黑龍江CORS系統在生物質電廠測量中的應用

張永賀，邢廣銳，徐廷鵬

(中國能源建設集團 黑龍江省電力設計院有限公司，哈爾濱 150000)

0 引言

隨著近年來全球衛星導航系統的應用和普及，高精度的區域連續運行參考站(continuously operating reference stations，CORS)在我國各省市建立起來，對傳統基于全球定位系統(global positioning system，GPS)的實時動態差分法(real-time kinematic，RTK)定位作業產生了極大的變革，黑龍江省CORS( Heilongjiang CORS，HLJCORS)建立的時間相對較晚，是我省經濟建設和社會發展必不可少的基礎性工程，HLJCORS系統的成功運行惠及全省的基礎公益性測量工程[1]。HLJCORS系統正式開始上線應用在2016年6月，HLJCORS系統的運行在數字測圖、建筑施工放樣、車載導航等方面得到廣泛的應用。本論文結合實際工程，以CORS系統在生物質電廠勘察測量中的應用為例，對HLJCORS系統在生物質能電廠勘察測量中的應用精度進行探討分析。

1 項目工程簡介

生物質發電主要是利用生物質所具有的生物質能量進行的發電，生物質發電是可再生能源發電的一種，主要包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物經過氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋轉化氣發電、沼氣發電[2]。生物質能發電項目是我國大力扶持和發展的產業，在東北地區利用秸稈燃燒發電，能夠有效解決農民秸稈露天焚燒帶來的霧霾，進而有效地保護環境。在我國具有廣闊的市場前景。

生物質電廠地形圖測量過程中需要耗費大量的人力物力，不僅需要聯測高等級國家控制點還需要進行水準點聯測，傳統的測量方法不僅效率低，也受到諸多條件的限制。

本工程即黑龍江華電雙城30 MW生物質能項目工程位于黑龍江省哈爾濱市雙城區希勤滿族鄉，根據項目的相關要求，需要實測廠址區域地形圖比例尺為1∶1 000；廠區周圍現有道路的定位坐標及其控制點高程，高程系統采用1985國家高程基準；原有建(構)筑物定位坐標(軸線)及室內零米；原有地上、地下設施及隱蔽構筑物定位坐標、尺寸、高程。

2 HLJCORS介紹

本工程采用HLJCORS，HLJCORS由基準站網子系統、通信網絡子系統、應用服務中心子系統以及用戶子系統四大核心功能組成。黑龍江全省面積為47.3萬km2，HLJCORS總計有122個基準站點分布，其中巖層觀測墩13座，土層觀測墩104座，樓頂觀測墩5座。本工程距離雙城基準站的距離15 km。HLJCORS采用Trimble NetR9和Pivot作為核心軟硬件，2016年7月HLJCORS系統建成并成功試運行。該系統在歷時98 d的測試過程中，針對HLJCORS系統的主要功能以及系統性能2大項總計9個分項都進行了大量的實驗數據測試。經測試，HLJCORS系統各項指標均達到設計要求。

HLJCORS系統通過對基準站接收并傳輸過來的數據進行質量分析和評價，對多個基準站的數據進行整理，形成統一的差分修正數據，對事后的精密定位數據進行預處理，并提供一定形式的網上服務。

HLJCORS系統能夠達到平面測量精度優于2 cm，高程測量精度優于5 cm。本工程平面采用中國國家大地坐標系(China geodetic coordinate system 2000，CGCS2000)3°帶坐標，利用HLJCORS系統進行平面控制點數據采集。在RTK平面控制點測量過程中，采用三腳架架設流動站保證流動站對中、整平。在對所有控制點進行觀測過程中，保證每次觀測歷元個數均大于20個，流動站的衛星采樣間隔為2 s，對不同平面控制點每次測量的平面坐標較差均小于4 cm[3-5]。同時保證RTK測量過程中衛星高度截止角度為15°以上的衛星個數大于6個，保證位置精度衰減因子(position dilution of precision，PDOP)值小于4[6-8]。保證所有平面控制點測量數據中經度和緯度的數值都精確記錄到0.000 01″，所有平面控制點的坐標和高程數據采集精確至0.001 m，RTK的天線高度量取精確到0.001 m[9-10]。

3 平面控制測量精度分析

3.1 控制點布設

通過對測區內埋設控制點進行數據采集，在測區現場及周圍共埋設混凝土樁4個，規格為0.5 m×0.5 m×2.5 m，分別為I01、I02、I04、I05。設置臨時過渡控制點1個，編號為I03。對上述通過RTK測量的平面控制點坐標數據進行實地檢核。

3.2 控制點精度分析

使用Topcon 332N全站儀對采用HLJCORS系統采集的所有控制點數據進行邊長檢查。該全站儀的最小讀數為0.2 mm，測角精度為1″，該全站儀精度滿足《火力發電廠工程測量規程》[11-12](DL5001-2004)平面控制測量的4.1.1～4.1.9條款中相關指標要求，通過全站儀對平面控制點與點之間邊長進行檢核，對測量結果進行數據比對分析，如表1所示。

表1 平面控制點精度對比 m

工程中平面控制點I4-I5之間由于不具備通視條件，所以沒能校核該2個平面控制點間距離，針對精度分析結果結合本工程實際情況及可行性研究階段根據測量結果分析，上述平面控制點資料精度滿足設計要求。

3.3 高程控制測量精度分析

工程高程采用1985國家高程基準，該高程基準主要采用HLJCORS似大地水準面精化成果數據。根據黑龍江省2′2′格網似大地水準面成果和相應的計算軟件是由武漢大學測繪學院于2017年完成的，現勢性較好[13]。隨著時間的推移，受地表沉降等因素影響，全球衛星導航系統(global navigation satellite system，GNSS)水準測量精度可能降低。因此工程采用組合法，將GPS水準確定的高精度但分辨率低的幾何大地水準面成果作為控制基準，將重力學方法確定的高分辨率但精度低的重力大地水準面與之進行擬合，最終達到精化局部大地水準面的目的。

通過廠區內5個控制點的1985國家高程數據，并結合收集到的似大地水準面精化區域的重力資料和數字高程模型資料，按格網平均重力異常計算要求對數據整理計算。采用地形均衡重力歸算法來計算重力異常值，采用移去—恢復技術計算重力似大地水準面。最終采用融合技術消除或削弱高程異?？刂泣c與對應的重力似大地水準面的不符值。對上述數據進行校核檢查，重新在廠區內測設四等水準路線，并針對兩組高程數據進行對比分析[14]。

3.4 四等水準測量及精度分析

使用中緯ZDL700數字水準儀，儀器標稱精度為往返測中誤差0.3 mm/km。本工程水準測量采用閉合方式進行，從I02點沿布設的平面控制點進行測量，然后閉合到I02上，中間無間點。高程控制網標石埋設及規格數量與平面控制網一致，點位與平面控制網點位重合。按照《國家三四等水準測量規范》(GB12898—2009)中相關規定具體要求進行施測，水準網平差使用Nasew智能圖文網平差軟件，按照段水準方式對四等水準網進行平差計算。

水準網精度情況分析：在電廠測量周圍布設四等水準網的水準路線長度為1.6 km。四等水準網I02-I03-I04-A01-I02高程觀測值中誤差為0.64 mm，閉合差為-0.008 0 m，單位權中誤差為0.000 641 m，直接高程誤差為0.000 641 m，路線長度之和為1 555.600 m，高程網中最弱點為I4，高程中誤差為0.000 398 m，高程網中最弱相鄰點為I5-I1，相對高程中誤差為0.000 386 m。通過對比HLJCORS系統計算出的上述控制點高程數據與四等導線測量數據進行精度對比分析表2所示。

表2 水準測量數據與HLJCORS數據對比 m

4 結束語

通過結合實際工程，利用HLJCORS系統采集的平面控制點坐標數據能夠滿足整個生物質電廠廠區地形圖測量工作，并且對平面控制點精度進行精度分析，成果數據完全滿足《全球定位系統實時動態測量(RTK)技術規范》(CH/T2009-2010)的要求。經過似大地水準面精化獲取的控制點高程精度滿足規程要求。通過對廠區控制點進行四等水準路線測量，CORS系統高程控制點數據的精度滿足相關規程要求。經過工程實踐，HLJCORS系統測量數據精度滿足相關工程地形圖測量和控制點布設精度要求。采用HLJCORS系統能夠節省人工成本，提高外業測量工作效率，HLJCORS未來將會滿足日益增長的測繪基準與高精度動態定位服務需求，并在地理國情監測、土地承包經營權、地名普查、林業普查等重大項目中發揮重大作用，為黑龍江省經濟建設與發展提供更加有力的測繪保障。