CORS 網測量技術在樁基及風電項目施工中的應用

鄭洪剛

（天津港航工程有限公司，天津 300457）

近幾年隨著數字通訊技術及全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS） 技術的迅猛發展，建立在多基站網絡GNSS 技術基礎上的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Refe re nce System，CORS） 已經得到廣泛的應用及發展。在實際工作中通過使用CORS 系統測量技術，很好地解決了GNSS 在使用中設站困難、遠距離無法接收基站信號、信號差、精度低及GNSS 使用中自設站耗時、費力、費用高等問題。鑒于目前海上風電項目以及施工范圍較大的項目作業時自設GNSS 基準站困難或者無法設立的情況，本文根據青島港前灣港區泛亞碼頭工程及華能山東海上風電工程的實際工程經驗，通過對不同的測量作業模式測得的坐標數據進行對比分析，驗證了CORS 系統測量技術的穩定性及可靠性，為后續類似項目施工提供參考。

1 CORS 系統的概念

CORS 系統建立在連續運行的GNSS 參考站、數據鏈通信等技術平臺之上，它將高新科技的GNSS 定位技術、數據鏈通信技術、地理信息技術和軟件開發技術完美結合在一起。可以為不同作業場景、不同精度要求、不同品牌測量儀器的用戶提供相同的、不間斷的、實時的、各種精度的測量數據服務。根據系統功能的要求，系統硬件主要由參考站、數據中心、用戶等幾部分組成。

2 CORS 系統的優勢

相對于傳統的自設站GNSS 測量技術，CORS系統測量技術具有很多無法替代的優勢，主要體現在以下幾方面。

1） 覆蓋范圍更廣。相對于自設基準站的GNSS測量技術十幾千米的最大覆蓋范圍，CORS 系統覆蓋范圍可以說大得多，目前多個省市自治區都有自建的CORS 系統，可覆蓋省內任何區域范圍。

2） 信號更加穩定。CORS 系統采用可靠的數據鏈通信方式，依托于現在5G 網絡等技術的發展，在實際應用中，尤其是施工環境復雜地區、海上施工地區等，CORS 系統信號更加穩定可靠。

3） 可以野外單機作業。CORS 系統采用連續運行的基準站，用戶注冊賬號后，可以直接接入系統網絡使用，使用方便、資金投入少。

4） 擁有完善的數據監控系統。可有效消除系統誤差和周跳，增強差分作業的可靠性[1]。

5） CORS 系統以連續運行的GNSS 參考站為結構基礎，全天不間斷地采集空間衛星信息，再通過CORS 系統軟件對電離層、對流層等一系列誤差進行系統綜合誤差改正，建立覆蓋整個CORS 系統網區域的精確差分信息解算模型，提高了作業區域的精度一致性，降低了系統誤差，長距離作業時CORS 系統與自設基站比較而言精度更高更有保證。

3 CORS 系統在施工中的精度分析

為了驗證CORS 系統在實際工程施工中的精度及穩定性，在青島港前灣港區泛亞碼頭工程中，選擇堆場部分PHC 管樁沉樁測量工作為本次分析研究的對象。本工程要求沉樁完成后對PHC 樁逐根進行樁位偏差測量，樁位偏差不大于50 mm。

3.1 儀器配備

根據本次工程實際施工需求及對CORS 系統精度、穩定性研究分析的需要，共配備2 臺型號為中海達IRTK2 的GNSS，儀器使用前均已通過測量儀器計量檢定中心檢定合格。

3.2 控制測量

根據本次對比研究分析需要，控制測量采用不同作業方式進行，但使用的儀器、控制點數量、采集歷元數、采集時間段完全一致，避免其他因素影響測量結果。

1） 流動站數據采集：根據本工程甲方提供的控制點成果表，采用自設GNSS 基準站測量方式和CORS 系統測量方式建立兩個項目測量作業文件，分別對控制點采用快速靜態測量方法采集原始坐標數據。數據采集時使用強制對中裝置對中后，每個控制點上采集300 個歷元數據，得到相應點位的原始坐標。

2） 參數計算：流動站采集原始坐標完成后，經GNSS 儀器隨機軟件進行坐標轉換參數計算。轉換方式選擇四參數+高程平面擬合。解算結果應符合CH/T 2018-2019《全球定位系統實時動態測量（RTK） 技術規范》中各控制點位的殘差值均小于20 mm、高程殘差值均小于30 mm 的要求，如有超限應重新進行補測。

3.3 CORS 系統測量數據統計及精度分析

據本次CORS 系統精度穩定性對比分析需要，在本工程施工區不同位置選取具有代表性的15 根樁，待沉樁完成之后，采用不同測量作業方式對其樁心位置偏差進行測量，并且將坐標數據進行對比分析。

數據采集時，采用和樁等直徑的蓋板覆蓋到樁頂上，并事先在蓋板圓心位置做好標記。采用強制對中裝置將GNSS 接收機放置到圓心位置，使用不同作業方式對該樁心位置進行坐標數據采集，每點采集30 個歷元數。將兩種作業方式測得的坐標進行統計，結果見表1。

表1 樁位偏差數據對比統計表

經過對該項目15 根樁位坐標進行測量，對比后發現兩種測量作業模式下X 坐標（東坐標） 最大差值25 mm，Y 坐標（北坐標） 最大差值26 mm，最大坐標向量28 mm。對較差值進行統計分析，見表2，坐標向量變化置信區間在27 mm 以內為87%，極大值為28 mm，完全滿足施工50 mm 限差的要求。由此可見CORS 系統作業模式所測得的數據精度、穩定性完全能夠滿足施工需求，數據質量可靠，在后續類似項目施工中完全可以替代GNSS自設基準站作業模式。

表2 樁位偏差對比精度分析表

4 CORS 系統在風電項目中的應用

目前在海上風電項目建設中，施工測量定位一直是個技術難題，根據海上風電項目施工的特點，施工區域一般距岸較遠，區域內無可架設GNSS 基準站的地方，而如果將GNSS 基準站架設在岸邊，伴隨著誤差的空間相關性隨自設基準站和移動站距離的增加而逐漸失去線性，在較長距離下經過差分處理后發送給流動站的數據仍然有很大的觀測誤差，從而導致定位精度降低而無法滿足施工需求。為此在施工測量定位中大部分使用國外RTX 測量技術，該技術費用較高、精度較低、信號差，首次開機使用時最少需要等待30 min 收斂信號時間，且使用中不能間斷、遮擋和受電磁干擾，否則需要重新收斂信號，大大制約了施工速度和船機利用率。近幾年伴隨無線網絡超遠距離傳輸技術的發展，及海上網絡信號塔的建設，CORS 網測量技術的應用得到了快速發展，可以很好地解決這些問題，大大減少了施工中因定位問題而等待的時間，同時也提高了定位精度。

為了驗證CORS 系統在上海風電項目中的可使用性，選擇華能山東半島南海上風電項目作為實驗項目，該項目位于山東省海陽市南部海域，場區中心點距離海岸約為30 km，場址東北—西南向長約為16 km，西南—東北向寬約為2.7 km。施工中采用無線網絡超遠距離傳輸技術設備，將網絡覆蓋到施工區域內，施工中采用RTX，CORS 系統不同測量方式，以三點共圓的原理為基礎，分別測量出基礎施工中30 根大直徑鋼管樁的直徑，并對直徑偏差進行分析，見表3。

對比發現，使用CORS 系統測出的結果基本和實際樁徑相符，精度優于RTX 測量方式測出的樁徑結果，且在使用中無需等待，開機聯網即用，大大縮短了測量定位所耗費的時間。由此可見，CORS 系統作業模式所測得的數據精度、穩定性完全能夠滿足海上風電項目的施工需求，且數據質量可靠、穩定，完全可替代RTX、自設基準站等傳統作業模式。

5 結束語

經過對兩個工程項目真實測量數據的分析對比，可以看出CORS 系統在施工測量中具有較高的精度和穩定性，完全可以替代自設基準站、RTX 等傳統測量作業模式，尤其是在海上風電項目中，CORS 系統定位速度快、精度高的特性很好地滿足了海上風電項目的施工需求。同時也為后續將CORS 系統引入船載打樁定位系統，以適應更復雜的風電基礎（如高樁承臺基礎、導管架基礎等） 提供了有效的理論支撐[2]。