城市控制測量及地形測量中GPS CORS技術運用分析

朱鵬

廣東省北江航道事務中心清遠航標與測繪所 廣東清遠 511500

GPS CORS系統是連續運行衛星定位系統，該系統由GPS參考站構成，綜合了數據通信技術和互聯網技術等多種技術，可以提供高精度和高效率的定位測量服務，不同的使用者對定位測量有著不同的需求，該系統能夠自動進行處理，形成不同類型的GPS觀測值。

1 GPS CORS的原理和優勢

1.1 GPS CORS技術的工作原理

為了應用GPS CORS技術，需要挑選一處比較空曠的地方，在這個地方建設多個GPS參考站，讓每個GPS參考站均勻地分布在該區域中，保證GPS參考站能夠不間斷運行。這些GPS參考站會形成參考站網，不同的GPS參考站有著不同的采樣率，參考站可以將連續觀測到的數據發送出去，在數據通信系統的作用下，系統控制中心會接收到各個參考站的實時數據。收到數據后，由系統控制中心進行預處理，對觀測到的所有數據進行處理和分析，接下來，對所有參考站的數據進行集中解析和計算，通過解算掌握對流層、電離層和其他系統的誤差，改正參考網中的誤差，得到誤差改正模型，把GPS誤差改正后的數據傳輸給用戶，用戶要準備一個GPS接收機，得到精確的位置。GPS CORS系統綜合運用了幾種不同的網絡RTK技術，一是虛擬參考站技術，即VRS技術；二是可以主輔站技術，即i～MAX技術；三是區域改正參數技術，即FKP技術。四是綜合誤差內插技術[1]。

1.2 GPS CORS系統的優勢

在GPS技術普及應用的背景下，CORS系統也得到了長足的發展，CORS使一個區域內部的測量、測繪融合為一個整體，將過往GPS RTK單獨測量作業的模式進行了優化與革新。CORS系統的優勢體現在其在城市控制測量及地形測量工作中有著統一的標準，能夠使不同行業、不同應用中的GPS坐標差異結合到一起。而且CORS系統有著更為廣闊的服務范圍，使用連續基站增強系統技術運行，使用戶隨時隨地使用GPS技術，用戶無需再額外架設參考站，僅憑單個設備便能進行作業。此外，CORS系統在數據監控、數據通訊、遠程服務方面也具有諸多優勢，消除過往因各種因素導致的系統誤差問題，而且還能進行高精度測量，減少噪聲對數據傳輸的干擾，實現了高精度的數據共享服務功能，部分國家建設了大量的CORS站，可以從圖1中看出全球CORS站的分布密度。

圖1 全球CORS站分布圖

2 GPS CORS系統的組成部分

GPS CORS系統由四個部分組成，一是數據處理中心，二是數據通信系統，三是用戶應用系統，四是參考站系統，每個系統通過互相連接形成一個遍布整個城市空間的測量網絡。參考站系統是CORS系統的子系統，其功能是為CORS系統提供相關信號的采集、跟蹤、記錄與傳輸，系統本身構成并不復雜，由計算機、網絡通信奢比、GPS接收設備和相關軟件組成，圖2反映了CORS站的參數配置過程。

圖2 CORS站參數配置的步驟

數據處理中心是CORS系統最關鍵的一部分，是處理數據、實時監測、傳輸信息、功能管理的核心系統。數據處理是對參考站系統收集到的相關內容進行處理匯總并進行評價，將相關數據進行分流和存儲，運用RTK技術，以形成差分數據，將數據發送到用戶系統中，幫助用戶獲得需要的信息內容。系統監控則是自動監控系統本身的運行裝填，提前對系統進行預警和檢測，分析有可能出現的故障，提升管理質量。信息服務則是CORS系統為獲得數據信息、數據坐標，進行控制測量的必要模塊，在相關軟件的運用中進行匯總和分析，得到有用的數據信息。模塊管理根據CORS系統本身設備的不同分為不同的模塊，包括網絡模塊、服務器模塊、計算模塊、電源模塊等，是基礎的管理結構，為整個CORS系統提供硬件支持和網絡支撐。

數據通信系統則是CORS系統與參考站系統以及其他子系統進行有效連接的重要組成部分，一般來說數據通信系統由數據測量中心和傳輸網絡兩部分組成，參考站以及基準站將測量的數據匯總在測量中心，采用數字化的方式從數據中心傳輸到用戶系統之中，使用的通信方式以GPRS和CDMA網絡為主。

用戶系統便是用戶使用的相關設備，按照精度可分為厘米級、亞米級、米級用戶，不同精度的用戶接收GPS CORS系統處理后的數據信息也會有差異，在通訊模塊和控制中心的限制與修正下得到相對應精度的數據。用戶系統也包括信號接收模塊，使CORS系統通過接收反饋信號來計算出用戶所在位置的坐標，從而精準傳輸信息。

3 GPS CORS技術在城市控制測量和地形測量中的應用

GPS CORS系統可以做到全天候不間斷運行，可以用該系統代替傳統的大地測量控制網。使用者只要準備一臺GPS接收機，就能夠快速收到定位數據，使用者可以根據需求調整定位的范圍和精度。GPS CORS系統可以和不同類型的GNSS進行配合，共同進行測量和定位，還能夠對變形的情況進行監測，為放樣作業提供支持。GPS CORS系統有利于構建城市地區動態基準站網體系，在該體系的幫助下進行城市控制測量。還可以利用GPS GORS系統構建大地測量動態框架體系，在該體系的幫助下進行地形測量。利用這兩個體系提高測量和定位的效率，增加測量定位的精度。

3.1 在控制測量中的應用

傳統的城市控制測量方法包括導線測量方法和三角測量方法，傳統的測量方法存在較多缺點，如時間長、精度低、過程麻煩，這些方法還要求點間通視，外業并不了解測量結果的精度。在GPS的基礎上，研發了相對定位測量技術，該技術可以進一步劃分為動態、靜態、準動態和快速靜態，運用相對定位測量方法時，不需要在點間通視的情況下進行工作，而且還能保證控制測量的精度，但是，需要在后期對測量的數據進行處理，這種方法并不支持實時定位，同樣不能在測量的時候了解精度，內業處理數據時，如果發現部分數據的精度沒有滿足精度的要求，就要回到相應的地方重新進行測量。隨著控制測量技術進一步發展，出現了網絡RTK技術，這種控制測量技術可以進行實時定位，使用者很快就能得到定位的信息，而且很快就會知道定位的精度，控制測量工作更加高效。使用網絡RTK技術進行控制測量和實時定位，能夠滿足厘米級的精度要求，可以在控制測量中應用RTK技術。

3.2 在房產地籍測量中的應用

網絡RTK技術具有測量精度高的優點，非常適合在地籍和房地產測量中應用，利用該技術確定區域面積內的土地權屬界址點。土地和房產管理部門在測量土地和房屋建筑的面積時，一般會用到大比例尺的地籍平面圖，還會用到房產圖，為了保證土地面積和房產面積的精確性，需要保證測量圖紙的精度，可以利用網絡RTK技術，根據土地和房產管理部門的要求，測量精確的權屬界址點，對地基和房地產圖進行精確測量，通過實時測量提高整體的測量效率，同時還能最大程度保證測量的精度。如果衛星信號接收受到了影響，需要使用測距儀，或者使用經緯儀或全站儀等測量的儀器，對土地和房地產的西部區域進行測量，保證測量圖的精確度[2]。

3.3 在建設用地勘測定界中的應用

建設用地的勘測定界主要是劃分土地使用的界線范圍，為了確定界線范圍的，需要先測量界樁所在的方位，對界樁進行定位，對不同類型的土地進行測量，確定各類型土地的面積，利用測繪技術進行測量和計算。我國不同層級的政府和國土資源部門在管理土地地籍和審批土地的時候需要參考相關資料，網絡RTK技術能夠提供準確的參考資料，對特定土地進行測量、定界和放樣。傳統的測量放樣方法包括關系距離法以及解析法，這兩種放線方法具有較強的復雜性，網絡RTK技術更加方便，簡化了勘查定界放樣的工作流程，在各種大型工程中，具有非常好的測量效果[3]。

3.4 在地形測圖中的應用

地形測圖主要是按照不同的比例尺進行測量，形成多種地形圖，城市建設和礦區開發等工作需要利用這些地形圖，在地形測圖中運用GPS CORS技術，能夠為城市規劃和經濟建設提供支持和幫助。在傳統的地形測圖中，往往要在測量范圍內布設控制網點，在布設控制網點時，需要以國家高等級控制網點為依托，進一步增設次級控制網點，對其進行加密處理，根據這些點位進行定位和測量，將地形的控制點與地物的控制點標記到圖上，使用相關的符號進行規制，形成平面圖。如果使用GPS CORS技術進行繪制，能夠高效測量出各個控制點的位置，運用網絡RTK技術還可以在沒有控制點的情況下進行測量，測量員可以在流動站中進行測量，這樣也能得到高精度的點位坐標，使用專業的測圖軟件進行繪制，在野外環境進行測量的同時，能夠快速得到電子地圖，導出不同比例尺的電子地圖，用打印機將地圖打印出來。

3.5 在城市規劃和放線中的應用

城市規劃和放線工作可以對RTK技術進行運用，在眾多的測量技術中，GPS CORS技術更加高效，而且具有更高的精度。在市政道路工程的放線工作中，如果使用GPS CORS技術，工作人員可以一個人進行放線。具體來說，可以把在外業控制器中輸入放線線路的相關數據，如起始點坐標和曲線轉角等數據，工作人員還可以根據樁號進行放線，放線的方法非常多，可以根據實際需要隨時變換放線的方法，根據控制器中的箭頭了解放線時的偏移程度，根據指示進行調整，以保證放線的精度[4]。

4 結語

GPS CORS技術是GPS技術中比較先進的技術，和多國家都建立了CORS系統，該系統在我國城市規劃和經濟建設中具有重要的作用，很多行業都對CORS進行了應用，促進了數字城市的發展，城市測繪行業的工作人員可以利用CORS系統進行測量，按照相同的基準進行測繪，解決了不同坐標系統存在較大差異的問題。