基于地質(zhì)測(cè)量的CORS精準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁 曉

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆 哈密 839000）

基于GPS系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的CORS技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的新型技術(shù)體系，目前在地質(zhì)測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用越發(fā)普遍起來(lái)，而且在地質(zhì)測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中，除普遍應(yīng)用的美國(guó)GPS技術(shù)之外，還有俄羅斯的GLONASS技術(shù)、歐盟的GALILEO以及我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。尤其是在高速的科技發(fā)展形勢(shì)下，CORS系統(tǒng)系統(tǒng)更加完善，在地質(zhì)測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮的作用更加巨大。

1 CORS的基本工作原理

CORS的原理是將持續(xù)性工作的GPS參考站一個(gè)相對(duì)較大的區(qū)域當(dāng)中，設(shè)置成重要的參考站網(wǎng)，不同的參考站要求下連續(xù)的進(jìn)行觀測(cè)和采樣，借助數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，向控制中心持續(xù)性的傳輸有關(guān)信息數(shù)據(jù)。這些傳輸?shù)较到y(tǒng)控制中心的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)預(yù)處理以及質(zhì)量分析之后，逐一的解散各個(gè)數(shù)據(jù)，將網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng)有效的估算出來(lái)，在此基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)域當(dāng)中誤差改正模型進(jìn)行獲取，并將改正后的GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的發(fā)送向用戶，用戶只需要將一臺(tái)GPS接收機(jī)提供出來(lái)便可，高精度的實(shí)時(shí)以及事后定位測(cè)量，獲取詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息。

2 CORS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

CORS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，使測(cè)繪區(qū)域的形成了一個(gè)有機(jī)的整體，打破了過(guò)去GPS單打獨(dú)斗的局面，其工作優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①能夠?qū)⒌V區(qū)測(cè)繪工作開展過(guò)程當(dāng)中統(tǒng)一的基準(zhǔn)提供出來(lái)，將不同行業(yè)以及各地勘單位坐標(biāo)系統(tǒng)存在的差異問題有效的解決。②該技術(shù)的應(yīng)用有效的擴(kuò)展啦GPS技術(shù)具有的服務(wù)范圍。③測(cè)量過(guò)程當(dāng)中運(yùn)用連續(xù)性的基站，用戶可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行觀測(cè)，大大提高了觀測(cè)的便捷性，使得工作效率也得以大幅提升。④數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)十分的完善，將各個(gè)系統(tǒng)存在的誤差有效削弱于消除，保證定位結(jié)果的高精確度、高可靠性獲取。⑤用戶不必再對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到了單機(jī)作業(yè)的效果，還能使人力物力以及財(cái)力方面的問題得到有效控制，數(shù)據(jù)鏈通信方式非?？煽坑诠潭ǎ苊饬嗽肼晭?lái)的干擾。

3 CORS站技術(shù)設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)

CORS系統(tǒng)主要涉及VRS虛擬參考站以及FKP區(qū)域改正技術(shù)以及MAC主輔站技術(shù)，另外還包括ARS增強(qiáng)改進(jìn)參考站技術(shù)[1]。

（1）虛擬參考站技術(shù)。GPSNet是虛擬參考站技術(shù)的重要軟件，其獨(dú)立結(jié)算單元主要是以單基線為主，與相對(duì)天頂對(duì)流層具有延遲濕分量的作用，還能延遲雙差電離層，估算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。此項(xiàng)技術(shù)將不同基準(zhǔn)站坐標(biāo)充分發(fā)揮出來(lái)，數(shù)據(jù)觀測(cè)之后對(duì)區(qū)域誤差實(shí)時(shí)的進(jìn)行建模，將虛擬參考站相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)模擬出來(lái)，并對(duì)觀測(cè)方程進(jìn)行建立完成結(jié)算。其工作流程主要為，把原始參考站數(shù)據(jù)向AC進(jìn)行傳輸，之后根據(jù)AC通過(guò)流動(dòng)站發(fā)送NMEAGGA數(shù)據(jù)，并對(duì)VRS進(jìn)行構(gòu)建，主參考站選擇和流動(dòng)站具有較近距離的參考站。

（2）區(qū)域改正數(shù)技術(shù)。CEO++公司首次提出區(qū)域改正數(shù)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)有效改進(jìn)了虛擬參考站技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)可以充分的利用已知坐標(biāo)以及GPS基準(zhǔn)站觀測(cè)的信息數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)的計(jì)算前提下，對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)的時(shí)間范圍以及空間誤差改正模型準(zhǔn)確獲取，借助測(cè)量點(diǎn)利用近似坐標(biāo)，將測(cè)量點(diǎn)誤差差出，改正數(shù)并應(yīng)用到觀測(cè)值，對(duì)時(shí)間、空間各方面的誤差有效消除，保證更加精準(zhǔn)的定位，這項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)能夠有效估算不同參考站的非常參數(shù)，并借助模型改正數(shù)流動(dòng)站開展相應(yīng)計(jì)算，和虛擬參考站技術(shù)存在很大不同，也有不同的誤差改正以及最后定位方法。

（3）主輔站技術(shù)。Leica公司首次將這一技術(shù)提出，這項(xiàng)技術(shù)是基于參考站網(wǎng)基礎(chǔ)上，向流動(dòng)站傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)（代表整周未知數(shù)），如差分改正數(shù)等。這項(xiàng)技術(shù)主要運(yùn)用的是非散射相位改正數(shù)以及單差散射相位改正數(shù)差分信息，并運(yùn)用RTCM3.0版網(wǎng)絡(luò)信息。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)質(zhì)上優(yōu)化了區(qū)域改正數(shù)技術(shù)，使得通信負(fù)荷有效降低，達(dá)到了良好的網(wǎng)解作用。

（4）增強(qiáng)參考站技術(shù)。西南交通大學(xué)周樂濤博士首次提出增強(qiáng)參考站技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)有效融合了MRS觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)在流動(dòng)站差分定位過(guò)程當(dāng)中將數(shù)據(jù)融入其中，并將基線解充分獲取，在處理數(shù)據(jù)以及傳輸方面，此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常的突出。

4 CORS的應(yīng)用

（1）測(cè)區(qū)概況。研究區(qū)屬于中低山地帶，交通較為便利，地勢(shì)達(dá)到200m的比高，區(qū)內(nèi)分布微型的溝谷，地形具有明顯的構(gòu)造事變特征，相對(duì)復(fù)雜，達(dá)到45度的地面坡度，森林覆蓋率高[2]。

（2）礦區(qū)控制點(diǎn)測(cè)量。根據(jù)研究區(qū)的特點(diǎn)，對(duì)GPS1、GPS2和GPS3GPSE級(jí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)做已知控制點(diǎn)，各個(gè)控制點(diǎn)WGS84國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)大地高與平面坐標(biāo)通過(guò)流動(dòng)站進(jìn)行測(cè)取，基于上述三個(gè)已知點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行結(jié)算，對(duì)研究區(qū)的GPS4、GPS5…GPS20加密控制點(diǎn)成果坐標(biāo)進(jìn)行獲取，嚴(yán)格依照地質(zhì)礦產(chǎn)勘查相關(guān)規(guī)范開展相應(yīng)的測(cè)量工作，測(cè)量精度以及工作方法符合相關(guān)要求。

（3）地質(zhì)點(diǎn)、槽探端點(diǎn)、坑道、鉆孔的測(cè)量。測(cè)設(shè)地質(zhì)點(diǎn)以及槽探端點(diǎn)根據(jù)地質(zhì)人員隨指隨測(cè)的原則開展測(cè)量工作。工作人員根據(jù)嚴(yán)格的作業(yè)程序開展鉆孔放樣，并嚴(yán)格根據(jù)坐標(biāo)測(cè)定設(shè)計(jì)設(shè)定坑道口，并將兩個(gè)圖跟以及圖根點(diǎn)設(shè)置于坑道口，來(lái)對(duì)全站儀進(jìn)行架設(shè)，控制坑道的深度及其走向。

（4）數(shù)字化地形測(cè)量。礦區(qū)不同比例尺地形圖的主要運(yùn)用地形測(cè)圖來(lái)獲取，確保礦區(qū)規(guī)劃和不同經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，應(yīng)用CORS技術(shù)過(guò)程當(dāng)中，在采集礦區(qū)大比例尺基本地形圖基礎(chǔ)上，進(jìn)行模式更新，對(duì)新的作業(yè)模式進(jìn)行設(shè)定。通過(guò)常規(guī)測(cè)圖手段進(jìn)行測(cè)定時(shí)，需要對(duì)控制網(wǎng)點(diǎn)首先得進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置這些控制網(wǎng)過(guò)程當(dāng)中，都是基于加密控制點(diǎn)以及圖跟控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)地形點(diǎn)以及地物點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，來(lái)對(duì)平面圖進(jìn)行繪制。隨著CORS技術(shù)的高速發(fā)展，能夠?qū)Ω骷?jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)高精度的獲取，尤其是運(yùn)用CORS技術(shù)之后，不必再對(duì)各級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，作業(yè)工作人員，通過(guò)直接流動(dòng)站，便可及時(shí)快速的對(duì)界址點(diǎn)、地物點(diǎn)、地形點(diǎn)等相關(guān)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)圖軟件，便捷的將電子地圖測(cè)繪出來(lái)，利用繪圖儀以及計(jì)算機(jī)打印機(jī)將不同比例尺圖件輸出。

（5）作業(yè)精度統(tǒng)計(jì)。作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，精度檢測(cè)主要運(yùn)用下面幾種方法：①將移動(dòng)站架設(shè)在已知點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得坐標(biāo)和正確值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)；②重復(fù)測(cè)定不同時(shí)段下特征點(diǎn)，對(duì)其差值進(jìn)行比較，對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)為25個(gè)；③之后運(yùn)用拓普康602全站儀對(duì)兩地形相鄰的高差和距離進(jìn)行檢測(cè)，共對(duì)35個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。以上幾種方法共對(duì)65個(gè)點(diǎn)完成檢測(cè)工作，之后對(duì)其精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，達(dá)到了±0.02m的平面精度以及±0.05m的高程精度，工程精度符合相關(guān)要求。

（6）應(yīng)用體會(huì)。CORS應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中將GPS技術(shù)作用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，可以強(qiáng)力的跟蹤測(cè)繪，減少人力物力方面的投入，還大幅提高了測(cè)量精度，具有很高的作業(yè)效率，在地形地勢(shì)一般情況下，通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)，能夠一次性對(duì)30km范圍完成高效測(cè)定工作，是傳統(tǒng)測(cè)繪工作當(dāng)中“搬站”問題得到了有效解決，不僅效率高，而且還保證了精度要求，安全可靠，大幅控制和減少了各類誤差的出現(xiàn)。只要能夠確保CORS技術(shù)應(yīng)用的基本條件，在30km范圍當(dāng)中，都可運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)高效率的開展測(cè)量工作。CORS技術(shù)這種過(guò)程當(dāng)中，兩點(diǎn)之間不需要達(dá)到光學(xué)通視的效果，只需要將電磁波通視滿足即可。通視條件以及氣候環(huán)境等各方面因素不會(huì)對(duì)測(cè)量工作帶來(lái)較大影響。而利用傳統(tǒng)手段進(jìn)行測(cè)繪工作當(dāng)中，在遭遇復(fù)雜地形或者有障礙物存在時(shí)，無(wú)法滿足通視要求，便不能科學(xué)有效地開展測(cè)繪工作。而只要將CORS應(yīng)用的基本條件所滿足，便可以利用此項(xiàng)技術(shù)高效率，高質(zhì)量的開展定位作業(yè)，獲得精準(zhǔn)全面的信息數(shù)據(jù)。此項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)y(cè)繪內(nèi)外業(yè)方面的需求充分滿足。而且該技術(shù)運(yùn)用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，不需要人工手段進(jìn)行控制，測(cè)繪功能多樣，可以滿足各種條件下的測(cè)繪需求，大幅提高了測(cè)繪效率和質(zhì)量。

然而此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中也存在一些限制，測(cè)繪工作在山區(qū)地帶應(yīng)用較多，然而測(cè)繪工作過(guò)程當(dāng)中必須要對(duì)信號(hào)盲區(qū)充分考慮，只有確保信號(hào)暢通，同時(shí)將首級(jí)控制成果以及觀測(cè)成果，整體進(jìn)行聯(lián)測(cè)平差，就能大幅提高測(cè)量精度。

5 CORS國(guó)內(nèi)應(yīng)運(yùn)用的不足之處

目前，CORS技術(shù)在我國(guó)尚處在初級(jí)應(yīng)用階段，雖然很多領(lǐng)域都結(jié)合實(shí)際構(gòu)建了各種功能的CORS系統(tǒng)，然而就實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，還有很大的不足存在，特別是目標(biāo)建設(shè)較為單一，存在稀疏的網(wǎng)點(diǎn)，還有工作盲區(qū)存在，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃的建網(wǎng)，建網(wǎng)較為分散，不同省市都是自己進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，存在很大的局限性，不平衡。另外還缺乏資源共享，不同省市之間有著不同的數(shù)據(jù)鏈以及傳輸數(shù)據(jù)方式，如何解決資源共享問題，是當(dāng)前的重中之重。還有在管理此系統(tǒng)方面，管理方案不統(tǒng)一，這是由于數(shù)據(jù)不同，保密級(jí)別和可靠性不同所導(dǎo)致。另外還有著不同的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，最其服務(wù)范圍造成很大影響，不利于大面積推廣應(yīng)用，阻礙此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮更大的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

CORS系統(tǒng)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常的突出，在地質(zhì)測(cè)繪領(lǐng)域。發(fā)揮著十分重要的作用，目前已經(jīng)成為地質(zhì)信息信息化發(fā)展最為重要的組成內(nèi)容，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，并為城市化進(jìn)程的高速推進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，未來(lái)還應(yīng)當(dāng)充分重視CORS技術(shù)研究工作，確保地質(zhì)測(cè)量工作當(dāng)中此項(xiàng)技術(shù)的高效利用，將其作用優(yōu)勢(shì)最大程度的發(fā)揮，為各項(xiàng)工作的順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。