韶關市測繪院單基站CORS系統的建立與應用

黃毓，董龍橋

(韶關市測繪院，廣東韶關 512000)

韶關市測繪院單基站CORS系統的建立與應用

黃毓?，董龍橋

(韶關市測繪院，廣東韶關 512000)

簡要介紹廣東韶關市測繪院單基站CORS系統的基本情況，陳述了系統的原理和建設過程及在城市測量中的應用，總結了CORS系統在建設和應用過程中的一些具體做法和經驗。

單基站CORS系統；CORS RTK；坐標轉換；城市測量

1 前 言

目前國內市場上的連續運行參考站網絡系統(網絡CORS)建站方案動輒幾百萬甚至上千萬的資金投入，相對于那些對CORS只停留在小規模應用的單位而言就顯得投入與產出過于失衡，導致許多行業與單位只能對CORS系統望而卻步。租用人家網絡CORS系統，又受到轉換參數保密等各方面的制約。相比之下單參考站CORS系統，只要較少的投資即可在一個中小城市建立一個CORS基站，滿足當地測量用戶不同層次空間信息技術服務的需要，并且施工周期短，見效快，單基站系統還可以隨時增加新的基站，加大實時RTK作業的覆蓋區域，一旦建立虛擬參考站系統的條件成熟，只要進行系統軟件的升級，花費不大的投資，單參考站系統即可輕松地升級成虛擬參考站網絡系統。

2 系統介紹及原理

韶關市測繪院單基站CORS系統設計指標:覆蓋整個韶關市建成區。精度要求平面≤±3 cm，高程≤±5 cm。主基站建設于2008年11月底正式啟動，根據韶關區域的實際情況，經過踏勘選址、技術設計、CORS參考站的建設、網絡通訊的建設、系統的性能測試，于2009年2月全部建設及精度驗收完成，并投入使用。

連續運行參考站系統是建立在GPS等技術平臺上。它將尖端科技領域的衛星定位技術和地理信息技術、通信技術和先進的軟件開發技術有機結合在一起，為用戶提供了全新、透明、可視、實時的測量服務。根據系統功能的要求，本系統的硬件由如下幾個單元組成:GPS基站、電源系統、用戶系統，整個系統的原理如圖1所示。

圖1 系統原理

3 建設過程

基準站由儀器室和觀測墩兩部分組成。

(1)觀測墩:用于支撐GPS觀測天線。觀測墩建立于基巖上的稱為基巖站，建立于屋頂上的稱為屋頂站。觀測墩柱體內預埋PVC管道，用于鋪設天線電纜。儀器墩外部進行保溫和防風處理，頂部安裝強制對中裝置，并用透波材料的天線罩覆蓋，以避免自然環境如強風、雨雪、日照、鹽蝕等對天線的損壞。韶關市測繪院CORS參考站采用的是屋頂站，建立于韶關市測繪院辦公樓上，如圖2所示。

圖2 韶關市測繪院CORS參考站

(2)室外觀測墩防雷:室外天線防雷的接地網，原則上使用觀測墩所在的大樓防雷地網。

(3)觀測墩點位選取:點位選取在符合選點基本要求的基礎上，選在建筑物的主承重支柱上。在選取的點位上通過連續采集24 h靜態數據，查看及分析衛星信號情況、是否存在干擾源等，進一步確定觀測墩點位。觀測墩考慮到與建筑物的美觀、結構等因素，整體鋼筋混凝土澆灌，自然凝固穩定后，將天線通過歸心盤調平居中安裝在觀測墩上。天線電纜通過事先在觀測墩內埋設的PVC管和天線與服務器主機連接。

觀測墩的建設:鑿開點位所在的水泥板約600× 600 mm，深約10 cm，直至露出樓面鋼筋。鑿開的樓面上在承重柱上用水鉆至少鉆4個深60 cm～80 cm、間距約為16 cm的矩形排列的鉆孔(孔徑為38 mm)；并對鉆孔進行清洗、風干。如圖3所示。

4個鉆孔中植入直徑為20 mm的螺紋鋼筋(長度視觀測墩設計高度定)，作為觀測墩支柱的主筋，并將植入的鋼筋與鑿出的樓面鋼筋焊接在一起；主筋上每隔15 cm捆扎一個鋼筋直徑為8 mm的鋼筋圈形成鋼籠；根據觀測墩基座設計的樣式再捆扎相應的基座鋼籠，并也與鑿出的樓面鋼筋焊接，如圖4所示。

圖3 建觀測墩過程(一)

圖4 建觀測墩過程(二)

將直徑為300 mm的無縫不銹鋼管套在主支柱鋼籠外(安裝時盡量保持鋼管的豎直度)，其底部與基座鋼籠頂部焊接在一起，之后澆灌混凝土，如圖5所示。

待混凝土基本定位后，安裝觀測墩對中器，用圓水準管嚴格整平安裝強制對中器，并保證強制對中器水平居中，如圖6所示。

圖5 建觀測墩過程(三)

圖6 建觀測墩過程(四)

(4)儀器室:用于安置基準站設備。要求距離觀測墩距離不超過天線電纜的許可長度(60 m)，本次建設天線電纜長30 m。服務器主機如圖7所示。

圖7 服務器主機

(5)基站服務器安裝調試:

①服務器軟件(基準站控制軟件－BASE TRANS軟件，EagleServer服務監聽軟件)安裝

②網絡調試:服務器網絡采用電信靜態光纖網，確保帶寬及固定IP。

③移動站通訊:移動站采用移動或者聯通卡通過上網訪問服務器，下載基站數據。

4 參數的獲得

整個建設過程中，求轉換參數至關重要。根據設計原理，需要求出基站作業范圍內轉換參數。為保證精度，必須由高等級點作為起算點進行推算，在整個區域內布設控制網，邊長控制在5 km～10 km，使用靜態進行聯測，整網平差后得出參數(四參數＋高程擬合)和基站坐標(基站大地坐標)。使用時將基站大地坐標輸入到基站控制軟件中固定發射，移動站就使用求出的七參數在區域內都能達到要求的精度。

根據韶關建城區實地范圍，本次基站建設在測繪院辦公樓樓頂，控制范圍半徑25 km。根據航片圖及地形圖，首先圖上選點，再實地踏勘，埋石布點。由于韶關屬于粵北山區，地形較復雜，為了更準確地求取轉換參數，該次控制共布設了35個點，9個二等水準點，其中GPSC等點7個，整個控制網符合GPS靜態D級網要求。共求出1954北京和1980西安兩套參數。最終得出參數，實地檢測后符合精度要求。控制網如圖8所示。

此次參數求取，共投入10臺南方雙頻GPS，經過3天時間完成外業靜態數據采集。得出四參數與高程擬合。經過測試，符合精度要求。在整個檢查過程中，每個點都能很快達到固定解。從檢查后得出的精度看，求出的參數在工作范圍內都能達到精度要求。

圖8 控制網圖

由于篇幅有限，只截取了控制區域內分布均勻，具有代表性的GPS－C級點坐標及二等水準點高程的檢驗比對值。平面數據見表1，高程數據見表2。

坐標比對表 表1

高程比對表 表2

5 城市測量中的應用及經濟效益

由于測繪院CORS參考站系統具有自動化程度高，精度高，覆蓋面積大的優點，雖然只投入使用半年，但已深受測量員們的青睞，在測量過程中，只帶一臺CORS RTK流動站接收機，一根對中桿，一個電子手簿，一個人就能測量，測量的精度是厘米級，比常規的RTK少了1臺基準站，測量時少了一個看基準站的人，并且不用每次測量時尋找已知點進行坐標參數轉換，開機就能進行測量。

(1)控制測量

控制測量是城市測量的先行工作，如何快速精確的提供控制點，直接影響后續測量工作的進度和效率。常規的控制測量如:導線測量，至少需要投入4個人，要求點點通視，后續還需要平差計算，且精度不均勻。靜態GPS測量，雖然不需要點間通視且精度高，但觀測時間長，還需事后進行數據處理，不能實時知道定位結果，如內業處理發現超限則必須返工。CORS RTK無論是作業精度，還是作業效率上都具有明顯的優勢。韶關建成區國道323線與韶關大道共14 km帶狀地形圖測量，沿路布設了60個控制點，采用CORS RTK代替城市二級導線測量，只投入了2個測量員，1.5天就提交了控制成果。實踐表明CORS RTK投入使用后的成本只是傳統的導線測量的1/3左右，而且時間大大縮短。

(2)界樁與道路中線放樣

CORS RTK用于點及線路放樣，放樣工作一個人就能完成，將點坐標或線路的起點，終點，轉折點和曲線半徑輸入電子手簿，即可放樣。放樣時屏幕有箭頭指示偏移方向和偏移量，便于東南西北移動，直到誤差小于設定的為止。在韶關丹霞山申請世界自然遺產活動中，17天就將丹霞山142個保護界碑放樣出來。與常規全站儀放樣相比，無須先做控制測量，無須受通視約束，大大降低了成本，節省了人員，提高了效率。

(3)數字地形測量

采用CORS RTK編碼法測圖，只需要一個人就能完成。在地形不復雜，比較開闊的地方，該模式有比較好的效果，比較適應城郊區域的地形測量工作。韶關湞江區轉業園 1∶500地形圖測繪，總面積為1.7 km2，多為平整開闊地和內部道路。我們投入2臺CORS RTK流動站，2名測量員，4天時間就結束了全部外業測圖工作。充分發揮了CORS RTK快速高精度定位的優勢，與傳統的測圖方法相比，人員少，費用省，效率高。

6 體 會

(1)CORS是一個系統工程，建站時須兼顧多專業多部門的應用，要為以后的升級，拓展規劃留有足夠的軟硬件空間，還要考慮到各流動站品牌的兼容性，如天寶，徠卡，南方等品牌都能作為CORS RTK流動站接收RTCM、CMR等差分數據格式，穩定使用。

(2)與靜態GPS相比，CORS RTK相對而言容易出錯，尤其在控制測量中，必須進行可靠性檢查，確保CORS RTK正確后再進行下一步工作。在使用CORS RTK進行控制測量時，觀測次數(不同時段)要兩次，每次觀測初始化兩次，兩次初始化成果須野外比對結果，比對值為兩次初始化采集的最后一個歷元坐標，較差必須小于 2MO，根據雙觀測值之差求觀測值中誤差來判斷CORS RTK的精度。

(3)在電離層和對流層強烈活動的情況下，CORS RTK定位誤差會很大或無法解算，所以應該避開此時段。韶關地區11時～15時，CORS RTK定位精度很差且很難得到固定解。

(4)CORS RTK也有一定的局限性，即GPS定位的普遍問題，如信號遮擋、多路徑效應及通訊問題，而且CORS RTK建站和設備的價格還是過高，這些問題會在短時間內一定程度影響CORS技術的推廣應用。

[1]黃俊華，陳文森.連續運行衛星定位綜合服務系統(CORS)建設與應用.北京:科學出版社，2009

[2]林頌，莫傳山.南寧市GNSS連續運行參考站網絡系統建設的體會.城市勘測，2008(4)

[3]肖育明.淺談GDCORS網絡RTK在城市測量中的應用.測繪時空，2008(3)

Establishment and Application of the Single Base CORS of Shaoguan Institute of Surveying and Mapping

Huang Yu，Dong LongQiao
(Shaoguan Institute of Surveying and Mapping，Shaoguan 512000，China)

This paper describes basic Information of CORS in Shaoguan Institute of Surveying and Mapping，Sets out the principles and construction process of the system，the application of measurement in the city.Summarizes the CORS used in the construction and application process in a number of specific practices and experiences.

single base of CORS；CORS RTK；Coordinate Transformation；City Survey

1672－8262(2010)03－62－04

P228

A

2009—08—21

黃毓(1978—)，男，工程師，主要從事城市測繪技術管理工作。