基于河北CORS的某中石油供氣管道測量中的應用

韓天培

摘? ?要：本文以河北CORS在某中石油供氣管道測量中的應用為研究對象，本文首先簡要介紹了河北CORS系統的特點和功能，進而分析了河北CORS在某中石油供氣管道測量中的應用模式，在此基礎上，本文探討了作業實施方法及測量結果，最后進行了誤差分析，通過對比采用河北CORS系統和常規RTK測量方式兩種方法得出的數據精度，總結出了河北CORS系統的優、缺點。

關鍵詞：河北CORS? 管道? 測量

中圖分類號：TE973.6;P228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0044-02

1? 河北CORS系統介紹

河北省衛星定位綜合服務系統即河北CORS是由河北省地理信息局負責組織，同時與河北省氣象局、河北省地質環境勘察院、66240部隊本著降低系統建設成本、資源互補、共建共享的原則合作建設的重點項目。整個系統主要包括基準站部分、控制中心部分、網絡通訊及數據發布部分。系統一期工程建設于2008年8月啟動，2010年4月完成;二期基準站工程建設于2011年6月正式啟動，2011年底完成，形成由64個參考站組成的統一網絡，并具備了穩定、可靠運行的能力。

系統將逐步啟動北斗化升級改造，并建設河北省北斗GNSS導航與位置服務網，極大程度上推動了河北省北斗衛星導航產業的建設步伐。

2? 工程概況

某中石油供氣管道全長78km。線路沿線穿越大量高速公路、河流、鐵路和沼澤地。該工程采用1954北京坐標系和1985國家高程基準，主要工作是線路控制測量、中線測量、碎部測量和縱斷面測量。

3? 河北CORS在供氣管道測量中的應用模式

3.1 河北CORS在線路控制測量上的應用

在本工程的控制測量中，應用8臺Trimble R8 GNSS接收機進行靜態觀測，每隔5KM布設一對控制點，共布設34個控制點，且沿途聯測了5個C級國家控制點，形成了39個控制點的GPS網。GPS靜態觀測滿足技術規定，每個控制點觀測不少于45min。

同時，我們下載了附近可以利用的4個河北CORS系統參考點的數據，將這4個參考站數據加入GPS網進行解算。解算時，我們采用了兩種方法，即只有4個參考點數據作為起算數據和只有5個C級國家點數據作為起算數據。

經過兩次GPS網解算，我們對解算出的34個控制點成果做了比較，發現利用河北CORS系統直接解算出來的控制點成果只比傳統靜態測量結果平面差不到4.5cm，高程差不到3cm，滿足《油氣輸送管道工程測量規范》要求。

3.2 河北CORS在中線測量上的應用

線路中線測量全部采用河北CORS系統，進行實時網絡RTK測量。所有中線樁數據采集后，整理成為河北CORS系統轉換數據的特定格式，然后利用河北CORS中心的在線轉換服務，對數據進行CGCS2000坐標系到1954北京坐標系的轉換，同時得到1985國家高程。

3.3 河北CORS在碎部測量和縱斷面測量上的應用

碎部測量和斷面測量主要就是利用河北CORS系統采集線路沿線的地形點、地物點的坐標和高程。河北CORS系統所提供的實時網絡RTK技術在線路測量中能很好的發揮優勢，只要網絡信號好，網絡RTK技術比傳統RTK測量要方便、快捷。

在網絡信號很差，網絡RTK技術應用不方便時，我們換成傳統設定基站，RTK動態測量模式進行測量。這時，我們也對部分中線樁進行了測量，其成果與直接利用河北CORS系統測量轉換出來的成果比較，如表1所示。從中可以看出，中線樁成果相差很少，進一步說明了河北CORS系統測量成果的正確性。

4? 作業實施

在河北CORS下用RTK進行控制測量，控制點點位的選取比較隨意，靈活性比較大，站與站之間不要求通視，僅限于手機和衛星信號是否處于良好的狀態，而不必考慮信號如何收發;測區水稻田居多，因此點位的布設要考慮到農民耕種對點位的破壞;另外測區多湖泊和河流，布設的控制點應盡量的遠離，以避免多路徑效應的影響。測區管線都是由計量站、油井、中轉站、輸油碼頭相互連接，為了防止點位的破壞，統一的把點位布設到有人管理的計量站、中轉站內，以便于長期的保存，但是這些地方都具有變壓器以及其他發電設備，所以布設的時候兼顧點位的距離都保持遠離它們200m以上。

5? 誤差分析

5.1 CORS 接收機誤差

CORS 系統是由若干臺 GPS 接收機連續不斷地運行，采集 GPS 原始數據，輸出RTK/DGPS 數據，再傳送給 GIS/GPS 導航用戶。其誤差來源主要是三大部分，即：與GPS 衛星有關的衛星星歷誤差、衛星鐘差及相對論效應;與信號傳播有關的電離層折射延遲、對流層折射誤差以及多路徑誤差;與 GPS 接收機有關的接收機鐘差、接收機位置誤差等等。GPS 的誤差源在空間和時間上是高度相關的，差分 GPS 原理能夠使用這些相關性來改善整個 GPS 系統的性能，可以減少或者消除衛星誤差、接收機鐘差、星歷誤差、大氣折射誤差等，同時 CORS 系統數據中心能夠根據基準站的觀測值，建立整個區域內 GPS 測量的主要誤差模型（如電離層折射誤差模型、對流層折射誤差模型和衛星軌道誤差模型等），并將這些誤差從觀測數據中減去，形成“無誤差”的觀測值。

5.2 RTK 測量誤差

RTK流動站用戶施測精度受到整周未知數解、多路徑效應、電離層影響、潮汐現象、天線高等因素影響。同時 RTK 儀器本身的誤差、軟件解算的誤差、對中誤差、信號的穩定性誤差，不同時刻衛星的狀態和觀測條件引起的誤差，都給定位的精度帶來影響。

RTK作業的時候要嚴格的控制PDOP<6，衛星數>6的時間窗口，這個時間段測量獲得的數據是最佳的。接收機啟動后，應該通過菜單及時查看測站信息：接收衛星數、衛星號、衛星健康狀況、各衛星信噪比、相位測量殘差實時定位的結果及收斂值、存儲介質記錄和電源情況，如發現異常情況或未預料情況，并及時作出相應處理。在 CORS系統下作業 RTK 的用戶，CORS系統已建立覆蓋區域電離層的誤差模型，并隨差分信號發送到流動站，消除電離層誤差，使得 RTK 的作業范圍和精度就能夠大大的改善。

5.3 CORS 數據中心與 RTK 數據通訊誤差

數據通訊是參考站網與數據中心、數據中心與流動站之間交換信息的主要手段。通訊的質量直接影響 CORS 模型解算和流動站作業的效率和質量。通訊是否暢通、有效、安全、可靠，并且是否具有較大的容量、高效率、低誤碼率的數據傳輸能力直接關系到位置定位的精度。

數據通訊誤差包括：有線通訊線路信號的衰減和無線通訊信號的流失和誤碼。數據通訊中一般采用標準電纜來連接天線和接收機，但是隨著電纜的增長，就必須采用天線信號放大器來減少信號的衰減了，否則就會影響接收機接收數據的能力，從而降低了定位精度，所以工作中一般采用幀中繼（FR）和光纖的混合通訊，且電纜的長度不會超過30m。在無線通訊中，通常采用GSM、GPRS、CDMA和TDMA的上網功能，采用這種無線的通訊方式不僅用戶數不受限制，而且它不會降低 RTK 的定位精度，傳送、接收 RTK 數據無距離限制，且一般不會受到干擾。

6? 結語

CORS 的出現無疑是一個革命性的技術，在一個地區甚至一個國家，只需要架設幾個或者幾十個上百個永久的基準站，就能覆蓋一個比較大的區域，那么下次出去做外業測量就不用再架設基準站了。

本文深刻闡述了CORS系統的功能和作業優勢，實驗結果表明采用該方法對傳統測量工作模式帶來巨大的沖擊，極大的提高了野外作業的精度和效率。同時從多方面、多角度對CORS 下作業方式可能產生的誤差做了全面的分析研究。

參考文獻

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