城市控制測量及地形測量中GPS CORS技術運用分析

朱鵬

廣東省北江航道事務中心清遠航標與測繪所 廣東清遠 511500

GPS CORS系統(tǒng)是連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由GPS參考站構成，綜合了數(shù)據(jù)通信技術和互聯(lián)網(wǎng)技術等多種技術，可以提供高精度和高效率的定位測量服務，不同的使用者對定位測量有著不同的需求，該系統(tǒng)能夠自動進行處理，形成不同類型的GPS觀測值。

1 GPS CORS的原理和優(yōu)勢

1.1 GPS CORS技術的工作原理

為了應用GPS CORS技術，需要挑選一處比較空曠的地方，在這個地方建設多個GPS參考站，讓每個GPS參考站均勻地分布在該區(qū)域中，保證GPS參考站能夠不間斷運行。這些GPS參考站會形成參考站網(wǎng)，不同的GPS參考站有著不同的采樣率，參考站可以將連續(xù)觀測到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的作用下，系統(tǒng)控制中心會接收到各個參考站的實時數(shù)據(jù)。收到數(shù)據(jù)后，由系統(tǒng)控制中心進行預處理，對觀測到的所有數(shù)據(jù)進行處理和分析，接下來，對所有參考站的數(shù)據(jù)進行集中解析和計算，通過解算掌握對流層、電離層和其他系統(tǒng)的誤差，改正參考網(wǎng)中的誤差，得到誤差改正模型，把GPS誤差改正后的數(shù)據(jù)傳輸給用戶，用戶要準備一個GPS接收機，得到精確的位置。GPS CORS系統(tǒng)綜合運用了幾種不同的網(wǎng)絡RTK技術，一是虛擬參考站技術，即VRS技術；二是可以主輔站技術，即i～MAX技術；三是區(qū)域改正參數(shù)技術，即FKP技術。四是綜合誤差內插技術[1]。

1.2 GPS CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢

在GPS技術普及應用的背景下，CORS系統(tǒng)也得到了長足的發(fā)展，CORS使一個區(qū)域內部的測量、測繪融合為一個整體，將過往GPS RTK單獨測量作業(yè)的模式進行了優(yōu)化與革新。CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在其在城市控制測量及地形測量工作中有著統(tǒng)一的標準，能夠使不同行業(yè)、不同應用中的GPS坐標差異結合到一起。而且CORS系統(tǒng)有著更為廣闊的服務范圍，使用連續(xù)基站增強系統(tǒng)技術運行，使用戶隨時隨地使用GPS技術，用戶無需再額外架設參考站，僅憑單個設備便能進行作業(yè)。此外，CORS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)通訊、遠程服務方面也具有諸多優(yōu)勢，消除過往因各種因素導致的系統(tǒng)誤差問題，而且還能進行高精度測量，減少噪聲對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_，實現(xiàn)了高精度的數(shù)據(jù)共享服務功能，部分國家建設了大量的CORS站，可以從圖1中看出全球CORS站的分布密度。

圖1 全球CORS站分布圖

2 GPS CORS系統(tǒng)的組成部分

GPS CORS系統(tǒng)由四個部分組成，一是數(shù)據(jù)處理中心，二是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，三是用戶應用系統(tǒng)，四是參考站系統(tǒng)，每個系統(tǒng)通過互相連接形成一個遍布整個城市空間的測量網(wǎng)絡。參考站系統(tǒng)是CORS系統(tǒng)的子系統(tǒng)，其功能是為CORS系統(tǒng)提供相關信號的采集、跟蹤、記錄與傳輸，系統(tǒng)本身構成并不復雜，由計算機、網(wǎng)絡通信奢比、GPS接收設備和相關軟件組成，圖2反映了CORS站的參數(shù)配置過程。

圖2 CORS站參數(shù)配置的步驟

數(shù)據(jù)處理中心是CORS系統(tǒng)最關鍵的一部分，是處理數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測、傳輸信息、功能管理的核心系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理是對參考站系統(tǒng)收集到的相關內容進行處理匯總并進行評價，將相關數(shù)據(jù)進行分流和存儲，運用RTK技術，以形成差分數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶系統(tǒng)中，幫助用戶獲得需要的信息內容。系統(tǒng)監(jiān)控則是自動監(jiān)控系統(tǒng)本身的運行裝填，提前對系統(tǒng)進行預警和檢測，分析有可能出現(xiàn)的故障，提升管理質量。信息服務則是CORS系統(tǒng)為獲得數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)坐標，進行控制測量的必要模塊，在相關軟件的運用中進行匯總和分析，得到有用的數(shù)據(jù)信息。模塊管理根據(jù)CORS系統(tǒng)本身設備的不同分為不同的模塊，包括網(wǎng)絡模塊、服務器模塊、計算模塊、電源模塊等，是基礎的管理結構，為整個CORS系統(tǒng)提供硬件支持和網(wǎng)絡支撐。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)則是CORS系統(tǒng)與參考站系統(tǒng)以及其他子系統(tǒng)進行有效連接的重要組成部分，一般來說數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)測量中心和傳輸網(wǎng)絡兩部分組成，參考站以及基準站將測量的數(shù)據(jù)匯總在測量中心，采用數(shù)字化的方式從數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)接脩粝到y(tǒng)之中，使用的通信方式以GPRS和CDMA網(wǎng)絡為主。

用戶系統(tǒng)便是用戶使用的相關設備，按照精度可分為厘米級、亞米級、米級用戶，不同精度的用戶接收GPS CORS系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)信息也會有差異，在通訊模塊和控制中心的限制與修正下得到相對應精度的數(shù)據(jù)。用戶系統(tǒng)也包括信號接收模塊，使CORS系統(tǒng)通過接收反饋信號來計算出用戶所在位置的坐標，從而精準傳輸信息。

3 GPS CORS技術在城市控制測量和地形測量中的應用

GPS CORS系統(tǒng)可以做到全天候不間斷運行，可以用該系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大地測量控制網(wǎng)。使用者只要準備一臺GPS接收機，就能夠快速收到定位數(shù)據(jù)，使用者可以根據(jù)需求調整定位的范圍和精度。GPS CORS系統(tǒng)可以和不同類型的GNSS進行配合，共同進行測量和定位，還能夠對變形的情況進行監(jiān)測，為放樣作業(yè)提供支持。GPS CORS系統(tǒng)有利于構建城市地區(qū)動態(tài)基準站網(wǎng)體系，在該體系的幫助下進行城市控制測量。還可以利用GPS GORS系統(tǒng)構建大地測量動態(tài)框架體系，在該體系的幫助下進行地形測量。利用這兩個體系提高測量和定位的效率，增加測量定位的精度。

3.1 在控制測量中的應用

傳統(tǒng)的城市控制測量方法包括導線測量方法和三角測量方法，傳統(tǒng)的測量方法存在較多缺點，如時間長、精度低、過程麻煩，這些方法還要求點間通視，外業(yè)并不了解測量結果的精度。在GPS的基礎上，研發(fā)了相對定位測量技術，該技術可以進一步劃分為動態(tài)、靜態(tài)、準動態(tài)和快速靜態(tài)，運用相對定位測量方法時，不需要在點間通視的情況下進行工作，而且還能保證控制測量的精度，但是，需要在后期對測量的數(shù)據(jù)進行處理，這種方法并不支持實時定位，同樣不能在測量的時候了解精度，內業(yè)處理數(shù)據(jù)時，如果發(fā)現(xiàn)部分數(shù)據(jù)的精度沒有滿足精度的要求，就要回到相應的地方重新進行測量。隨著控制測量技術進一步發(fā)展，出現(xiàn)了網(wǎng)絡RTK技術，這種控制測量技術可以進行實時定位，使用者很快就能得到定位的信息，而且很快就會知道定位的精度，控制測量工作更加高效。使用網(wǎng)絡RTK技術進行控制測量和實時定位，能夠滿足厘米級的精度要求，可以在控制測量中應用RTK技術。

3.2 在房產(chǎn)地籍測量中的應用

網(wǎng)絡RTK技術具有測量精度高的優(yōu)點，非常適合在地籍和房地產(chǎn)測量中應用，利用該技術確定區(qū)域面積內的土地權屬界址點。土地和房產(chǎn)管理部門在測量土地和房屋建筑的面積時，一般會用到大比例尺的地籍平面圖，還會用到房產(chǎn)圖，為了保證土地面積和房產(chǎn)面積的精確性，需要保證測量圖紙的精度，可以利用網(wǎng)絡RTK技術，根據(jù)土地和房產(chǎn)管理部門的要求，測量精確的權屬界址點，對地基和房地產(chǎn)圖進行精確測量，通過實時測量提高整體的測量效率，同時還能最大程度保證測量的精度。如果衛(wèi)星信號接收受到了影響，需要使用測距儀，或者使用經(jīng)緯儀或全站儀等測量的儀器，對土地和房地產(chǎn)的西部區(qū)域進行測量，保證測量圖的精確度[2]。

3.3 在建設用地勘測定界中的應用

建設用地的勘測定界主要是劃分土地使用的界線范圍，為了確定界線范圍的，需要先測量界樁所在的方位，對界樁進行定位，對不同類型的土地進行測量，確定各類型土地的面積，利用測繪技術進行測量和計算。我國不同層級的政府和國土資源部門在管理土地地籍和審批土地的時候需要參考相關資料，網(wǎng)絡RTK技術能夠提供準確的參考資料，對特定土地進行測量、定界和放樣。傳統(tǒng)的測量放樣方法包括關系距離法以及解析法，這兩種放線方法具有較強的復雜性，網(wǎng)絡RTK技術更加方便，簡化了勘查定界放樣的工作流程，在各種大型工程中，具有非常好的測量效果[3]。

3.4 在地形測圖中的應用

地形測圖主要是按照不同的比例尺進行測量，形成多種地形圖，城市建設和礦區(qū)開發(fā)等工作需要利用這些地形圖，在地形測圖中運用GPS CORS技術，能夠為城市規(guī)劃和經(jīng)濟建設提供支持和幫助。在傳統(tǒng)的地形測圖中，往往要在測量范圍內布設控制網(wǎng)點，在布設控制網(wǎng)點時，需要以國家高等級控制網(wǎng)點為依托，進一步增設次級控制網(wǎng)點，對其進行加密處理，根據(jù)這些點位進行定位和測量，將地形的控制點與地物的控制點標記到圖上，使用相關的符號進行規(guī)制，形成平面圖。如果使用GPS CORS技術進行繪制，能夠高效測量出各個控制點的位置，運用網(wǎng)絡RTK技術還可以在沒有控制點的情況下進行測量，測量員可以在流動站中進行測量，這樣也能得到高精度的點位坐標，使用專業(yè)的測圖軟件進行繪制，在野外環(huán)境進行測量的同時，能夠快速得到電子地圖，導出不同比例尺的電子地圖，用打印機將地圖打印出來。

3.5 在城市規(guī)劃和放線中的應用

城市規(guī)劃和放線工作可以對RTK技術進行運用，在眾多的測量技術中，GPS CORS技術更加高效，而且具有更高的精度。在市政道路工程的放線工作中，如果使用GPS CORS技術，工作人員可以一個人進行放線。具體來說，可以把在外業(yè)控制器中輸入放線線路的相關數(shù)據(jù)，如起始點坐標和曲線轉角等數(shù)據(jù)，工作人員還可以根據(jù)樁號進行放線，放線的方法非常多，可以根據(jù)實際需要隨時變換放線的方法，根據(jù)控制器中的箭頭了解放線時的偏移程度，根據(jù)指示進行調整，以保證放線的精度[4]。

4 結語

GPS CORS技術是GPS技術中比較先進的技術，和多國家都建立了CORS系統(tǒng)，該系統(tǒng)在我國城市規(guī)劃和經(jīng)濟建設中具有重要的作用，很多行業(yè)都對CORS進行了應用，促進了數(shù)字城市的發(fā)展，城市測繪行業(yè)的工作人員可以利用CORS系統(tǒng)進行測量，按照相同的基準進行測繪，解決了不同坐標系統(tǒng)存在較大差異的問題。