單基站CORS系統(tǒng)在宣城市建設(shè)用地勘測定界中的應(yīng)用

張漢慶

摘 要：本文就介紹CORS系統(tǒng)的特點以及其自身工作原理，全面利用CORS系統(tǒng)進行建設(shè)用地勘測定界中的有關(guān)工作的基本內(nèi)容以及技術(shù)等路線，來準(zhǔn)確分析CORS基準(zhǔn)站的GPS技術(shù)在建設(shè)用地勘測定界中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單基站CORS 建設(shè)用地勘測定界 GPS RTK

中圖分類號：P21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0004-02

隨著我國進入網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化時代，GPS動態(tài)的定位關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)日益完善和精度的大幅度提高，在各行各業(yè)的測量工作中越來越多的應(yīng)用到GPS RTK動態(tài)定位。而基于單基站網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)的CORS系統(tǒng)由于具有很高的經(jīng)濟性，大量的在我國得到應(yīng)用和推廣，越來越多的測量生產(chǎn)單位大多采用該方式建立了地方或局域CORS系統(tǒng)。

1 單基站CORS系統(tǒng)原理及其特點

單基站CORS是基于單個連續(xù)運行基準(zhǔn)站（簡稱單基站CORS系統(tǒng)）的定位技術(shù)，其定位原理與常規(guī)GPS RTK系統(tǒng)基本一致，它將尖端科技領(lǐng)域的衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息技術(shù)、通信技術(shù)和先進的軟件開發(fā)技術(shù)有機的結(jié)合在一起，為用戶提供了全新、透明、可視、實時的測量服務(wù)。基準(zhǔn)站上有一個控制軟件實時監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，同時有一個服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)差分服務(wù)和用戶管理基站GPS主機通過接收機天線接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，利用基站數(shù)據(jù)處理軟件經(jīng)分析和處理，以固定格式記錄廣播星歷和觀測數(shù)據(jù)文件，按照用戶設(shè)定的時間間隔自動儲存到本地計算機硬盤上，供后處理用戶下載使用。單基站CORS具有如下特點。

1.1 投入較少

在我國南方地區(qū)，單基站技術(shù)的逐漸成熟，而只需要在一個中小城市進行少量的投資，就可以建設(shè)一個CORS基站，就可以基站為中心30 km范圍內(nèi)區(qū)縣城鎮(zhèn)城鄉(xiāng)地區(qū)實現(xiàn)快速厘米級實時定位及事后差分。

1.2 隨時可以升級和擴展

在單基站的系統(tǒng)中，還可以隨時的增加新的基站，而這樣就對RTK作業(yè)的覆蓋區(qū)域有了明顯的加大，并且建設(shè)虛擬參考站系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，而單基站系統(tǒng)只有對系統(tǒng)進行軟件升級，且花費不是很大的投資，就可以很輕松的升級成為虛擬參考站系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)可靠、穩(wěn)定、安全

在單基站進行連續(xù)的觀測，且全天進行靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集，點位的精度較高，同時數(shù)據(jù)上也相對的穩(wěn)定；而用戶要是登錄基站，則是采取登錄授權(quán)的方式，且數(shù)據(jù)中心也可以對登錄用戶進行相應(yīng)管理，這樣就保證了數(shù)據(jù)較高的安全性能。

1.4 作業(yè)范圍廣

目前基于國內(nèi)單基站的RTK作業(yè)半徑已經(jīng)擴大到30 km以上，能夠?qū)崿F(xiàn)快速厘米級實時定位及事后差分，利用GPRS/CDMA進行50 km左右RTK測試成功案例也已經(jīng)屢見不鮮。

1.5 施工周期短

單參考站技術(shù)經(jīng)過實踐表明它是一種比較成熟的技術(shù)，從方案落實開始采購設(shè)備，安裝調(diào)試，到驗收運行整個周期1個月以內(nèi)。

2 建設(shè)用地勘測定界的主要內(nèi)容

建設(shè)用地勘測定界，是根據(jù)土地征收、征用、劃撥、出讓、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用、土地利用規(guī)劃及土地開發(fā)、整理、復(fù)墾等工作需要，實地界定土地使用范圍、測定界址位置、調(diào)繪土地利用現(xiàn)狀，計算用地面積，為國土資源行政單位用地審批和地籍管理等提供科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料而進行的技術(shù)服務(wù)性工作。

3 宣城市國土資源發(fā)展中心單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)及在建設(shè)用地勘測定界中的情況應(yīng)用

3.1 單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)

隨著宣城市宣州區(qū)建設(shè)用地勘測定界、土地執(zhí)法監(jiān)察、礦區(qū)范圍測量等業(yè)務(wù)的展開，為滿足本區(qū)日常建設(shè)用地報批及測繪工作的需要，宣城市國土資源發(fā)展中心早在2009年建立了覆蓋宣城市宣州區(qū)范圍的單基站CORS系統(tǒng)，廣泛的在城市各項建設(shè)工程中大量進行應(yīng)用。

（1）基準(zhǔn)站建設(shè)單基站CORS系統(tǒng)主要由GPS基準(zhǔn)站、控制中心、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和流動站組成。我中心CORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站及控制中心硬件設(shè)備主要包括中海達VNET6三星專用接收機、CR-3型扼流圈天線、服務(wù)器以及避雷針、UPS供電電源等；數(shù)據(jù)處理軟件為中海達znetcaster軟件；網(wǎng)絡(luò)通信采用固定IP地址，帶寬6兆以上電信光纖接入，組成數(shù)據(jù)傳輸終端模塊；流動站為雙頻GPS接收機和具有藍牙功能的手簿。整個系統(tǒng)投入約30萬元。

（2）區(qū)域轉(zhuǎn)換參數(shù)及高程模型的計算宣城市城區(qū)規(guī)劃控制區(qū)域平面坐標(biāo)系統(tǒng)主要采用1988年宣州獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用1985高程系統(tǒng)。在建立單基站CORS RTK模型的過程中由于采用的已知點數(shù)量多、分布均勻，高程擬合采用的已知點高程均為水準(zhǔn)高程，保證了求解參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（3）系統(tǒng)測試為驗證和評價系統(tǒng)的可靠性、作業(yè)范圍以及測量精度等主要技術(shù)指標(biāo)，在單基站CORS系統(tǒng)建成后進行了試運行。基準(zhǔn)站72 h連續(xù)工作，沒有發(fā)生故障，數(shù)據(jù)處理軟件和服務(wù)器軟件工作良好，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。

①作業(yè)距離測試在系統(tǒng)試運行期間，流動站通過采用動態(tài)方式進行了單基站CORS系統(tǒng)作業(yè)距離測試。經(jīng)過測試，除了個別網(wǎng)絡(luò)信號較差的區(qū)域或無網(wǎng)絡(luò)信號的盲區(qū)外，在距離基準(zhǔn)站30 km以內(nèi)，流動站可以在20 s內(nèi)得到固定解。測試結(jié)果表明，該單基站CORS系統(tǒng)的作業(yè)半徑可達30 km甚至更大作業(yè)半徑，可以彌補常規(guī)RTK測量受距離限制的不足。

②測量精度檢測為了檢測單基站CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的正確性及其測量精度，在測區(qū)內(nèi)利用CORS RTK技術(shù)對個E級GPS點進行了測量，每點測量時間不少于3min。為了評價單基站CORS系統(tǒng)的精度，引入了外符合RMS作為其精度評定準(zhǔn)則。外符合RMS由實際求解的GPS點坐標(biāo)與已知的GPS點坐標(biāo)較差并通過（1）式計算得到：TRMSPn=ΔΔ式中，Δ為GPS點坐標(biāo)較差序列，n為GPS點總數(shù)，P為權(quán)陣（在本文中P為單位陣）。經(jīng)統(tǒng)計，平面精度檢測結(jié)果為最大點位誤差±4.70 cm，最小點位誤差 ±0.3 cm，點位RMS為±2.06 cm；高程精度檢測結(jié)果為最大點位誤差±8.90 cm，最小點位誤差±0.1 cm，高程RMS為±2.75 cm。由此可知，在整個測區(qū)范圍內(nèi)，利用單基站CORS系統(tǒng)測量的點位精度均小于±5 cm，高程精度也都優(yōu)于圖根點1∶500測圖的要求。同時得到各GPS檢測點的點位誤差和高程誤差隨距離的變化圖。可以看出，單基站CORS RTK的測量誤差的大小大致與流動站至基準(zhǔn)站的距離成比例，即：距離CORS基準(zhǔn)站越遠，測量誤差越大，這與理論上單基站RTK作業(yè)的測量誤差規(guī)律相符。以上檢測結(jié)果證明了該單基站CORS系統(tǒng)建設(shè)的正確性和可靠性，在基準(zhǔn)站正常工作的范圍內(nèi)，其RTK測量精度完全可以滿足規(guī)范要求。endprint

（4）系統(tǒng)應(yīng)用效果系統(tǒng)建立前，工程測量采用常規(guī)的測量方法，在首級控制（一般為四等網(wǎng)）基礎(chǔ)上需要先進行一、二級導(dǎo)線的布設(shè)，最后根據(jù)工程需要加密圖根點，共需要進行3級布網(wǎng)，進而編繪成建設(shè)用地勘測定界圖。而采用單基站CORS RTK測量則可在四等網(wǎng)的基礎(chǔ)上直接加密圖根點，減少一級布網(wǎng)，也減少了誤差的傳播，提高了圖根點的測設(shè)精度，且采用單基站CORS RTK測量的每一個圖根點都是獨立觀測的，不受相鄰圖根點的影響。另外，建設(shè)用地勘測定界放線過程中，單基站CORS RTK測量技術(shù)相比傳統(tǒng)的測量放線有更大的優(yōu)越性。相比傳統(tǒng)的測量方法，單基站CORS RTK測量技術(shù)節(jié)省了作業(yè)人員和作業(yè)時間，降低了作業(yè)成本，提高了生產(chǎn)效率。

3.2 單基站CORS系統(tǒng)在宣城市建設(shè)用地勘測定界中的情況應(yīng)用

3.2.1 在勘測定界控制測量的應(yīng)用

常規(guī)控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量，要求點間通視，費工費時，而且精度不均勻，外業(yè)中不知道測量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量無需點間通視能夠高精度地進行各種控制測量，但是需要進行數(shù)據(jù)處理，不能實時定位并知道定位精度，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返測量。而用基于CORS系統(tǒng)的HNGICS控制測量既能實時知道定位結(jié)果，又能實時知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應(yīng)用HNGICS進行實時定位可以達到厘米級的精度，因此，除了高精度的控制測量仍采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)之外，HNGICS即可用于建設(shè)用地勘測定界的控制測量也可以用于地籍和房地產(chǎn)測量中的控制測量。

3.2.2 建設(shè)用地勘測定界的應(yīng)用

建設(shè)用地中的建設(shè)用地勘測定界是實地確定土地使用界線范圍，測定界樁位置，測量使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計算用地面積等測繪技術(shù)工作，它為各級政府的國土資源部門審批土地、地籍管理提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。利用基于CORS系統(tǒng)的HNGICS進行勘測定界，能避免多次架設(shè)基準(zhǔn)站，并在擴大作業(yè)范圍的基礎(chǔ)上快速獲取較高精度的外業(yè)測量數(shù)據(jù)，同時也簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序，特別是對公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大型工程的放樣更為有效和實用。

3.2.3 擬用地區(qū)域地形測圖的應(yīng)用

建設(shè)用地勘測定界的地形測量是為擬用地區(qū)域提供不同比例尺的地形圖，以滿足建設(shè)用地勘測定界報告中出圖的需要。用常規(guī)的測圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點，最后依據(jù)加密的控制點和圖根控制點，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度并快速地測定各級控制點的坐標(biāo)。特別是基于CORS系統(tǒng)的HNGICS，甚至可以不布設(shè)各級控制點，作業(yè)員可以直接用已連接的流動站便能高精度快速地測定界址點、地形點、地物點的坐標(biāo)，利用測圖軟件可以在野外一次測繪成電子地圖，然后通過計算機和繪圖儀、打印機輸出各種比例尺的勘測定界圖。

3.2.4 擬用地區(qū)域規(guī)劃放線的應(yīng)用

基于CORS系統(tǒng)的HNGICS的放樣，比傳統(tǒng)的測量儀器，有著省時省工且精度高等特點。在用HNGICS進行現(xiàn)場界址點或者按照用地規(guī)劃進行放樣時，只需要將流動站的參數(shù)設(shè)置好然后輸入放樣點坐標(biāo)，就可以依據(jù)外業(yè)控制器提示一個人完成放樣作業(yè)，同時如果有線狀工程，可將一些線路的起終點坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸人外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到滿足放樣的精度要求為止。

3.2.5 在坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

勘測定界外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后可采用HNGICS中的CORS用戶模塊進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)實現(xiàn)了宣城市建設(shè)用地報批勘測定界中的所采用的1980年西安平面坐標(biāo)系與宣城市城市規(guī)劃區(qū)域所采用的1988年宣州地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

3.2.6 在相關(guān)的其他方面的應(yīng)用

自去年各地區(qū)分別開展了農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證工作，根據(jù)《〈安徽省農(nóng)村集體所有權(quán)調(diào)查技術(shù)規(guī)定〉實施細(xì)則》，對界址點的實施精度規(guī)定了不同的要求：解析法精度指標(biāo)：測定界址點中誤差±10 cm，界址點間距允許誤差±20 cm。基于CORS系統(tǒng)精度：快速或?qū)崟r定位水平≤5 cm，垂直≤10 cm。現(xiàn)宣城市建設(shè)用地報批測繪大部分采用解析法，根據(jù)宗地報批范圍的形狀選定界址點并進行界址樁的埋設(shè)和測量，從精度可以看出基于CORS系統(tǒng)完全可以滿足集體土地確權(quán)界址點測量精度的要求，而且采集的速度和工作效率有很大的提高，在建設(shè)用地報批測繪中發(fā)揮了其經(jīng)濟、高效的特性。

4 結(jié)語

（1）單基站CORS系統(tǒng)中流動站在距離基站30～35 km，覆蓋面積約600 km2范圍內(nèi)，完全可以滿足一般建設(shè)用地報批、地籍測繪、工程測量精度要求。

（2）單基站CORS系統(tǒng)的作業(yè)范圍和作業(yè)效率相比常規(guī)GPS RTK系統(tǒng)有優(yōu)勢。系統(tǒng)建設(shè)、管理和運行費用低廉，且操作技術(shù)要求不高。隨著GPS接收機價格的降低、通訊網(wǎng)絡(luò)的改善，特別是手機3G技術(shù)的日益成熟，單基站CORS系統(tǒng)在建設(shè)用地報批勘測定界測繪工作中具有較為明顯的推廣應(yīng)用。

（3）在CORS出現(xiàn)之前，用戶使用RTK的方法都是1個基準(zhǔn)站+N個移動站的作業(yè)模式，這種作業(yè)模式叫做單基準(zhǔn)站模式，基準(zhǔn)站得自己找點架設(shè)，一般都是臨時性的，而作業(yè)范圍最多也就十幾公里，如果測區(qū)大或者山地丘陵地區(qū)，則需要多次的架設(shè)臨時基準(zhǔn)站。而基于CORS系統(tǒng)，能夠在在不架設(shè)基準(zhǔn)站的情況下，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)土地的勘測定界的控制測量、界址點測量和地形圖測量等相關(guān)作業(yè)，作業(yè)范圍和作業(yè)效率也有很大的提高，同時該系統(tǒng)還可以為地震、交通、氣象等部門提供高精度、連續(xù)的時間和空間基準(zhǔn)利用空間相當(dāng)廣闊。

參考文獻

[1] 黃俊華，陳文森.連續(xù)運行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（CORS）建設(shè)與應(yīng)用[M].北京：科技出版社，2009.

[2] 徐紹銓.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢測繪科技大學(xué)出版社.

[3] 土地勘測定界規(guī)程[S].中華人民共和國國土資源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TD/T1008—2007.

[4] GPS-RTK測量技術(shù)規(guī)程[Z].2009.endprint