利用CORS技術(shù)求解CGCS2000與獨(dú)立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的探討

馬維康 劉長杰 胡廣俊 張金柱

本文著重介紹了CORS測量技術(shù)的優(yōu)勢及解算方法，介紹了應(yīng)用CORS測量技術(shù)求解CGCS2000與洛陽石化獨(dú)立坐標(biāo)間轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法及過程，探討CORS測量技術(shù)在城市測量中的應(yīng)用。CORS測量技術(shù)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)創(chuàng)建的連續(xù)運(yùn)行（衛(wèi)星定位服務(wù)）參考站。它是由地面參考站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理與控制中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、移動(dòng)用戶系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各地面基站與控制監(jiān)測中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。它是高新技術(shù)多方位、深度結(jié)晶的產(chǎn)物，它可以讓流動(dòng)站在其覆蓋的區(qū)域作業(yè)更方便！與常規(guī)RTK技術(shù)相比非常顯著地提高了工作效率和觀測精度,使得基礎(chǔ)測繪、房產(chǎn)測繪及地籍測量變得方便、快速、可信。

一、CORS測量技術(shù)優(yōu)勢

CORS系統(tǒng)相比較于常規(guī)RTK測繪來說，最大的優(yōu)勢就是它的精度分布均勻。在使用常規(guī)RTK進(jìn)行作業(yè)時(shí)，用戶必須自己架設(shè)參考站，通過電臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)才能正常工作，由于受到參考站和流動(dòng)站受到距離限制，一般我們認(rèn)為15km左右，測量精度就會(huì)隨著距離的增大而變低。而CORS方式的RTK作業(yè)，不需要用戶再架設(shè)基準(zhǔn)站，它是通過一定的數(shù)學(xué)算法對分布在一定區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和實(shí)時(shí)觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)綜合誤差改正建模，盡可能地消除系統(tǒng)綜合誤差，觀測精度不受距離限制，不會(huì)因距離遠(yuǎn)導(dǎo)致測量精度變低。

在過去進(jìn)行常規(guī)RTK測量時(shí)，架設(shè)基準(zhǔn)站要選擇在開闊安全的地方，遠(yuǎn)離大型障礙物及干擾源。需要架設(shè)電臺(tái)和天線，配置各種參數(shù)，輸入已知坐標(biāo)等，然后啟動(dòng)基準(zhǔn)站及電臺(tái)，完成數(shù)據(jù)鏈連接，衛(wèi)星搜索與鎖定，一切就緒后才能數(shù)據(jù)采集。而CORS系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，所以在野外進(jìn)行作業(yè)時(shí)，無需架設(shè)基準(zhǔn)站等設(shè)備，只要一臺(tái)流動(dòng)站，一次性設(shè)置好連接CORS網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，輸入賬號(hào)及密碼便可開始測量。所以兩者相比較，運(yùn)用CORS系統(tǒng)能夠節(jié)省大量的人力物力，降低生產(chǎn)成本。

二、技術(shù)方法

第1種方法是“靜態(tài)觀測”，該方法是在該工區(qū)周圍均勻選取4個(gè)以上已知的控制點(diǎn)，架設(shè)好儀器同步觀測至少1個(gè)小時(shí)。觀測完把原始數(shù)據(jù)拷給內(nèi)業(yè)，用LGO7.01軟件進(jìn)行基線處理，無約束平差，求得各點(diǎn)的CGCS2000坐標(biāo)。然后建立另一個(gè)項(xiàng)目，這時(shí)需要知道獨(dú)立坐標(biāo)系的橢球參數(shù)、北平移量和東平移量、中央子午線，建立地方坐標(biāo)系。通過“基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換”求得一套參數(shù)，約束平差計(jì)算出未知點(diǎn)坐標(biāo)。第2種方法是“點(diǎn)校正”，（1）打開TGO,新建項(xiàng)目，坐標(biāo)系選擇CGCS2000，在工具欄中選擇“測量—GPS點(diǎn)校正”，出現(xiàn)“GPS點(diǎn)校正”對話框，單擊“點(diǎn)列表(L)”，彈出“點(diǎn)列表”對話框，用鼠標(biāo)單擊控制網(wǎng)圖中任一控制點(diǎn)，則該點(diǎn)的點(diǎn)名及坐標(biāo)就出現(xiàn)在“GPS點(diǎn)”相應(yīng)的框內(nèi)，這時(shí)，在“網(wǎng)格點(diǎn)”的“數(shù)值”框內(nèi)輸入與此對應(yīng)的地方控制點(diǎn)坐標(biāo)，依次輸入網(wǎng)中所有控制點(diǎn)坐標(biāo)后，單擊“確認(rèn)”，返回到“GPS點(diǎn)校正”對話框。（2）在“GPS點(diǎn)校正”對話框中，選擇“基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換”選擇三參數(shù)或七參數(shù)，或選擇垂直平差計(jì)算GPS點(diǎn)的正常高)，單擊“計(jì)算(C)”。（3）在“點(diǎn)校正”對話框中，單擊“報(bào)告(R)”，查看轉(zhuǎn)換參數(shù)以及相關(guān)殘差精度。然后，單擊“確認(rèn)”返回。（4）選擇“報(bào)告(R)／附加報(bào)告(A)”，出現(xiàn)“附加報(bào)告”列表框，選擇“點(diǎn)”，單擊“確認(rèn)”，由瀏覽器打開“點(diǎn)”坐標(biāo)報(bào)告，報(bào)告中包括所有點(diǎn)的地方獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)成果。

三、工程實(shí)例

1.項(xiàng)目概述

洛陽石化介于東經(jīng)112.57~112.60，北緯34.90~34.92 之間。是中國石油化工集團(tuán)公司下屬一家從事石油煉制及乙烯、芳烴等烴類及衍生物生產(chǎn)加工為主的特大型石油化工企業(yè)。面對日益嚴(yán)重環(huán)保壓力，集團(tuán)公司下定決心堅(jiān)決整治環(huán)境污染事件，煉化企業(yè)污（雨）水管線是企業(yè)向外排放的重要通道，極易引發(fā)環(huán)境事件，為了健全完善安全規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。公司組織力量加快開展污（雨）水管線普查工作，全面盡快摸清管線底數(shù)，形成污（雨）水管網(wǎng)“一張圖”，建立污（雨）水管道數(shù)據(jù)信息和事故數(shù)據(jù)庫，全面監(jiān)測管線排放指標(biāo)數(shù)據(jù)。2021年4月測繪地理信息中心承擔(dān)中石化洛陽石化公司污（雨）水管網(wǎng)系統(tǒng)管線勘測項(xiàng)目的管線探測與數(shù)據(jù)采集任務(wù)。但是該廠區(qū)規(guī)劃、測量采用獨(dú)立坐標(biāo)系。為了滿足智能化管線探測最終CGCS2000坐標(biāo)成果的需要，求出本地區(qū)RTK的轉(zhuǎn)換參數(shù)意義重大。

2.解算檢核

從洛陽石化檔案信息中心搜集到廠區(qū)坐標(biāo)系控制點(diǎn)成果，選取均勻分布洛陽石化廠區(qū)的7個(gè)起算點(diǎn),高程為四等1956黃海高程。見表1：

表1 起算點(diǎn)高程表

使用千尋CORS系統(tǒng)測量7個(gè)控制點(diǎn)的CGCS2000成果見表2：使用TGO軟件進(jìn)行“點(diǎn)校正”。勾選“基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換-七參數(shù)”，校正完后最大水平殘差為±0.011m，最大垂直殘差±0.016m，獲取CGCS2000坐標(biāo)系到廠區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換七參數(shù)。

表2 起算點(diǎn)CGCS2000成果表

選取未參與計(jì)算的5個(gè)起算點(diǎn)（GP03、GP25、GP27、GP28、GP34）進(jìn)行檢核精度。首先用所求參數(shù)對上面5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求取CGCS2000成果，然后用CORS測量出CGCS2000成果，兩者進(jìn)行比較。檢核點(diǎn)與已知點(diǎn)的比較 ：縱向較差：-0.010～0.011m，橫向較差：-0.016～0.012m，高程較差：-0.010～0.010m。這一結(jié)果說明，我們所求的轉(zhuǎn)換參數(shù)是可靠的，為今后在該測區(qū)進(jìn)行相關(guān)測繪活動(dòng)，提供可靠的起算資料。

表3 成果對比表

四、結(jié)語

(1)我們在實(shí)例解算中這些點(diǎn)都在廠區(qū)內(nèi)離大型煉化裝置較近，車輛來往頻繁，對觀測效果影響大。并且做靜態(tài)觀測需要消耗大量時(shí)間及人力物力。而相對于CORS測量，單人就可以操作，并且大大地縮短觀測時(shí)間，提高了工作效率。(2)求得CGCS2000坐標(biāo)與廠區(qū)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，可以方便在該區(qū)域進(jìn)行的RTK測量活動(dòng)，不受起始點(diǎn)和地形的限制，及周圍環(huán)境的影響，克服了許多常規(guī)儀器測量和靜態(tài)控制觀測帶來的不利因素。(3)在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除殘差大的已知點(diǎn)。在該測區(qū)我們選擇7個(gè)控制點(diǎn)，是由于存在不合理的點(diǎn)，造成殘差過大，降低實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)的精度。因此在選擇已知控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該在測區(qū)內(nèi)及周邊均勻多選幾個(gè)點(diǎn)，這樣可以保證轉(zhuǎn)換參數(shù)的可靠性。(4)本次轉(zhuǎn)換參數(shù)確定后，經(jīng)過大量實(shí)測數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了該轉(zhuǎn)換參數(shù)的可靠性，為該廠區(qū)今后的測繪工作提供了很大的方便。