒng)在常規(guī)測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：CORS系統(tǒng);建設(shè)流程;常規(guī)測(cè)量

中圖分類(lèi)號(hào)：P228.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）34-0034-03

CORS System Construction and its Application Analysis in Routine Survey

ZHAO Xinyu

（Fujian Institute of Geological Surveying and Mapping，F(xiàn)uzhou Fujian 350011）

Abstract： This paper mainly discussed the construction of CORS system and its application in conventional measurement. Firstly， the advantages of CORS system were analyzed， and then the construction process of CORS system was analyzed in detail combining with the actual project case. Finally， the application of CORS system in conventional measurement was discussed for reference.

Keywords： CORS system;construction process;routine measurement

CORS（Continuously Operating Reference Stations，連續(xù)運(yùn)行參考站）系統(tǒng)作為當(dāng)前一種比較先進(jìn)的測(cè)繪系統(tǒng)，本身具有應(yīng)用領(lǐng)域廣、測(cè)繪效率高、覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)。但是，CORS系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模大、技術(shù)含量高、影響范圍廣，為了確保系統(tǒng)能順利建設(shè)完成，有必要對(duì)CORS系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行分析，并探討其在常規(guī)測(cè)量中的應(yīng)用。

1 CORS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

相較于常規(guī)的RTK（Real-Time Kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）作業(yè)系統(tǒng)，CORS系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)。

第一，該系統(tǒng)能跨行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，不僅可以服務(wù)于測(cè)繪領(lǐng)域，而且能服務(wù)于其他領(lǐng)域，如交通領(lǐng)域、氣象領(lǐng)域等，功能性覆蓋領(lǐng)域更廣。

第二，CORS系統(tǒng)能夠提供更多豐富的服務(wù)，滿足用戶(hù)在不同場(chǎng)景下的各種需求，比如，CORS系統(tǒng)不僅能提供RTK、DGPS（Difference Global Positioning System，差分全球定位）等定位數(shù)據(jù)服務(wù)，而且能立足于測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)，為用戶(hù)提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)定位的數(shù)據(jù)服務(wù)。

第三，CORS系統(tǒng)能夠提供各種定位精度等級(jí)的數(shù)據(jù)，如為用戶(hù)提供米級(jí)、分米級(jí)，甚至是厘米級(jí)的精準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而滿足人們不同層次的要求，因此能適用于多個(gè)場(chǎng)景。比如，在進(jìn)行土地測(cè)量時(shí)，可以利用CORS系統(tǒng)提供的厘米級(jí)差分?jǐn)?shù)據(jù);在進(jìn)行土地執(zhí)法時(shí)，可以利用CORS系統(tǒng)提供的分米級(jí)差分?jǐn)?shù)據(jù);CORS系統(tǒng)本身還具有導(dǎo)航功能，在這一場(chǎng)景中，能用到CORS系統(tǒng)提供的米級(jí)精度的差分?jǐn)?shù)據(jù)。

第四，CORS系統(tǒng)的覆蓋范圍較廣，只需要搭建一個(gè)CORS系統(tǒng)，然后再結(jié)合不同測(cè)繪作業(yè)需要，布設(shè)好系統(tǒng)周邊參考站，就能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測(cè)量。在覆蓋范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)單人作業(yè)，有效提升測(cè)繪工作效率。

第五，CORS系統(tǒng)提供穩(wěn)定、統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系給所有用戶(hù)共享，規(guī)范基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)。CORS系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)都是建立在同一個(gè)坐標(biāo)系上的，避免了坐標(biāo)系不一致的問(wèn)題，有效保障了數(shù)據(jù)測(cè)繪的統(tǒng)一性[1]。

2 CORS系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)分析

2.1 項(xiàng)目概況

福建平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)（Pingtan Continuously Operating Reference Station，PCORS）是平潭區(qū)域級(jí)的連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以向?qū)嶒?yàn)區(qū)內(nèi)測(cè)繪用戶(hù)提供高精度、連續(xù)的時(shí)間和空間基準(zhǔn)，而且能向精密導(dǎo)航、精密定位、抗災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)，是空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施最為重要的組成部分。該地綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)（PCORS）也可與福建省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（Fujian Continuously Operating Reference Station，F(xiàn)JCORS）聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)加入省網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全省系統(tǒng)的互聯(lián)互通和互操作與信息資源共享。

PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目采用Trimble天寶設(shè)備，并利用Trimble VRS技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建。在本項(xiàng)目中，需要新建4座基準(zhǔn)站點(diǎn)組成系統(tǒng)基準(zhǔn)網(wǎng)，可覆蓋整個(gè)該地綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)陸地371.91 km2及周邊的海域。數(shù)據(jù)處理與控制中心設(shè)在綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)境與國(guó)土資源局信息中心的機(jī)房，通信線路選用中國(guó)移動(dòng)的2M SDH數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制中心和各基準(zhǔn)站點(diǎn)的通信連接，實(shí)現(xiàn)了使用無(wú)線公網(wǎng)的終端用戶(hù)和數(shù)據(jù)處理與控制中心的通信。

2.2 PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)分析

2.2.1 PCORS系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)分析。建成后的PCORS系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)如下。

①GPS接收機(jī)能夠接收多種類(lèi)型的信號(hào)，如GPS、GLONASS、北斗衛(wèi)星等信號(hào)。

②PCORS系統(tǒng)能夠在綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)行政轄區(qū)內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行，以無(wú)線公網(wǎng)的方式開(kāi)展數(shù)據(jù)服務(wù)，用戶(hù)在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)達(dá)到的實(shí)時(shí)定位精度如表1所示。

③PCORS系統(tǒng)具備良好的兼容性，能為不同品牌如天寶、華測(cè)、南方等GPS接收機(jī)用戶(hù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，并發(fā)用戶(hù)可達(dá)25個(gè)。

④PCORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站無(wú)人值守，能夠自動(dòng)運(yùn)行，日可用性達(dá)到了平面97.4%、高程97.6%，均大于95%的合格指標(biāo)。

⑤在斷電情況下，基準(zhǔn)站設(shè)備能依靠備用電源連續(xù)工作24 h以上，且系統(tǒng)還能夠?qū)υO(shè)備完好性進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行自檢，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)具有遠(yuǎn)程報(bào)警能力。

⑥支持?jǐn)?shù)據(jù)處理與控制中心以遠(yuǎn)程方式對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)定、控制和檢測(cè)。設(shè)定包括接收機(jī)參數(shù);控制包括接收機(jī)啟動(dòng)與關(guān)閉、接收機(jī)參數(shù)的修改、數(shù)據(jù)傳輸控制;檢測(cè)包括接收機(jī)狀態(tài)、電源狀態(tài)等[2]。

2.2.2 PCORS系統(tǒng)建設(shè)流程內(nèi)容分析。CORS系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，主要包含以下建設(shè)流程內(nèi)容。

①結(jié)合實(shí)際，完成基準(zhǔn)站點(diǎn)的選址。在實(shí)際開(kāi)展基準(zhǔn)站點(diǎn)選址過(guò)程中，需要先根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū)提供的擬選基準(zhǔn)站位置進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，檢查擬選基準(zhǔn)站位置衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量是否滿足系統(tǒng)需求，明確是否存在明顯的干擾源，最后進(jìn)行綜合比較，順利選擇出若干適合建立基準(zhǔn)站點(diǎn)的區(qū)域。

②做好基建施工工作。在本次PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目工程中，需要新建4座基準(zhǔn)站點(diǎn)組成系統(tǒng)基準(zhǔn)網(wǎng)，其中包含的基建施工內(nèi)容有GNSS屋頂觀測(cè)墩、觀測(cè)室（機(jī)房）的改造和新建、電氣工程（電力、防雷）改造等。具體分析如下。

第一，GNSS屋頂觀測(cè)墩施工。屋頂觀測(cè)墩建在屋頂主承重房梁上，在建設(shè)時(shí)，應(yīng)先清除防水等覆蓋物，觀測(cè)墩基礎(chǔ)與主承重房梁牢固連接;觀測(cè)墩采用鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，采用的水泥標(biāo)號(hào)不低于425#，石子采用級(jí)配合格的5～40 mm、大小不一的天然卵石或堅(jiān)硬碎石，沙子采用0.15～3 mm粒徑的中砂，含泥量不超過(guò)3%;觀測(cè)墩的柱體鋼筋骨架采用Φ20 mm螺紋鋼筋，基座鋼筋骨架采用Φ12 mm螺紋鋼筋，裹筋采用Φ8 mm普通鋼筋。施工時(shí)，在距兩端100 mm處，分別向內(nèi)彎成∩形彎，足筋下端300 mm處向外彎成∟形彎。

在建造基座時(shí)，可采用以下方法。按設(shè)計(jì)尺寸挖鑿基座，兩條基座邊與東西向平行。基座的四邊與底面平整且基座底面處于水平狀態(tài)。在基座四角（距邊緣各約10 cm）及中心位置鉆Φ20 mm、深15 cm的孔洞，并打入Φ20 mm、長(zhǎng)30 cm的螺紋鋼筋。建造基座時(shí)澆筑混凝土約10 cm，充分搗固后放入焊接好的各部鋼筋籠，并焊接在一起，底部與打入主承重房梁的鋼筋焊接，澆灌混凝土至基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)。待混凝土凝固后垂直安置覆蓋層基座模型板，澆灌混凝土至覆蓋層基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)。

第二，觀測(cè)室施工。為減少施工成本，本次項(xiàng)目直接將選擇的基準(zhǔn)站點(diǎn)建筑屋頂樓梯間、活動(dòng)室加以改造，作觀察室使用。

第三，防雷工程施工。該項(xiàng)目采用ZC29B-2地阻表對(duì)各房屋原有地網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，接地電阻均小于4 Ω。將避雷針、觀測(cè)室的機(jī)柜與房屋原有地網(wǎng)進(jìn)行有效連接，加以利用。在安裝避雷針時(shí)，應(yīng)在天線墩相距4～6 m處安裝一根標(biāo)準(zhǔn)避雷針，避雷針高度≥（避雷針與天線墩距離+天線墩高度）。將避雷針與已有建筑物地網(wǎng)進(jìn)行焊接，所有焊口刷上防銹漆。

③通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。對(duì)于本項(xiàng)目的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，經(jīng)與業(yè)主溝通洽談后，最終選用中國(guó)移動(dòng)的2M SDH數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制中心和各基準(zhǔn)站點(diǎn)的通信連接，其通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要由平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)移動(dòng)公司負(fù)責(zé)建設(shè)和保障。

④系統(tǒng)設(shè)備安裝與調(diào)試。首先是基站安裝，然后是GPS的安裝，Trimble Zephyr Geodetic2 大盤(pán)天線一端連接天線電纜，并穿入PVC管隱藏在屋頂隔熱層中，然后引入各基準(zhǔn)站點(diǎn)的控制室并連接Trimble NetR9接收機(jī)主機(jī)的感應(yīng)雷防護(hù)端口。接收機(jī)主體固定在機(jī)柜擱層板上。除此之外，還需要完成電源系統(tǒng)的安裝與防雷系統(tǒng)安裝工作，由于篇幅有限，在此不再贅述。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，需要做好基準(zhǔn)站GNSS天線、防護(hù)罩、接收機(jī)、交換機(jī)等裝置設(shè)備的調(diào)試等。

⑤做好PCORS系統(tǒng)功能的測(cè)試工作。該項(xiàng)工作包含諸多內(nèi)容，如PCORS系統(tǒng)功能測(cè)試（包括通信網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、遠(yuǎn)程控制測(cè)試、系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行能力測(cè)試、用戶(hù)設(shè)備兼容性測(cè)試等）、系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)試（包括系統(tǒng)時(shí)間可用性測(cè)試、系統(tǒng)空間可用性測(cè)試、系統(tǒng)定位精度測(cè)試等）等。在進(jìn)行系統(tǒng)定位精度測(cè)試時(shí)，針對(duì)測(cè)試點(diǎn)的平面點(diǎn)位外符合中誤差（[MP]），采用式（1）進(jìn)行計(jì)算：

[MP=dPdPN]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[N]表示測(cè)試點(diǎn)個(gè)數(shù);[dP]表示測(cè)試點(diǎn)的已知平面點(diǎn)位與觀測(cè)的平面點(diǎn)位平均值的差值，cm。

3 CORS系統(tǒng)在常規(guī)測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 大地測(cè)量

利用CORS進(jìn)行大地測(cè)量時(shí)，能實(shí)現(xiàn)與參考基準(zhǔn)站點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，從而獲得精度比較高的測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)利用這些數(shù)據(jù)，測(cè)繪人員能完成新地面控制網(wǎng)的建立，并以此為依據(jù)，對(duì)已有地面網(wǎng)進(jìn)行檢核，保證已有地面網(wǎng)的準(zhǔn)確性。例如，在E級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行大地測(cè)量工作的過(guò)程中，若在測(cè)區(qū)周?chē)?00 km范圍內(nèi)，CORS參考站數(shù)量高于2個(gè)，且有2個(gè)或者2個(gè)以上正常工作的CORS參考站，便能夠直接進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。在觀測(cè)過(guò)程中，需要與CORS站聯(lián)測(cè)。同時(shí)，還需要將CORS點(diǎn)作為起算點(diǎn)，完成對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的平差處理，最終能夠準(zhǔn)確獲取E級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。具體而言，在GNSS四等點(diǎn)中，需要觀測(cè)1個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段應(yīng)為4 h，同時(shí)，還需要每間隔10 s做好一次采樣，在觀測(cè)時(shí)段，如果需要進(jìn)行UTC時(shí)間選擇，可以在0～24 h隨意選擇。

3.2 地籍與宗地測(cè)量

在實(shí)際進(jìn)行地籍與宗地測(cè)量時(shí)，可以在CORS系統(tǒng)下，采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，以準(zhǔn)確獲取界址點(diǎn)位置測(cè)繪信息，明確一些標(biāo)志性的地物點(diǎn)位置，最終獲得的測(cè)繪結(jié)果有著較高精度，一般能夠達(dá)到厘米級(jí)。在獲取GNSS數(shù)據(jù)后，可以將數(shù)據(jù)直接錄入相關(guān)軟件中，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的生成，便能獲得地籍和宗地圖。但在一些比較偏僻的地帶，由于衛(wèi)星信號(hào)比較差，因此難以保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了提高測(cè)繪精度，還需要借助一些傳統(tǒng)測(cè)繪工具，如全站儀、測(cè)距儀等，針對(duì)局部地區(qū)，采用解析法或圖解法等方式，完成細(xì)部測(cè)量，以保證地籍圖或宗地圖的測(cè)繪數(shù)據(jù)的全面準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)字地形圖測(cè)繪

在實(shí)際進(jìn)行數(shù)字地形測(cè)繪時(shí)，如果采用傳統(tǒng)測(cè)圖方法，需要先完成控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)。在布設(shè)過(guò)程中，一般對(duì)國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)比較依賴(lài)，需要在其基礎(chǔ)上，做好次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的加密，最后以此為依據(jù)，完成地物點(diǎn)位置信息的測(cè)定，再根據(jù)相應(yīng)的制圖規(guī)則，完成平面圖的繪制。這個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，而通過(guò)采用CORS技術(shù)，無(wú)須應(yīng)用上述復(fù)雜的步驟，甚至不需要進(jìn)行各級(jí)控制點(diǎn)的布設(shè)，測(cè)繪工作人員只需要在CORS覆蓋范圍內(nèi)采用流動(dòng)站，便能獲得高精度的數(shù)字地形圖坐標(biāo)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

相較于傳統(tǒng)策略技術(shù)，CORS系統(tǒng)測(cè)量功能更為強(qiáng)大，優(yōu)勢(shì)也比較明顯，因此對(duì)CORS系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程進(jìn)行深入探討，并在常規(guī)測(cè)量的過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)CORS系統(tǒng)的應(yīng)用，能有效提高測(cè)繪效率，推動(dòng)我國(guó)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳壽轍.基于HiCORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].資源信息與工程，2017（6）：132-133.

[2]付黎明.淺析CORS系統(tǒng)在城市工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2018（16）：53-54.