CORS技術在山區地形測量中的應用

魏同周

（華北地質勘查局五一九大隊，河北 保定 071000）

GPS技術的快速發展與日益普及，促使其在傳統地形測量中的地位日益凸顯。而CORS系統（利用多基站網絡RTK技術所建立的連續運行衛星定位綜合服務系統）亦伴隨這樣一種趨勢，成為世界諸多城市GPS應用的熱點。究其原因在于CORS技術僅依靠保存完好的、一定數量的基準點就可以完成地形點坐標的解算，既不需要頻繁的搬站，亦不需要考慮部分傳統測繪方法對結果精度的影響[1]。CORS技術的存在從根本上提升了地形測量的效率和質量。但是就山區地形測量而言，由于CORS技術在信號等方面的局限性，卻為測量過程帶來了高難度的挑戰，本文中，筆者將以河北省淶源為例，就該問題的破解之道進行闡釋。

1 系統簡述

基準站網、數據處理中心及傳輸系統、用戶應用系統是構成CORS系統的四個關鍵性要素。

名稱 構成要素（或主要定位） 功能說明基準站網 分布均勻的基準站GPS衛星觀測數據的采集、傳輸；為CORS系統提供完整的檢測服務。數據處理中心 CORS系統控制中心接收基準站采集的數據、并進行相應的處理；根據多個基準站差分定位用戶數據，并形成一定格式的、能夠分發給用戶的數據文件。數據傳輸系統 硬件設備、軟件控制通過光纖專線，將各基準站采集的數據傳輸至監控分析中心。用戶應用系統用戶信息接收、網絡PTK定位、快速精密定位、自主式導航監控定位根據用戶應用精度的不同，可以分為測繪與工程用戶、車輛導航與定位用戶等幾種常見的類別；根據應用解算精度的不同，用戶應用系統的子系統還可分為毫米級、厘米級、分米級、米級等多個級別的用戶系統。

2 CORS技術在山區地形測繪中的應用

（1）被測山區基本情況調查及分析。河北省淶源縣在河北省保定的西北部，太行山北端，意取淶水源頭。總面積約2431.18平方公里。東北距北京160公里，東距天津210公里，東南距保定89公里。淶源縣屬全山區縣，境內群山起伏，溝谷縱橫，海拔1000米以上的山峰78座，1500米以上的山峰32座，2000米以上的山峰5座，尤其是位于縣中南部的白石山，海拔2096米，最為雄偉壯觀。整個地勢西北高，東南低[2]。全縣總面積2431.18平方公里，轄17個鄉鎮，285個行政村，平均海拔1000米左右。

（2）控制網布設。隨著山區建設速度的加快，一級二級導線點被破壞的程度較重，而通過現場勘查，距離測區位置最近的一組導線點同測區的直線距離也超過20公里，所以筆者分析，河北省淶源縣山區地形測量的現場以CORS系統布設的圖根控制點為佳。但鑒于山區所有高大寬闊的林木覆蓋，因此GPRS信號不佳，無法保持固定的狀態進行坐標點定位。因此，筆者為確保山區地形測繪的順利進行，采用一加一法，并采用七參數法進行解算。

步驟一：GPS控制點校驗。使用一臺GPS對比已有的測量結果和PTK測量結果，以當地GPS控制點為例進行采樣分析，其結果顯示，高程誤差小于3cm，橫縱坐標誤差小于2cm，充分說明所選擇的當地GPS控制點校驗成功。步驟二：控制點布局。由此臺CPS在測區布置A～E五個控制點，其中A、E控制點位于被測區域地形較為平緩的地方，其余三個控制點則布置在被測區域山峰頂端，五個控制點兩兩間可以實現電磁波通視。步驟三：架設基站。以E為基準站，選擇地形空曠的位置進行基站的架設。在避免大面積水域、高壓線的前提下，盡可能保證架設為被測區域中心，且處在測點較高的位置。步驟四：一加一測量。用兩臺GPS，一臺固定在E點、作為基站，一臺設置成UHF外掛電臺模式，起流動站的作用。步驟五：設置GPS坐標系統。參照橢球和目標橢球分別設置成WGS-84、地方坐標系；將內置網絡PTK的電文格式設置為CMR；待完成后，便實現對GPS一加一的硬件的搭建。

（3）參數設定。該步驟需要選擇七參數法和高程擬合，其主要優點主要體現在這樣幾個方面：首先，其適用于已知點覆蓋范圍內的任何區域，并且能夠保持GPS測量的精度；其次，基準站可以架設在任意已知點，這便為基站的建立與選擇提供了較大空間；再次，測量精度穩定且高；最后，作業距離長（即便15KM的長距離作業，其測量結果也擁有極高的精度）。另一方面，七參數求解法本身可以通過軟件結算和點校驗法來實現，尤其后者屬于經典的轉換參數式的求解方法。

（4）碎部測量。步驟一：準備兩臺GPS儀器，一臺用作基準站、一臺由兩人一組操作、作為流動站使用。步驟二：測量人員首先按照圖根控制點的設計要求進行路線設計，然后進行碎部點的采集。步驟三：在進行一加一數據采集時，測量人員需要與在CORS下設置的A-E已知控制點進行聯合測定校對。

此時PTK測量結果與已知數據差距較小，高程校差最大值小于3cm，坐標校差最大值小于2cm——該精度完全滿足《工程測量規范》中所列的各項指示要求。

（5）數據整理。測量人員在完成外業數據采集后，需要在當天將所測量到的數據傳輸至電腦，并按照相關標準對每個控制點進行兩遍聯測（兩遍時間隔至少保持在一分鐘，兩遍坐標誤差不超過2cm，高程誤差不超過3cm），然后進行取中計算法得到最終PTK控制點的坐標與高程。該項工作進行時，需要同步使用軟件Active Sync4.1，鏈接電腦和GPS手薄，進行數據傳輸。

（6）CASS測圖。步驟一：PTK采集和記錄控制點的相關數據，在電腦中按照相應的格式導入到南方CASS（成圖軟件）中，生成dat（必要）格式的數據，保證控制點展繪工作的完成。步驟二：測繪人員在CASS上以全站儀采點站繪的方式進行碎部測量，利用外業輔助進行草圖繪制、圖形編輯，進而形成DWG格式的數字地圖。再次，數字地圖成形后，需要進入測區進行抽樣檢測。測量人員通過安置在E處（作為基準點）的全站儀，通過PTK在一加一方法下測得四面上明顯地物、地貌的高程和平面坐標，并與涂上對應點位進行比較。比較結果顯示，點位符合度較高，已達到既定的規范要求。步驟四：測繪人員需要對地物、地形點位進行最后的查漏補缺，要針對地物坐標及地形圖進行合理的調整、修正與完善。

3 結論

此次河北省淶源縣地形測量工作，充分證明了CORS系統下進行一加一方法進行地形測繪，能夠有效應對該項技術在山區地形測量工作中所呈現出的困難與瓶頸。山區或其它未能實現GPRS網絡信號全覆蓋、GPRS信號不佳的地區，都適用此方法。同時，隨著CORS技術的日益成熟，其在山區地形測量工作中將會得到更為廣泛的應用，除卻一加一之外的各類方法，已將被更多學者和專家提出、實踐和驗證。

[1]許洲．淺析CORS技術在山區地形數字測圖中的應用[J]．建筑知識：學術刊，2013：503．

[2]張劍威．CORS技術在地形測量中的應用與分析[J],城市地理，2014(16)：34-35．