HeNCORS在工程測量中的應(yīng)用

開封市水利建筑勘察設(shè)計院 王學(xué)會

開封新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司 匡遠明

HeNCORS（河南省全球?qū)Ш叫l(wèi)星連續(xù)運行參考站綜合服務(wù)系統(tǒng)）開創(chuàng)了省域內(nèi)一種新的、連續(xù)性的測繪手段，在工程測量中得到了廣泛應(yīng)用，并在應(yīng)用中顯示出了很好的優(yōu)越性。本文，筆者簡述了CORS的工作原理及其在一般工程測量中的應(yīng)用，分析了CORS的優(yōu)缺點，探討了使用中的一些體會，以期對同行有所參考。

一、CORS 的工作原理

連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（CORS）集成了衛(wèi)星定位、通訊、有線及無線網(wǎng)絡(luò)和氣象采集等技術(shù)，是一個不間斷的地面信息源采集系統(tǒng),是坐標(biāo)框架建設(shè)和維持的主要技術(shù)手段和基礎(chǔ)設(shè)施。系統(tǒng)由若干個固定的、連續(xù)運行的GPS參考站組成，利用現(xiàn)代計算機、數(shù)據(jù)通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成了一個網(wǎng)絡(luò)。各個參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實時的將觀測數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心先對各個站的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和質(zhì)量分析，對整個數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一解算，實時估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項，并獲得本區(qū)域的誤差改正模型，然后向用戶實時發(fā)送GPS改正數(shù)據(jù)，用戶只需1臺GPS接收機，便可實時得到可靠性和精度很高的定位結(jié)果。

二、HeNCORS 系統(tǒng)的運用

HeNCORS 系統(tǒng)和RTK（實時動態(tài)差分）實時衛(wèi)星定位系統(tǒng)一樣，利用GPS差分定位技術(shù)，獲取實時差分定位解。用戶需在CORS中心購買一個用戶號，獲得一個CORS系統(tǒng)差分信息接收器，按月或按數(shù)據(jù)流量交納一定的使用費，就如同手機用戶，在移動或聯(lián)通購買一個電話卡。這樣CORS系統(tǒng)差分信息接收器就和手機一樣能接收來自移動或聯(lián)通的系統(tǒng)差分信息，再配置1臺雙頻GPS 衛(wèi)星定位接收機，就能開始工作了。和以往的RTK技術(shù)一樣，因為地理條件的差異，每個項目都要一個坐標(biāo)系統(tǒng)，這就需要計算WGS84 坐標(biāo)系與我國Beijing54 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)可采取以下方法獲取：利用所在測區(qū)的4個以上已知點進行坐標(biāo)系統(tǒng)的7 參數(shù)轉(zhuǎn)換，首先在WGS84 坐標(biāo)下利用CORS 測出的各個點的WGS84 坐標(biāo)，其次利用各個點的WGS84坐標(biāo)及其相應(yīng)的Beijing54 坐標(biāo)及高程進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，來建立當(dāng)?shù)氐腃ORS坐標(biāo)系統(tǒng)。

有了HeNCORS 以后，就不需要架設(shè)參考站了，每臺雙頻GPS 衛(wèi)星定位接收機都能作為流動站進行工作。設(shè)置好配置后，在流動站的工作狀態(tài)下，在得到流動站導(dǎo)航解后，打開CORS信息接收機，登錄HeNCORS信息系統(tǒng)平臺，即可接受來自CORS系統(tǒng)基站的實時差分信息。在獲取厘米級的實時RTK 定位解時，一般測量10個歷元的坐標(biāo)平均值作為結(jié)果。

為使用HeNCORS系統(tǒng)獲得精度可靠的數(shù)據(jù)，作業(yè)過程中要嚴(yán)格按要求操作，具體如下。

1.網(wǎng)絡(luò)RTK測量前準(zhǔn)備。

（1）流動站設(shè)置。作業(yè)前保證專用數(shù)據(jù)通訊卡不處于欠費停機狀態(tài)。觀測前按照HeNCORS 管理中心提供的有關(guān)參數(shù)及用戶名、密碼，對流動站手簿、通訊模塊進行設(shè)置（詳見各廠家儀器連接設(shè)置）；進行接收機、手簿控制器及網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的數(shù)據(jù)鏈接與傳輸檢查。

（2）平面坐標(biāo)的求取。HeNCORS 系統(tǒng)的基準(zhǔn)坐標(biāo)采用的是CGCS2000 坐標(biāo)系，用戶若需要求取平面坐標(biāo)（80 或54 坐標(biāo)），應(yīng)將CGCS2000 成果提供給HeNCORS 管理中心進行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，或根據(jù)項目設(shè)計的指標(biāo)利用測區(qū)控制點進行轉(zhuǎn)換7 參數(shù)的求取。根據(jù)已有控制點的平面坐標(biāo)（80或54坐標(biāo)），計算三維約束平差即可求得經(jīng)緯度坐標(biāo)。進行轉(zhuǎn)換7參數(shù)的求取或點校正，計算7 參數(shù)求取的點宜均勻分布，點數(shù)不少于3 個，越多越好。點校正選用的控制點必須覆蓋測區(qū)且不少于4個，點校正后的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的殘差應(yīng)≤2 cm。

（3）高程的獲得。用戶作業(yè)采集點的高程h，可由HeNCORS使用的河南省似大地水準(zhǔn)面模型改正獲得：將測量得到的點位大地高H，進行高程異常τ改正，公式為h=H-τ，該模型為武漢大學(xué)測繪學(xué)院李建成教授確定，全省模型精度統(tǒng)一為2.5 cm。

2.網(wǎng)絡(luò)RTK測量。

（1）流動站作業(yè)建議。流動站觀測應(yīng)符合下列條件：衛(wèi)星高度截止角≥15°。有效的觀測衛(wèi)星數(shù)≥6顆，PDOP值≤6，流動站接收機、手簿及網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的鏈接正確，觀測站不宜設(shè)在隱蔽地帶、成片水域和強電磁波干擾源附近。

（2）測量時常見問題的處理。用戶長時間不能獲得固定解時，多半因為聯(lián)通APN平臺通訊狀況不好、附近參考站數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或流動站所在解算單元解算情況不理想所致，同時可將現(xiàn)場情況向反映給HeNCORS管理中心。首先斷開通訊鏈接，重啟接收機后再次進行初始化操作。重試次數(shù)超過3次仍不能獲得固定解時應(yīng)取消本次測量，對現(xiàn)場觀測環(huán)境和通訊鏈接進行分析，可選擇現(xiàn)場附近觀測和通訊條件較好的位置重新進行初始化操作。測量時，采用“首次固定不記錄，二次固定再記錄”的方法，避免流動站接收機首次鎖定衛(wèi)星獲得初始化后，因錯誤的整周模糊度，影響測量結(jié)果。

3.控制點觀測的要求。利用網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)施測一、二級及圖根GPS控制點時，必須采用腳架對中的方式；天線高的量測應(yīng)精確到毫米，開始作業(yè)前天線高應(yīng)重復(fù)量測兩次，兩次較差應(yīng)≤3 mm，取兩次測量平均值。測后應(yīng)再次量測天線高，量測值與測前平均值較差應(yīng)≤3 mm；所有的觀測均應(yīng)在RTK固定解穩(wěn)定后進行。堅持“首次固定不記錄，二次固定再記錄”，每點應(yīng)觀測4個測回，每測回需重新初始化，每次至少采集數(shù)據(jù)20～30 個歷元；內(nèi)業(yè)應(yīng)對各測回結(jié)果進行粗差剔除，觀測點的最終成果為剔除粗差后各測回的平均值。

三、HeNCORS 系統(tǒng)運用的優(yōu)點

1.應(yīng)用HeNCORS系統(tǒng)進行測繪工作，不需要架設(shè)參考站，1個工作人員可以配置1臺GPS接收機，在以往工作中作為參考站的儀器也可以作為流動站使用，不僅提高了儀器的使用效率，還節(jié)省了人力。

2.HeNCORS能支持常用的多款GPS接收機，范圍廣泛，能不斷進行系統(tǒng)升級，以適應(yīng)不斷進步的現(xiàn)代測量技術(shù)。

3.HeNCORS作為高精度的RTK作業(yè)方式，在工程測量中能替代全站儀和測距儀，又因其坐標(biāo)的實時性，在進行斷面測量時，利用儀器中的放樣功能能實時地得到斷面上各點的起點距及高程。

4.在地形圖測量中，利用CORS 測出每個特征點的坐標(biāo)，對每個特征點按繪圖軟件要求編號儲存，回到室內(nèi)后導(dǎo)出數(shù)據(jù)即可成圖，也可按外業(yè)描繪的草圖成圖。

5.HeNCORS 采用連續(xù)運行的工作方式，對基礎(chǔ)設(shè)施的沉降觀測、水土保持檢測等需要連續(xù)觀測的項目能實時反映監(jiān)測站的變化情況，為研究部門提供及時準(zhǔn)確的信息。

四、HeNCORS 系統(tǒng)的應(yīng)用技巧

1.在進行坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時，應(yīng)盡量采用4 個以上的已知點，已知點應(yīng)包括整個測區(qū)。在完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用新的坐標(biāo)系統(tǒng)進行工作前，應(yīng)對測區(qū)的已知點進行校核，將利用CORS系統(tǒng)測出的坐標(biāo)和已知點坐標(biāo)進行比較，看兩者是否在誤差允許范圍內(nèi)。

2.當(dāng)外業(yè)工作時，如果CORS接收機開機后長時間不能登錄CORS 網(wǎng)絡(luò)，可以先關(guān)機重新連接登錄CORS 網(wǎng)絡(luò)，如果一直都沒有CORS基站信號，可以打電話向CORS中心咨詢附近基站是否有什么意外。

3.個別點位遠離基站的地區(qū)，不能很好地接收CORS 信息，可以在WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)下進行靜態(tài)定位觀測，采集最少10 min的觀測數(shù)據(jù)，頻率為5 s一個歷元。采集好的數(shù)據(jù)可以通過因特網(wǎng)發(fā)送給CORS中心，請求中心的幫助。CORS中心可以應(yīng)用精密星歷進行數(shù)據(jù)處理，得出這些點的精確坐標(biāo)。

五、HeNCORS 需改進的地方

1.在HeNCORS 系統(tǒng)中，CORS 系統(tǒng)參考站的差分信息是通過電信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅鲃诱镜腃ORS信息接收器中。由于CORS信息接收機的不完善，接收電信信息的能力不強，在很多地方，如集鎮(zhèn)等有大面積障礙物的區(qū)域，都有可能接收不到CORS系統(tǒng)的實時差分信息。在這些地方可能就不能應(yīng)用CORS系統(tǒng)進行工作。

2.對于在大片水域上的作業(yè)，CORS接收機和其他RTK接收機一樣，大片水面的多路徑反射效應(yīng)對GPS接收機有影響，當(dāng)接收機在工作時，雖然能接收到基站發(fā)射的差分信息，但由于流動站接收衛(wèi)星信號時受到了大片水面多路徑反射效應(yīng)的影響，不能得到厘米級的實時定位解。

六、結(jié)論

CORS為各類工程測繪工作提供了一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)，是目前國內(nèi)乃至全世界GPS 的新技術(shù)和發(fā)展趨勢。隨著GPS 的普及，CORS的應(yīng)用領(lǐng)域也將更為廣泛。