NRS網(wǎng)絡CORS在茂名地區(qū)山洪災害調(diào)查項目中的運用

張覺曉　史紅金

摘 要：茂名地區(qū)山洪災害調(diào)查項目，時間緊，精度要求高，作業(yè)范圍廣，需要覆蓋茂名地區(qū)的高精度多星系統(tǒng)網(wǎng)絡CORS。茂名水文局與廣州南方測繪儀器有限公司合作，在極短的時間建立臨時網(wǎng)絡cors系統(tǒng)，不但解決了基站覆蓋的問題，移動站開機就能測量，同時還解決項目技術要求的精度問題，確保了項目的順利進行。

關鍵詞：網(wǎng)絡CORS；精準WGS-84坐標；高程精度0.3m

中圖分類號： P228 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-165-2

1 概述

茂名水文分局在山洪災害項目調(diào)查項目中要求3個月完成茂名地區(qū)1.1萬多平方公里的調(diào)查任務，任務時間緊，范圍廣，同時需要投入十多支隊伍，儀器設備及人員投入都相當大，任務中技術要求高，為避免分組眾多測量時產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，需要建立統(tǒng)一的基準，但是又沒有太多的資金投入，需要同時解決平面和高程精度的問題。

2 項目介紹

2.1 項目背景介紹

山洪災害防治區(qū)基本情況現(xiàn)場調(diào)查采用全面調(diào)查與重點調(diào)查相結(jié)合的方式。對于所有防治區(qū)內(nèi)的人口分布與財產(chǎn)，將以城（集）鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、行政村（居民委員會）、自然村 （組）等居民聚落為單元，調(diào)查其中的居民戶數(shù)和居民人數(shù)、財產(chǎn)和住房分類情況、政區(qū)其他基本情況，調(diào)查企事業(yè)單位的基本信息。在此基礎上，結(jié)合歷史洪水調(diào)查和現(xiàn)場查勘，對城（集）鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、行政村（居民委員會）、自然村組等居民聚落劃分危險區(qū)，調(diào)查相應危險區(qū)內(nèi)的居民戶和居民人數(shù)、財產(chǎn)和住房分類情況；有條件的地區(qū)，可對重要的沿河村落進行詳查，以居民戶為單元，調(diào)查居民戶的人員和住房情況，測量宅基高程；對于重要城（集）鎮(zhèn)，則以住房座為單元，調(diào)查每座樓房內(nèi)的人員和住房情況，測量宅基高程，測量 1：2000 地形圖上級調(diào)查機構(gòu)指導下級調(diào)查機構(gòu)審核工作， 進行隨機抽查、檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，避免系統(tǒng)性偏差。

2.2 坐標系統(tǒng)

①平面控制測量坐標系：平面控制測量采用WGS84 坐標系統(tǒng)；已建設完成CORS 站省（市）的測區(qū)進行平面控制測量，選擇WGS84 坐標系統(tǒng)；尚未完成CORS 站建設的省 （市）的測區(qū)平面控制測量采用精密單點定位或單點定位，以獲取平面控制點WGS84坐標。②高程系統(tǒng)：高程控制測量的高程采用正常高系統(tǒng)，按照1985年國家高程基準起算。

2.3 測量精度滿足的要求

①平面控制點相對于起算點的點位中誤差不應大于0.2m；②高程控制點相對于起算點的高程中誤差不應大于0.1m；③縱、橫斷面特征點相對于鄰近平面控制點的點位中誤差不應大于 1.5m；④縱、橫斷面特征點相對于鄰近高程控制點的高程中誤差不應大于0.3m； ⑤縱、橫斷面特征點相對于鄰近橫斷面特征點的高程中誤差不應大于0.3m。

3 問題及解決方案

3.1 遇到的問題

①項目要求精度高、作業(yè)區(qū)域范圍廣。②目前茂名地區(qū)的省內(nèi)網(wǎng)絡cors覆蓋密度小，偏遠產(chǎn)區(qū)的縣鎮(zhèn)無法覆蓋完全。③由于目前省內(nèi)的網(wǎng)絡CORS只能接收單GPS衛(wèi)星，對于本次項目調(diào)查區(qū)域多為居民地，房屋遮擋情況下，單GPS衛(wèi)星很難收斂達到項目的精度要求，迫切需要兼容北斗衛(wèi)星采集系統(tǒng)。④已知控制點不具備精密定位的WGS-84坐標，只有水準高程。⑤基站發(fā)射坐標需要具備精確WGS-84坐標，而單點定位的WGS-84坐標存在測量平面坐標系統(tǒng)誤差。⑥自己架設基站，工作煩瑣，覆蓋范圍小，需要重復求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，并且對人員的技術水平要求高，費時費力。

3.2 提出解決方案

針對以上項目中遇到的問題，我們提出建設CORS基站，兼容GPS、GLONASS、北斗三種衛(wèi)星導航系統(tǒng)：通過聯(lián)測IGS站獲得精準WGS-84坐標，解決基站坐標問題，同時解決重復架設基站及重復求取轉(zhuǎn)換參數(shù)的問題。

結(jié)合項目本身時間緊湊等性質(zhì)， CORS基站不適合永久建設，而且建設基站費用比較高，所以最后采取租用CORS的方案。

4 解決方案具體實施

4.1 實施的可能性

4.1.1 北斗衛(wèi)星使用帶來的優(yōu)勢

如圖1中房屋遮擋的測量中，由于樓房遮擋，GPS+GLONASS衛(wèi)星（3+3）水平和豎直面精度都很差，無法達到固定解測量狀態(tài)；圖2中同樣位置，雖然四周遮擋了，由于有了北斗衛(wèi)星，多了5顆衛(wèi)星天頂方向的衛(wèi)星，能夠快速且高精度達到固定解采集狀態(tài)。

“北斗”特有的5顆地球同步軌道衛(wèi)星設計對中國區(qū)域進行區(qū)域增強，衛(wèi)星信號更優(yōu)。

低緯度接近赤道的地區(qū)，這5顆衛(wèi)星正好處于高截止角的天頂方向，衛(wèi)星信號強，尤其適用于樓房密集的天井類環(huán)境，大大提高了RTK在測量中的可用性。

4.1.2 NRS虛擬參考站技術

NRS虛擬參考站系統(tǒng)是廣州南方測繪儀器有限公司自主研發(fā)的一套能提供網(wǎng)絡RTK服務的CORS系統(tǒng)，也是國內(nèi)第一套能支持網(wǎng)絡RTK服務的商業(yè)CORS系統(tǒng)，NRS虛擬參考站系統(tǒng)軟件用于GNSS連續(xù)運行參考站系統(tǒng)的運行與管理，采用NRS虛擬參考站技術的工作模式，系統(tǒng)使用多基站網(wǎng)絡綜合誤差改正模型的處理方式使整個控制區(qū)域得到整體差分數(shù)據(jù)改正，提供真正的網(wǎng)絡RTK解決方案。

4.1.3 Gamit軟件全球高精度解算軟件

GAMIT軟件由美國麻省理工學院（ MIT） 和斯克里普斯海洋研究所（SIO） 聯(lián)合開發(fā)。該軟件是世界上最優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件之一，當解算長基線時，相對精度能達到10-9量級，解算短基線的精度能優(yōu)于1mm，GAMIT軟件的特點是運算速度快、精度高、計算自動化等，因此應用相當廣泛。

由于軟件解算速度快、精度高，符合項目特點，在茂名地區(qū)的山洪災害調(diào)查項目中，經(jīng)過嚴格的測試，我們使用GAMIT軟件解算CORS基站數(shù)據(jù)。

4.1.4 RTK硬件設備

由于此次項目的開展地點多位于縣鎮(zhèn)山區(qū)并且四五月份雨水量較大，山多雨密網(wǎng)絡信號強度不一，所以對于移動端的要求一是網(wǎng)絡信號穩(wěn)定，二是堅固防水。基于以上考慮，并且經(jīng)過多次測試，最終選定S862013款RTK作為移動端實施項目。

4.2 選點布網(wǎng)

根據(jù)NRS網(wǎng)絡CORS技術指標及CORS選址建站規(guī)范，茂名地區(qū)山洪災害調(diào)查任務范圍及重點測量地區(qū)，選點在水文站或者鎮(zhèn)政府三防辦安裝設備。共計13個站覆蓋整個茂名地區(qū)，均為樓頂站，采用預制不銹鋼桿固定安裝樓頂接收天線，平均邊長60km。基站數(shù)據(jù)通過站點的辦公網(wǎng)絡傳回服務器中心，服務器則采用租用儀器供應商服務器的形式，并且數(shù)據(jù)由儀器供應方進行維護。辦公網(wǎng)絡存在延遲超限的（大于500ms），開通電信的專線網(wǎng)絡，解決網(wǎng)絡數(shù)據(jù)延遲的問題。具體布網(wǎng)如圖3。

4.3 實施步驟

4.3.1 基站坐標聯(lián)測

在一周的時間內(nèi)完成了13個基站的安裝調(diào)試，并通過采集的連續(xù)3天的原始觀測數(shù)據(jù)，采用Gamit軟件與IGS站進行聯(lián)測（選取了：北京房山BJFS、烏魯木齊URUM、拉薩LHAZ、武漢WUHN），得出精準WGS-84坐標，解決項目中平面坐標的問題。

4.3.2 高程轉(zhuǎn)換參數(shù)獲取

高程系統(tǒng)采用移動站連接網(wǎng)絡CORS，在測區(qū)均勻采集85高程水準點求取高程擬合參數(shù)。對于測區(qū)沒有水準點的地方，采取在空曠的位置連接廣東省廳CORS，采集WGS-84坐標后交由省廳CORS中心轉(zhuǎn)換得到85高程，再加入進行參數(shù)求取。

4.3.3 精度檢查

參數(shù)求取后，采用移動終端連接CORS系統(tǒng)，輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)，經(jīng)檢驗精度誤差如下：

檢查結(jié)果平面誤差均在5厘米以內(nèi)，高程誤差均在7厘米以內(nèi)，滿足項目測量要求（由于測量中控制點保密等問題，故沒有列出實際點與控制點坐標）。

5 總結(jié)

在此次的茂名市山洪災害調(diào)查中，由于第一次采用租用并建立臨時網(wǎng)絡CORS的方案，在實施過程中碰到了各種難題，但是都一一解決，保證了項目精度、減少了錯情、避免了重復架設基站，以及找控制點校正帶來的麻煩和誤差，獲得了很好的效果，及時地完成任務。這次的項目合作，在廣東省水文局組織的檢查、驗收中獲得了肯定，為今后其他地區(qū)項目的順利開展奠定了基礎。

參 考 文 獻

[1] 李德基.建設連續(xù)運行衛(wèi)星定位綜合服務系統(tǒng)（CORS） 的方法與應用探討[J].測繪與空間地理信息，2010（6）：1-3.

[2] 廣州南方測繪儀器有限公司.NRS網(wǎng)絡參考站系統(tǒng)軟件技術說明[EB/OL].http：//www.southgnss.com/DownLoad_

view.asp？did=16&sid=10，2010-03-01/20160420.

[3] 鄂棟臣.應用GAMIT/GLOBK軟件進行高精度GPS數(shù)據(jù)處理[J].極地研究，2005（3）：1-3.

[4] 廣州南方測繪儀器有限公司.CORS實施細則[EB/OL].

http：//www.docin.com/p-50923942.html， 2010-05-08/20160420.