CORS系統(tǒng)建設(shè)及其在常規(guī)測量中的應(yīng)用

趙辛宇

摘 要：本文主要探討CORS系統(tǒng)的建設(shè)及其在常規(guī)測量中的應(yīng)用。首先分析CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢，然后結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目案例，詳細(xì)分析CORS系統(tǒng)的建設(shè)過程，最后對CORS系統(tǒng)在常規(guī)測量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：CORS系統(tǒng);建設(shè)流程;常規(guī)測量

中圖分類號：P228.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）34-0034-03

CORS System Construction and its Application Analysis in Routine Survey

ZHAO Xinyu

（Fujian Institute of Geological Surveying and Mapping，F(xiàn)uzhou Fujian 350011）

Abstract： This paper mainly discussed the construction of CORS system and its application in conventional measurement. Firstly， the advantages of CORS system were analyzed， and then the construction process of CORS system was analyzed in detail combining with the actual project case. Finally， the application of CORS system in conventional measurement was discussed for reference.

Keywords： CORS system;construction process;routine measurement

CORS（Continuously Operating Reference Stations，連續(xù)運(yùn)行參考站）系統(tǒng)作為當(dāng)前一種比較先進(jìn)的測繪系統(tǒng)，本身具有應(yīng)用領(lǐng)域廣、測繪效率高、覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)。但是，CORS系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模大、技術(shù)含量高、影響范圍廣，為了確保系統(tǒng)能順利建設(shè)完成，有必要對CORS系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行分析，并探討其在常規(guī)測量中的應(yīng)用。

1 CORS系統(tǒng)優(yōu)勢分析

相較于常規(guī)的RTK（Real-Time Kinematic，實(shí)時(shí)動態(tài)）作業(yè)系統(tǒng)，CORS系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢。

第一，該系統(tǒng)能跨行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，不僅可以服務(wù)于測繪領(lǐng)域，而且能服務(wù)于其他領(lǐng)域，如交通領(lǐng)域、氣象領(lǐng)域等，功能性覆蓋領(lǐng)域更廣。

第二，CORS系統(tǒng)能夠提供更多豐富的服務(wù)，滿足用戶在不同場景下的各種需求，比如，CORS系統(tǒng)不僅能提供RTK、DGPS（Difference Global Positioning System，差分全球定位）等定位數(shù)據(jù)服務(wù)，而且能立足于測繪現(xiàn)場，為用戶提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)定位的數(shù)據(jù)服務(wù)。

第三，CORS系統(tǒng)能夠提供各種定位精度等級的數(shù)據(jù)，如為用戶提供米級、分米級，甚至是厘米級的精準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而滿足人們不同層次的要求，因此能適用于多個場景。比如，在進(jìn)行土地測量時(shí)，可以利用CORS系統(tǒng)提供的厘米級差分?jǐn)?shù)據(jù);在進(jìn)行土地執(zhí)法時(shí)，可以利用CORS系統(tǒng)提供的分米級差分?jǐn)?shù)據(jù);CORS系統(tǒng)本身還具有導(dǎo)航功能，在這一場景中，能用到CORS系統(tǒng)提供的米級精度的差分?jǐn)?shù)據(jù)。

第四，CORS系統(tǒng)的覆蓋范圍較廣，只需要搭建一個CORS系統(tǒng)，然后再結(jié)合不同測繪作業(yè)需要，布設(shè)好系統(tǒng)周邊參考站，就能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測量。在覆蓋范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)單人作業(yè)，有效提升測繪工作效率。

第五，CORS系統(tǒng)提供穩(wěn)定、統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系給所有用戶共享，規(guī)范基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)。CORS系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)都是建立在同一個坐標(biāo)系上的，避免了坐標(biāo)系不一致的問題，有效保障了數(shù)據(jù)測繪的統(tǒng)一性[1]。

2 CORS系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)分析

2.1 項(xiàng)目概況

福建平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)（Pingtan Continuously Operating Reference Station，PCORS）是平潭區(qū)域級的連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以向?qū)嶒?yàn)區(qū)內(nèi)測繪用戶提供高精度、連續(xù)的時(shí)間和空間基準(zhǔn)，而且能向精密導(dǎo)航、精密定位、抗災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)，是空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施最為重要的組成部分。該地綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)（PCORS）也可與福建省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（Fujian Continuously Operating Reference Station，F(xiàn)JCORS）聯(lián)網(wǎng)，通過加入省網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全省系統(tǒng)的互聯(lián)互通和互操作與信息資源共享。

PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目采用Trimble天寶設(shè)備，并利用Trimble VRS技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建。在本項(xiàng)目中，需要新建4座基準(zhǔn)站點(diǎn)組成系統(tǒng)基準(zhǔn)網(wǎng)，可覆蓋整個該地綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)陸地371.91 km2及周邊的海域。數(shù)據(jù)處理與控制中心設(shè)在綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)境與國土資源局信息中心的機(jī)房，通信線路選用中國移動的2M SDH數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制中心和各基準(zhǔn)站點(diǎn)的通信連接，實(shí)現(xiàn)了使用無線公網(wǎng)的終端用戶和數(shù)據(jù)處理與控制中心的通信。

2.2 PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)分析

2.2.1 PCORS系統(tǒng)功能優(yōu)勢分析。建成后的PCORS系統(tǒng)的功能優(yōu)勢如下。

①GPS接收機(jī)能夠接收多種類型的信號，如GPS、GLONASS、北斗衛(wèi)星等信號。

②PCORS系統(tǒng)能夠在綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)行政轄區(qū)內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行，以無線公網(wǎng)的方式開展數(shù)據(jù)服務(wù)，用戶在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)達(dá)到的實(shí)時(shí)定位精度如表1所示。

③PCORS系統(tǒng)具備良好的兼容性，能為不同品牌如天寶、華測、南方等GPS接收機(jī)用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，并發(fā)用戶可達(dá)25個。

④PCORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站無人值守，能夠自動運(yùn)行，日可用性達(dá)到了平面97.4%、高程97.6%，均大于95%的合格指標(biāo)。

⑤在斷電情況下，基準(zhǔn)站設(shè)備能依靠備用電源連續(xù)工作24 h以上，且系統(tǒng)還能夠?qū)υO(shè)備完好性進(jìn)行檢測。系統(tǒng)自動對設(shè)備進(jìn)行自檢，出現(xiàn)問題時(shí)具有遠(yuǎn)程報(bào)警能力。

⑥支持?jǐn)?shù)據(jù)處理與控制中心以遠(yuǎn)程方式對基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)定、控制和檢測。設(shè)定包括接收機(jī)參數(shù);控制包括接收機(jī)啟動與關(guān)閉、接收機(jī)參數(shù)的修改、數(shù)據(jù)傳輸控制;檢測包括接收機(jī)狀態(tài)、電源狀態(tài)等[2]。

2.2.2 PCORS系統(tǒng)建設(shè)流程內(nèi)容分析。CORS系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)過程中，主要包含以下建設(shè)流程內(nèi)容。

①結(jié)合實(shí)際，完成基準(zhǔn)站點(diǎn)的選址。在實(shí)際開展基準(zhǔn)站點(diǎn)選址過程中，需要先根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書提供的擬選基準(zhǔn)站位置進(jìn)行實(shí)地勘測，檢查擬選基準(zhǔn)站位置衛(wèi)星信號質(zhì)量是否滿足系統(tǒng)需求，明確是否存在明顯的干擾源，最后進(jìn)行綜合比較，順利選擇出若干適合建立基準(zhǔn)站點(diǎn)的區(qū)域。

②做好基建施工工作。在本次PCORS系統(tǒng)項(xiàng)目工程中，需要新建4座基準(zhǔn)站點(diǎn)組成系統(tǒng)基準(zhǔn)網(wǎng)，其中包含的基建施工內(nèi)容有GNSS屋頂觀測墩、觀測室（機(jī)房）的改造和新建、電氣工程（電力、防雷）改造等。具體分析如下。

第一，GNSS屋頂觀測墩施工。屋頂觀測墩建在屋頂主承重房梁上，在建設(shè)時(shí)，應(yīng)先清除防水等覆蓋物，觀測墩基礎(chǔ)與主承重房梁牢固連接;觀測墩采用鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑施工，采用的水泥標(biāo)號不低于425#，石子采用級配合格的5～40 mm、大小不一的天然卵石或堅(jiān)硬碎石，沙子采用0.15～3 mm粒徑的中砂，含泥量不超過3%;觀測墩的柱體鋼筋骨架采用Φ20 mm螺紋鋼筋，基座鋼筋骨架采用Φ12 mm螺紋鋼筋，裹筋采用Φ8 mm普通鋼筋。施工時(shí)，在距兩端100 mm處，分別向內(nèi)彎成∩形彎，足筋下端300 mm處向外彎成∟形彎。

在建造基座時(shí)，可采用以下方法。按設(shè)計(jì)尺寸挖鑿基座，兩條基座邊與東西向平行。基座的四邊與底面平整且基座底面處于水平狀態(tài)。在基座四角（距邊緣各約10 cm）及中心位置鉆Φ20 mm、深15 cm的孔洞，并打入Φ20 mm、長30 cm的螺紋鋼筋。建造基座時(shí)澆筑混凝土約10 cm，充分搗固后放入焊接好的各部鋼筋籠，并焊接在一起，底部與打入主承重房梁的鋼筋焊接，澆灌混凝土至基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)。待混凝土凝固后垂直安置覆蓋層基座模型板，澆灌混凝土至覆蓋層基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)。

第二，觀測室施工。為減少施工成本，本次項(xiàng)目直接將選擇的基準(zhǔn)站點(diǎn)建筑屋頂樓梯間、活動室加以改造，作觀察室使用。

第三，防雷工程施工。該項(xiàng)目采用ZC29B-2地阻表對各房屋原有地網(wǎng)進(jìn)行檢測，經(jīng)檢測，接地電阻均小于4 Ω。將避雷針、觀測室的機(jī)柜與房屋原有地網(wǎng)進(jìn)行有效連接，加以利用。在安裝避雷針時(shí)，應(yīng)在天線墩相距4～6 m處安裝一根標(biāo)準(zhǔn)避雷針，避雷針高度≥（避雷針與天線墩距離+天線墩高度）。將避雷針與已有建筑物地網(wǎng)進(jìn)行焊接，所有焊口刷上防銹漆。

③通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。對于本項(xiàng)目的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，經(jīng)與業(yè)主溝通洽談后，最終選用中國移動的2M SDH數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制中心和各基準(zhǔn)站點(diǎn)的通信連接，其通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要由平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)移動公司負(fù)責(zé)建設(shè)和保障。

④系統(tǒng)設(shè)備安裝與調(diào)試。首先是基站安裝，然后是GPS的安裝，Trimble Zephyr Geodetic2 大盤天線一端連接天線電纜，并穿入PVC管隱藏在屋頂隔熱層中，然后引入各基準(zhǔn)站點(diǎn)的控制室并連接Trimble NetR9接收機(jī)主機(jī)的感應(yīng)雷防護(hù)端口。接收機(jī)主體固定在機(jī)柜擱層板上。除此之外，還需要完成電源系統(tǒng)的安裝與防雷系統(tǒng)安裝工作，由于篇幅有限，在此不再贅述。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，需要做好基準(zhǔn)站GNSS天線、防護(hù)罩、接收機(jī)、交換機(jī)等裝置設(shè)備的調(diào)試等。

⑤做好PCORS系統(tǒng)功能的測試工作。該項(xiàng)工作包含諸多內(nèi)容，如PCORS系統(tǒng)功能測試（包括通信網(wǎng)絡(luò)測試、遠(yuǎn)程控制測試、系統(tǒng)自動運(yùn)行能力測試、用戶設(shè)備兼容性測試等）、系統(tǒng)性能指標(biāo)測試（包括系統(tǒng)時(shí)間可用性測試、系統(tǒng)空間可用性測試、系統(tǒng)定位精度測試等）等。在進(jìn)行系統(tǒng)定位精度測試時(shí)，針對測試點(diǎn)的平面點(diǎn)位外符合中誤差（[MP]），采用式（1）進(jìn)行計(jì)算：

[MP=dPdPN]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[N]表示測試點(diǎn)個數(shù);[dP]表示測試點(diǎn)的已知平面點(diǎn)位與觀測的平面點(diǎn)位平均值的差值，cm。

3 CORS系統(tǒng)在常規(guī)測量中的應(yīng)用

3.1 大地測量

利用CORS進(jìn)行大地測量時(shí)，能實(shí)現(xiàn)與參考基準(zhǔn)站點(diǎn)的聯(lián)測，從而獲得精度比較高的測量數(shù)據(jù)。通過利用這些數(shù)據(jù)，測繪人員能完成新地面控制網(wǎng)的建立，并以此為依據(jù)，對已有地面網(wǎng)進(jìn)行檢核，保證已有地面網(wǎng)的準(zhǔn)確性。例如，在E級控制網(wǎng)進(jìn)行大地測量工作的過程中，若在測區(qū)周圍200 km范圍內(nèi)，CORS參考站數(shù)量高于2個，且有2個或者2個以上正常工作的CORS參考站，便能夠直接進(jìn)行靜態(tài)觀測。在觀測過程中，需要與CORS站聯(lián)測。同時(shí)，還需要將CORS點(diǎn)作為起算點(diǎn)，完成對測量數(shù)據(jù)的平差處理，最終能夠準(zhǔn)確獲取E級控制點(diǎn)的坐標(biāo)。具體而言，在GNSS四等點(diǎn)中，需要觀測1個時(shí)段，每個時(shí)段應(yīng)為4 h，同時(shí)，還需要每間隔10 s做好一次采樣，在觀測時(shí)段，如果需要進(jìn)行UTC時(shí)間選擇，可以在0～24 h隨意選擇。

3.2 地籍與宗地測量

在實(shí)際進(jìn)行地籍與宗地測量時(shí)，可以在CORS系統(tǒng)下，采用RTK技術(shù)進(jìn)行測量，以準(zhǔn)確獲取界址點(diǎn)位置測繪信息，明確一些標(biāo)志性的地物點(diǎn)位置，最終獲得的測繪結(jié)果有著較高精度，一般能夠達(dá)到厘米級。在獲取GNSS數(shù)據(jù)后，可以將數(shù)據(jù)直接錄入相關(guān)軟件中，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的生成，便能獲得地籍和宗地圖。但在一些比較偏僻的地帶，由于衛(wèi)星信號比較差，因此難以保證測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了提高測繪精度，還需要借助一些傳統(tǒng)測繪工具，如全站儀、測距儀等，針對局部地區(qū)，采用解析法或圖解法等方式，完成細(xì)部測量，以保證地籍圖或宗地圖的測繪數(shù)據(jù)的全面準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)字地形圖測繪

在實(shí)際進(jìn)行數(shù)字地形測繪時(shí)，如果采用傳統(tǒng)測圖方法，需要先完成控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)。在布設(shè)過程中，一般對國家高等級控制網(wǎng)點(diǎn)比較依賴，需要在其基礎(chǔ)上，做好次級控制網(wǎng)點(diǎn)的加密，最后以此為依據(jù)，完成地物點(diǎn)位置信息的測定，再根據(jù)相應(yīng)的制圖規(guī)則，完成平面圖的繪制。這個過程比較復(fù)雜，而通過采用CORS技術(shù)，無須應(yīng)用上述復(fù)雜的步驟，甚至不需要進(jìn)行各級控制點(diǎn)的布設(shè)，測繪工作人員只需要在CORS覆蓋范圍內(nèi)采用流動站，便能獲得高精度的數(shù)字地形圖坐標(biāo)信息。

4 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)策略技術(shù)，CORS系統(tǒng)測量功能更為強(qiáng)大，優(yōu)勢也比較明顯，因此對CORS系統(tǒng)的建設(shè)過程進(jìn)行深入探討，并在常規(guī)測量的過程中加強(qiáng)對CORS系統(tǒng)的應(yīng)用，能有效提高測繪效率，推動我國測繪行業(yè)的發(fā)展。

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