CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用

摘要：近年來(lái)PPP、EPC模式的市政工程道路總承包項(xiàng)目越來(lái)越多，因?yàn)檫@些項(xiàng)目具有線路長(zhǎng)、總投資額高、施工測(cè)量工作量大等特點(diǎn)，所以對(duì)項(xiàng)目測(cè)量人員、測(cè)量設(shè)備的配置都是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的成功建立，CORS基站在市政工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普及。基于此，結(jié)合CORS技術(shù)測(cè)量定位的特點(diǎn)，分析傳統(tǒng)RTK測(cè)量作業(yè)模式的要求和制約條件，總結(jié)CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量中的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，最后具體闡述CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量中應(yīng)用方法，以期為類似工程建設(shè)項(xiàng)目的測(cè)量工作提供一定的參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CORS;測(cè)量;市政工程;應(yīng)用

0" "引言

隨著國(guó)家城市化建設(shè)越來(lái)越快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量逐步增多。在市政工程建設(shè)施工過(guò)程中，對(duì)測(cè)量作業(yè)的效率和要求也越來(lái)越高，現(xiàn)如今傳統(tǒng)GNSS RTK測(cè)量技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的普及與應(yīng)用，它與傳統(tǒng)全站儀測(cè)量方法相比，具有全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，而且不受測(cè)量距離和通視條件的限制，降低作業(yè)難度與作業(yè)成本的同時(shí)，提高了測(cè)量作業(yè)效率。然而常規(guī)RTK技術(shù)依然存在的一些不便與缺陷，為了解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)厘米級(jí)、精度均勻的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，CORS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

本文結(jié)合CORS技術(shù)測(cè)量定位的特點(diǎn)，分析傳統(tǒng)RTK測(cè)量作業(yè)模式的要求和制約條件，總結(jié)CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量中的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，最后具體闡述CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量中應(yīng)用方法，以期為類似工程建設(shè)項(xiàng)目的測(cè)量工作提供一定的參考和依據(jù)。

1" "CORS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

CORS系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System）指的是“連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)”。它是近年來(lái)在傳統(tǒng)RTK技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來(lái)的一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位新技術(shù)，是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行參考站衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)。它不僅是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準(zhǔn)，同時(shí)也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)的重要城市基礎(chǔ)設(shè)施，CORS系統(tǒng)還可在城市區(qū)域內(nèi)向大量用戶提供厘米級(jí)精度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位信息，隨著CORS基站的建設(shè)和連續(xù)運(yùn)行，其已逐步形成了一個(gè)以永久基站為控制點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了城市建設(shè)和城市測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一[1]。

2" "傳統(tǒng)測(cè)量模式特點(diǎn)

傳統(tǒng)GNSS RTK測(cè)量作業(yè)模式一般為“1+1”（1個(gè)基準(zhǔn)站+1個(gè)移動(dòng)站）或“1+2”（1個(gè)基準(zhǔn)站+2個(gè)移動(dòng)站）模式，它們均需要自行在已知控制點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站，作為測(cè)量數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，而基準(zhǔn)站架設(shè)的要求和注意事項(xiàng)較多[2]。

2.1" "位置條件

為避免多路徑影響和信號(hào)干擾，基準(zhǔn)站應(yīng)選擇架設(shè)在地勢(shì)較高、視野開(kāi)闊、無(wú)高大建筑與樹(shù)木、無(wú)較大金屬構(gòu)件、無(wú)大面積水域、無(wú)變壓器、高壓線等磁場(chǎng)的地方，從而保證移動(dòng)站測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。由此看出，基準(zhǔn)站的架設(shè)位置及控制點(diǎn)的埋設(shè)位置限制的因素較多。

2.2" "安全保證

控制點(diǎn)基準(zhǔn)站架設(shè)是為了使移動(dòng)站獲得基準(zhǔn)站的差分信號(hào)，即獲取移動(dòng)站與基準(zhǔn)站的向量值（即測(cè)量點(diǎn)相對(duì)已知控制點(diǎn)的方位角和水平距離），從而得到測(cè)量點(diǎn)的工程坐標(biāo)?；鶞?zhǔn)站是測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和精度的基礎(chǔ)，因此基準(zhǔn)站需要專職的測(cè)量人員進(jìn)行架設(shè)。測(cè)量人員要不斷觀察衛(wèi)星信號(hào)、電池電量等情況，并時(shí)刻在旁站看守，以防止擾動(dòng)、破環(huán)、丟失等情況發(fā)生。這不僅增加了人工費(fèi)用支出，還使測(cè)量產(chǎn)生了諸多不穩(wěn)定因素[3]。

2.3" "測(cè)量距離

基準(zhǔn)站與移動(dòng)站的距離，原則上不能超過(guò)GNSS接收機(jī)性能參數(shù)要求的最大作業(yè)距離，同時(shí)也不能超過(guò)開(kāi)工前用于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的控制點(diǎn)的最大邊長(zhǎng)。否則會(huì)影響測(cè)量的精度及結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至因接收不到差分信號(hào)而不能完成測(cè)量。

2.4" "測(cè)量精度

若每次進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，基準(zhǔn)站都架設(shè)在同一個(gè)點(diǎn)，則測(cè)量誤差很小，可以忽略。倘若因測(cè)量距離或其他因素限制，而需要架設(shè)不同控制點(diǎn)，就產(chǎn)生的誤差就會(huì)包含控制網(wǎng)本身的誤差。若項(xiàng)目對(duì)測(cè)量部位精度要求較高，則應(yīng)盡量架設(shè)在同一控制點(diǎn)，且測(cè)量作業(yè)范圍原則上不能超出控制網(wǎng)測(cè)區(qū)范圍，否則測(cè)量誤差會(huì)增大。

3" "CORS測(cè)量模式特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)GNSS RTK測(cè)量作業(yè)模式相比，移動(dòng)站CORS測(cè)量作業(yè)模式具有以下優(yōu)勢(shì)：

移動(dòng)站CORS系統(tǒng)采用的基準(zhǔn)站是城市建設(shè)管理的永久性基準(zhǔn)站，無(wú)需再自行架設(shè)基準(zhǔn)站，所以想要在整個(gè)市政工程項(xiàng)目范圍內(nèi)的任何位置進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，則不必再考慮基站控制點(diǎn)有無(wú)、控制點(diǎn)周邊環(huán)境狀況、位置分部、測(cè)量距離等諸多因素的影響，從而減少了架設(shè)基準(zhǔn)站諸多制約條件[4]。

實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)移動(dòng)站即可獲得全天候、實(shí)時(shí)性定位信息，操作簡(jiǎn)便，減少了測(cè)量人員、儀器設(shè)備的數(shù)量需求，降低了測(cè)量成本，同時(shí)大大提高了市政工程測(cè)量作業(yè)效率和測(cè)量數(shù)據(jù)可靠性。

CORS系統(tǒng)是一整座城市動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準(zhǔn)系統(tǒng)，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)虛擬的基準(zhǔn)站進(jìn)行數(shù)據(jù)解算，系統(tǒng)覆蓋范圍廣，用戶可以不受距離限制，在市政工程項(xiàng)目范圍內(nèi)任何位置、任何時(shí)間接收到可靠的、高強(qiáng)度差分信號(hào)，并獲得厘米級(jí)精度的工程坐標(biāo)。

CORS系統(tǒng)的定位框架基準(zhǔn)具有整體性，不存在因多個(gè)區(qū)域、多個(gè)工程項(xiàng)目的工程坐標(biāo)系的不同而導(dǎo)致的誤差，眾多的永久基站共同建立了一個(gè)巨大的、統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，避免了每次測(cè)量基準(zhǔn)的不唯一性。同時(shí)系統(tǒng)擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差，增強(qiáng)差分作業(yè)的可靠性，保證工程施工測(cè)量的作業(yè)精度。

4" "市政工程測(cè)量應(yīng)用

4.1" "坐標(biāo)系設(shè)置

工程項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量作業(yè)之前，進(jìn)行坐標(biāo)系設(shè)置，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或控制點(diǎn)資料說(shuō)明，正確選擇相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置橢球參數(shù)、投影參數(shù)（中央子午線經(jīng)度、投影面大地高等）、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、平面校正、高程擬合、校正參數(shù)等。

4.2" "工作模式設(shè)置

進(jìn)入移動(dòng)站設(shè)置，選擇移動(dòng)站CORS模式，設(shè)置移動(dòng)站網(wǎng)絡(luò)類型，輸入CORS服務(wù)信息。其中包括模式名稱、服務(wù)器地址、端口選擇（8001-ITRF地心坐標(biāo)系，8002-WGS84世界坐標(biāo)系，8003-CGCS2000國(guó)家坐標(biāo)系）、源列表（RTCM32_GGB：三星GPS、GLNS、BDS，RTCM30_GG：兩星GPS、GLNS）、用戶名等信息。

4.3" "坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

一般工程項(xiàng)目的坐標(biāo)系統(tǒng)與CORS系統(tǒng)提供的默認(rèn)坐標(biāo)系統(tǒng)不符（或可能存在一定誤差，需進(jìn)行控制點(diǎn)放樣檢核），要使測(cè)量的點(diǎn)坐標(biāo)與工程坐標(biāo)系坐標(biāo)匹配統(tǒng)一，需要選擇合理的控制點(diǎn)和適合的計(jì)算方法進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，得出轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

4.3.1" "控制點(diǎn)的選擇

被選擇用于參數(shù)計(jì)算的控制點(diǎn)應(yīng)安全穩(wěn)固，數(shù)量應(yīng)大于3個(gè)，具體根據(jù)項(xiàng)目情況而定，一般選擇4～8個(gè)為宜。控制點(diǎn)應(yīng)分布在整個(gè)工程項(xiàng)目測(cè)區(qū)的外邊緣，保證能夠包含整個(gè)測(cè)區(qū)。遵循從高級(jí)到低級(jí)、從整體到局部的原則，利用的長(zhǎng)邊來(lái)控制測(cè)區(qū)短邊，從而保證測(cè)量的合理精度。同時(shí)控制點(diǎn)所形成的形狀應(yīng)盡量接近正多邊形，嚴(yán)禁控制點(diǎn)線性分部，否則會(huì)嚴(yán)重影響參數(shù)計(jì)算的精度。控制點(diǎn)點(diǎn)位合理分布圖樣如圖1所示。

4.3.2" "參數(shù)計(jì)算

錄入或?qū)朐O(shè)計(jì)院移交并經(jīng)復(fù)測(cè)無(wú)誤的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)成果，現(xiàn)場(chǎng)依次平滑采集用于參數(shù)計(jì)算控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)（為保證采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性，可多次采集），添加控制點(diǎn)及一一對(duì)應(yīng)的兩種成果數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。計(jì)算殘差結(jié)果應(yīng)滿足精度要求，否則應(yīng)查找原因，重新采集或計(jì)算。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)信息如表1所示。

4.3.3" "轉(zhuǎn)換成果檢核

參數(shù)計(jì)算完成后，將計(jì)算的參數(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目新建工程，然后選擇具有代表性的一部分或全部控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣，以對(duì)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成果進(jìn)行檢核，放樣偏差應(yīng)保證在合理的范圍之內(nèi)，一般平面偏差為±8mm、高程偏差為±15mm為宜。

4.4" "測(cè)量作業(yè)步驟

開(kāi)機(jī)連接儀器、連接網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置移動(dòng)站CORS模式、待搜星完成、信號(hào)穩(wěn)定后開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，每一次測(cè)量之前和完成測(cè)量之后，均應(yīng)使用已知控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣檢核。若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)查找原因或進(jìn)行重新測(cè)量，以保證測(cè)量成果的安全、可靠性，避免測(cè)量問(wèn)題發(fā)生。

4.5" "測(cè)量信息管理

儀器手簿內(nèi)存儲(chǔ)了一個(gè)工程項(xiàng)目的全部測(cè)量信息，包含坐標(biāo)系統(tǒng)、控制點(diǎn)、放樣點(diǎn)、采集點(diǎn)、圖形文件等重要的工程數(shù)據(jù)，所以測(cè)量設(shè)備應(yīng)做到專人專用。注意采取保密措施，必要情況應(yīng)設(shè)置密碼，以免手簿意外丟失或他人隨意打開(kāi)手簿查看、修改手簿配置或測(cè)量數(shù)據(jù)。

原則上工程項(xiàng)目結(jié)束前，不可以借給其他單位或個(gè)人使用。每次的測(cè)量作業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)導(dǎo)出，并按照日期等要求進(jìn)行整理，做好備注說(shuō)明：要求清晰明了、可追溯，同時(shí)做好測(cè)量數(shù)據(jù)的存檔、保密工作[5]。

4.6" "市政工程測(cè)量軟件的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步和信息技術(shù)的發(fā)展，手簿軟件除了擁有基本的測(cè)量功能之外，大多產(chǎn)品均研發(fā)了各自針對(duì)性較強(qiáng)的測(cè)量功能和測(cè)量軟件，基本滿足了目前大部分用戶的工作需求。例如華測(cè)公司針對(duì)中國(guó)市政道路工程的設(shè)計(jì)與施工特點(diǎn)，研發(fā)的測(cè)量軟件中，不但包含了傳統(tǒng)的坐標(biāo)放樣、道路放樣之外，還增加了圖形作業(yè)、CAD放樣，土方計(jì)算等功能，實(shí)現(xiàn)了圖紙與坐標(biāo)的無(wú)縫銜接。其中的道路放樣程序更是除了包含常規(guī)的道路平曲線、豎曲線功能之外，還增加了市政道路的超高、加寬、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（中分帶、機(jī)動(dòng)車道、側(cè)分帶、非機(jī)動(dòng)車道、人行道的設(shè)計(jì)參數(shù)）、邊坡放樣、構(gòu)筑物放樣等針對(duì)性、實(shí)用性極強(qiáng)的功能，減少了很多測(cè)量工作量，同時(shí)也大大提高了作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。

5" "結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)RTK測(cè)量技術(shù)存在的眾多不便與缺陷，而CORS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用解決了這些問(wèn)題，同時(shí)為市政工程測(cè)量工作帶來(lái)了極大的便利，其已成為城市GPS 應(yīng)用的發(fā)展熱點(diǎn)之一。隨著CORS技術(shù)的逐步發(fā)展與完善、中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)完成的普及應(yīng)用，相信在未來(lái)中國(guó)的城市化建設(shè)中，CORS技術(shù)在市政工程測(cè)量的革新與應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越智能、便捷、準(zhǔn)確、高效。

參考文獻(xiàn)

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