大連某林場道路工程測量方法及流程研究

張占偉

摘 要：CORS應用于道路工程測量，主要包括采用網絡RTK進行帶狀地形圖的繪制，道路中線的測設，道路縱、橫斷面圖測量等。本文以CORS技術在某林場道路工程測量中的應用為研究對象，論文首先分析了道路工程測量的主要內容，進而詳細研究了外業施測的內容，最后探討了觀測數據的分析思路，結果表明，CORS 與傳統測量相比較，工作效率高，效果更加顯著，是常規測量方法的4 倍以上，但必須保證測區CORS 網絡覆蓋及無線網絡與移動用戶通訊暢通。

關鍵詞：CORS，道路，工程測量，觀測數據分析

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

傳統的公路勘測工作辛苦且繁瑣，存在著勘測周期長、工作效率低等諸多問題。從經緯儀的偏角法，全站儀的極坐標法，設置基站并采用電臺通訊的常規RTK測量到目前基于CORS的網絡RTK實時放樣，最大限度地減輕公路勘測工作量、提高公路勘測效率和勘測精度，一直是公路勘測工作者孜孜以求的目標。CORS應用于道路工程測量，主要包括采用網絡RTK進行帶狀地形圖的繪制，道路中線的測設，道路縱、橫斷面圖測量等。在此次試驗中由于時間有限，沒有對道路工程的整個測量過程進行試驗，重點介紹了道路中線的定線測量和道路的縱橫斷面測量的過程、數據的處理并進行了精度分析。

1 CORS 系統的組成

CORS 系統由基準站網、數據處理中心、數據通訊部分、用戶應用系統 4 個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。

1） 基準站網。基準站網是由范圍內均勻分布的固定基準站組成。負責采集 GPS 衛星觀測數據并輸送至數據處理中心，同時提供系統完好性監測服務。

2） 數據處理中心。數據處理中心是 CORS 的核心單元，也是高精度實時動態定位得以實現的關鍵所在。中心 24 h 連續不斷地根據各基準站所采集的實時觀測數據在區域內進行整體建模解算，并通過現有的數據通信網絡和無線數據播發網，向各類需要測量和導航的用戶以國際通用格式提供碼相位/ 載波相位差分改正信息，以便實時解算出流動站的精確點位。

3） 數據通訊部分。CORS 的數據通訊包括固定基準站到控制中心的通訊及控制中心到用戶的通訊。基準站到控制中心的通訊網絡負責將基準站的數據實時地傳輸給控制中心，控制中心和用戶間的通訊網絡負責將網絡校正數據送給用戶。系統通過移動網絡、Internet 等形式向用戶播發定位導航數據。

4） 用戶應用系統。包括用戶信息接收系統、網絡型 RTK 定位系統、事后和快速精密定位系統以及自主式導航系統和監控定位系統等。按照應用精度的不同，用戶服務子系統可以分為 mm 級用戶系統，cm 級用戶系統，dm 級用戶系統，m 級用戶系統等； 而按照用戶的應用不同，可以分為測繪與工程用戶（ cm、dm 級） ，車輛導航與定位用戶（ m 級） ，高精度用戶（ 事后處理） 等幾類。

2 CORS 系統的原理

目前，CORS 實時動態定位解算的技術主要有虛擬參考站技術（ VRS） 、區域改正數技術（ FKP） 、主輔站技術（ MAC） 。

1） 虛擬參考站技術（ VRS） 。虛擬參考站技術就是在一定區域內架設一定數量的基準站，精確測定這些基準站的位置及變化率，基準站連續接收衛星信號，將信息傳送至信息處理中心，數據處理中心同時接收流動站發送的接收機概略位置信息，數據處理中心根據移動站的位置，選擇較近或定位精度較好的基準站信息，虛擬出一個參考站，然后根據各基準站上的誤差信息通過一定的數學模型內插出該虛擬站的誤差，將虛擬出的流動站改正數據播發給流動站，這樣虛擬參考站的位置通常是在移動站真實位置的周圍 5 m 范圍內，保證了虛擬參考站與流動站誤差的相關性。

2） 區域改正數技術（ FKP） 。區域改正數法利用 GPS 基準站觀測數據，主要是相位觀測值和偽距觀測值，以及基準站已知坐標等數據，計算得到基準網范圍內與時間或空間相關的誤差改正數模型，然后利用測量點的近似坐標內插出測量點的誤差改正數，將其應用到觀測值中，從而消除各種與時間空間有關的誤差，提高定位結果的精度。

3） 主輔站技術（ MAC） 。主輔站技術是將相位距離簡化為一個公共的整周未知數水平，主輔站方法發送主參考站的全部改正數及坐標信息，對于輔參考站只播發相對于主參考站的差分改正數和坐標差，這樣可以減少參考站網絡中的數據播發量。使用單差散射和非散射相位改正數形成壓縮的差分信息，其區域誤差改正數模型由流動站設備自定義。

3 影響 CORS 系統定位精度的因素

CORS 系統的定位精度除受到信號傳播誤差、軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差以及多路徑效應的影響外，還受到定位參考框架的選擇、參考站坐標解算過程中 IGS 跟蹤站的選取，以及流動站在參考站網中的位置、觀測時段及衛星分布情況、系統定位算法的優劣等影響。

4 實例分析

4.1 工程概況

本文采用的實例項目是大連某公路工程項目，項目按四級公路的技術標準設計，全長 27.6km，測區為大型國有林場，山高林密，林道為年久土路，現需重新規劃和建設，改善行車及森林防火條件，同時帶動林區經濟發展和旅游開發。

4.2 測量儀器

CQCORS 網絡 RTK，主要設備為 TOPCON HiperGb 接收機，FC 系列手簿，有藍牙功能的 NOKIA手機； NIKON 全站儀（ 2″） 1 臺，DS3 水準儀1 臺等.

4.3 道路中線測設

根據公路現狀，內業解算出公路中線樁號和中樁坐標，每隔 20 m 解算一個中樁，在地形變坡處、公路交叉口、曲線主點、土質變化不良地段進行加樁， 用CORS 放樣功能將中樁及加樁放于實地。

4.4 道路縱斷面測量

公路中線確定后，根據CORS 采集的中線樁點坐標，通過繪圖軟件繪制出公路縱橫斷面圖。

4.5 施工控制點測量

在公路交叉口施工范圍外 5～10 m 各選擇 4個施工控制點，用三腳架固定方式獨立測量兩測回取平均值。

4.6 觀測數據分析

觀測完成后對觀測數據進行了以下對比：

1）CORS 所放樣中樁實地用全站儀觀測進行對比。將公路部分路段300 m 的中樁CORS 所測值再用全站儀測量，坐標差值 Y 最大值為 0.015m，X 最大值為 0.021 m，點位誤差最大值出現在 K0+ 140 處，點位最大誤差為0. 026 m。結果見表 1。

2）CORS 所測中樁高程與水準點聯測平差高程進行對比，將公路部分路段 300 m 中樁的CORS 直接所測高程再經水準點聯測平差后相比較，高程最大差值在 K3 + 157 處，最大值為 0.033m。結果如表 2 所示。

3）CORS 測量內符合精度統計，內符合精度統計采用測量值與組內平均值比較的方法，即計算每組觀測數據的平均值，再與每個觀測值計算較差，從而計算出測量值在 X，Y，H 方向的內符合精度，結果見表 3。

由表 1、表 2 可以看出，基于CORS 的網絡RTK 放樣成果與全站儀的放樣成果相差不大，與水準點聯測平差后的高差也相差不大，大部分為毫米級，其余差值為厘米級。平面成果中最大差值為26 mm，高程成果中最大差值為 33 mm，滿足公路工程施工的放樣要求。從表3 可以看出CORS公路測量點位精度沒有隨距離的變化發生變化，CORS 系統在網內、網外內符合精度無明顯差別，X方向為 ± 0.9 cm，Y 方向為 ± 0.9 cm，H 方向為± 1.8 cm。而在效率方面，根據經驗要在同一等級的精度要求，常規測量方法下，完成這樣近 30 km的公路測量，需要 5 個工序，至少需要 6 人，20d 的工期，其中僅砍伐影響線路通視的林木就要占據 1/3～1/2 的工作量。而使用CORS，一人一機，僅需 2 個工序，2 人 12 d 工期即可完成。

4 結論

1）完成公路測量，CORS 與傳統測量相比較，工作效率高，效果更加顯著，是常規測量方法的4 倍以上，但必須保證測區CORS 網絡覆蓋及無線網絡與移動用戶通訊暢通。2） 相比與常規測量方法的誤差累積，CORS公路測量結果整體精度均勻、獨立。

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