開封市水利建筑勘察設(shè)計(jì)院 王學(xué)會(huì)

開封新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司 匡遠(yuǎn)明

HeNCORS（河南省全球?qū)Ш叫l(wèi)星連續(xù)運(yùn)行參考站綜合服務(wù)系統(tǒng)）開創(chuàng)了省域內(nèi)一種新的、連續(xù)性的測繪手段，在工程測量中得到了廣泛應(yīng)用，并在應(yīng)用中顯示出了很好的優(yōu)越性。本文，筆者簡述了CORS的工作原理及其在一般工程測量中的應(yīng)用，分析了CORS的優(yōu)缺點(diǎn)，探討了使用中的一些體會(huì)，以期對同行有所參考。

一、CORS 的工作原理

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（CORS）集成了衛(wèi)星定位、通訊、有線及無線網(wǎng)絡(luò)和氣象采集等技術(shù)，是一個(gè)不間斷的地面信息源采集系統(tǒng),是坐標(biāo)框架建設(shè)和維持的主要技術(shù)手段和基礎(chǔ)設(shè)施。系統(tǒng)由若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站組成，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)的將觀測數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心先對各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，對整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算，實(shí)時(shí)估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng)，并獲得本區(qū)域的誤差改正模型，然后向用戶實(shí)時(shí)發(fā)送GPS改正數(shù)據(jù)，用戶只需1臺GPS接收機(jī)，便可實(shí)時(shí)得到可靠性和精度很高的定位結(jié)果。

二、HeNCORS 系統(tǒng)的運(yùn)用

HeNCORS 系統(tǒng)和RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分）實(shí)時(shí)衛(wèi)星定位系統(tǒng)一樣，利用GPS差分定位技術(shù)，獲取實(shí)時(shí)差分定位解。用戶需在CORS中心購買一個(gè)用戶號，獲得一個(gè)CORS系統(tǒng)差分信息接收器，按月或按數(shù)據(jù)流量交納一定的使用費(fèi)，就如同手機(jī)用戶，在移動(dòng)或聯(lián)通購買一個(gè)電話卡。這樣CORS系統(tǒng)差分信息接收器就和手機(jī)一樣能接收來自移動(dòng)或聯(lián)通的系統(tǒng)差分信息，再配置1臺雙頻GPS 衛(wèi)星定位接收機(jī)，就能開始工作了。和以往的RTK技術(shù)一樣，因?yàn)榈乩項(xiàng)l件的差異，每個(gè)項(xiàng)目都要一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，這就需要計(jì)算WGS84 坐標(biāo)系與我國Beijing54 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)可采取以下方法獲取：利用所在測區(qū)的4個(gè)以上已知點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的7 參數(shù)轉(zhuǎn)換，首先在WGS84 坐標(biāo)下利用CORS 測出的各個(gè)點(diǎn)的WGS84 坐標(biāo)，其次利用各個(gè)點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)及其相應(yīng)的Beijing54 坐標(biāo)及高程進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，來建立當(dāng)?shù)氐腃ORS坐標(biāo)系統(tǒng)。

有了HeNCORS 以后，就不需要架設(shè)參考站了，每臺雙頻GPS 衛(wèi)星定位接收機(jī)都能作為流動(dòng)站進(jìn)行工作。設(shè)置好配置后，在流動(dòng)站的工作狀態(tài)下，在得到流動(dòng)站導(dǎo)航解后，打開CORS信息接收機(jī)，登錄HeNCORS信息系統(tǒng)平臺，即可接受來自CORS系統(tǒng)基站的實(shí)時(shí)差分信息。在獲取厘米級的實(shí)時(shí)RTK 定位解時(shí)，一般測量10個(gè)歷元的坐標(biāo)平均值作為結(jié)果。

為使用HeNCORS系統(tǒng)獲得精度可靠的數(shù)據(jù)，作業(yè)過程中要嚴(yán)格按要求操作，具體如下。

1.網(wǎng)絡(luò)RTK測量前準(zhǔn)備。

（1）流動(dòng)站設(shè)置。作業(yè)前保證專用數(shù)據(jù)通訊卡不處于欠費(fèi)停機(jī)狀態(tài)。觀測前按照HeNCORS 管理中心提供的有關(guān)參數(shù)及用戶名、密碼，對流動(dòng)站手簿、通訊模塊進(jìn)行設(shè)置（詳見各廠家儀器連接設(shè)置）；進(jìn)行接收機(jī)、手簿控制器及網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的數(shù)據(jù)鏈接與傳輸檢查。

（2）平面坐標(biāo)的求取。HeNCORS 系統(tǒng)的基準(zhǔn)坐標(biāo)采用的是CGCS2000 坐標(biāo)系，用戶若需要求取平面坐標(biāo)（80 或54 坐標(biāo)），應(yīng)將CGCS2000 成果提供給HeNCORS 管理中心進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，或根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的指標(biāo)利用測區(qū)控制點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換7 參數(shù)的求取。根據(jù)已有控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)（80或54坐標(biāo)），計(jì)算三維約束平差即可求得經(jīng)緯度坐標(biāo)。進(jìn)行轉(zhuǎn)換7參數(shù)的求取或點(diǎn)校正，計(jì)算7 參數(shù)求取的點(diǎn)宜均勻分布，點(diǎn)數(shù)不少于3 個(gè)，越多越好。點(diǎn)校正選用的控制點(diǎn)必須覆蓋測區(qū)且不少于4個(gè)，點(diǎn)校正后的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的殘差應(yīng)≤2 cm。

（3）高程的獲得。用戶作業(yè)采集點(diǎn)的高程h，可由HeNCORS使用的河南省似大地水準(zhǔn)面模型改正獲得：將測量得到的點(diǎn)位大地高H，進(jìn)行高程異常τ改正，公式為h=H-τ，該模型為武漢大學(xué)測繪學(xué)院李建成教授確定，全省模型精度統(tǒng)一為2.5 cm。

2.網(wǎng)絡(luò)RTK測量。

（1）流動(dòng)站作業(yè)建議。流動(dòng)站觀測應(yīng)符合下列條件：衛(wèi)星高度截止角≥15°。有效的觀測衛(wèi)星數(shù)≥6顆，PDOP值≤6，流動(dòng)站接收機(jī)、手簿及網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的鏈接正確，觀測站不宜設(shè)在隱蔽地帶、成片水域和強(qiáng)電磁波干擾源附近。

（2）測量時(shí)常見問題的處理。用戶長時(shí)間不能獲得固定解時(shí)，多半因?yàn)槁?lián)通APN平臺通訊狀況不好、附近參考站數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或流動(dòng)站所在解算單元解算情況不理想所致，同時(shí)可將現(xiàn)場情況向反映給HeNCORS管理中心。首先斷開通訊鏈接，重啟接收機(jī)后再次進(jìn)行初始化操作。重試次數(shù)超過3次仍不能獲得固定解時(shí)應(yīng)取消本次測量，對現(xiàn)場觀測環(huán)境和通訊鏈接進(jìn)行分析，可選擇現(xiàn)場附近觀測和通訊條件較好的位置重新進(jìn)行初始化操作。測量時(shí)，采用“首次固定不記錄，二次固定再記錄”的方法，避免流動(dòng)站接收機(jī)首次鎖定衛(wèi)星獲得初始化后，因錯(cuò)誤的整周模糊度，影響測量結(jié)果。

3.控制點(diǎn)觀測的要求。利用網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)施測一、二級及圖根GPS控制點(diǎn)時(shí)，必須采用腳架對中的方式；天線高的量測應(yīng)精確到毫米，開始作業(yè)前天線高應(yīng)重復(fù)量測兩次，兩次較差應(yīng)≤3 mm，取兩次測量平均值。測后應(yīng)再次量測天線高，量測值與測前平均值較差應(yīng)≤3 mm；所有的觀測均應(yīng)在RTK固定解穩(wěn)定后進(jìn)行。堅(jiān)持“首次固定不記錄，二次固定再記錄”，每點(diǎn)應(yīng)觀測4個(gè)測回，每測回需重新初始化，每次至少采集數(shù)據(jù)20～30 個(gè)歷元；內(nèi)業(yè)應(yīng)對各測回結(jié)果進(jìn)行粗差剔除，觀測點(diǎn)的最終成果為剔除粗差后各測回的平均值。

三、HeNCORS 系統(tǒng)運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)

1.應(yīng)用HeNCORS系統(tǒng)進(jìn)行測繪工作，不需要架設(shè)參考站，1個(gè)工作人員可以配置1臺GPS接收機(jī)，在以往工作中作為參考站的儀器也可以作為流動(dòng)站使用，不僅提高了儀器的使用效率，還節(jié)省了人力。

2.HeNCORS能支持常用的多款GPS接收機(jī)，范圍廣泛，能不斷進(jìn)行系統(tǒng)升級，以適應(yīng)不斷進(jìn)步的現(xiàn)代測量技術(shù)。

3.HeNCORS作為高精度的RTK作業(yè)方式，在工程測量中能替代全站儀和測距儀，又因其坐標(biāo)的實(shí)時(shí)性，在進(jìn)行斷面測量時(shí)，利用儀器中的放樣功能能實(shí)時(shí)地得到斷面上各點(diǎn)的起點(diǎn)距及高程。

4.在地形圖測量中，利用CORS 測出每個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)，對每個(gè)特征點(diǎn)按繪圖軟件要求編號儲存，回到室內(nèi)后導(dǎo)出數(shù)據(jù)即可成圖，也可按外業(yè)描繪的草圖成圖。

5.HeNCORS 采用連續(xù)運(yùn)行的工作方式，對基礎(chǔ)設(shè)施的沉降觀測、水土保持檢測等需要連續(xù)觀測的項(xiàng)目能實(shí)時(shí)反映監(jiān)測站的變化情況，為研究部門提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。

四、HeNCORS 系統(tǒng)的應(yīng)用技巧

1.在進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)盡量采用4 個(gè)以上的已知點(diǎn)，已知點(diǎn)應(yīng)包括整個(gè)測區(qū)。在完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用新的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行工作前，應(yīng)對測區(qū)的已知點(diǎn)進(jìn)行校核，將利用CORS系統(tǒng)測出的坐標(biāo)和已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，看兩者是否在誤差允許范圍內(nèi)。

2.當(dāng)外業(yè)工作時(shí)，如果CORS接收機(jī)開機(jī)后長時(shí)間不能登錄CORS 網(wǎng)絡(luò)，可以先關(guān)機(jī)重新連接登錄CORS 網(wǎng)絡(luò)，如果一直都沒有CORS基站信號，可以打電話向CORS中心咨詢附近基站是否有什么意外。

3.個(gè)別點(diǎn)位遠(yuǎn)離基站的地區(qū)，不能很好地接收CORS 信息，可以在WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行靜態(tài)定位觀測，采集最少10 min的觀測數(shù)據(jù)，頻率為5 s一個(gè)歷元。采集好的數(shù)據(jù)可以通過因特網(wǎng)發(fā)送給CORS中心，請求中心的幫助。CORS中心可以應(yīng)用精密星歷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出這些點(diǎn)的精確坐標(biāo)。

五、HeNCORS 需改進(jìn)的地方

1.在HeNCORS 系統(tǒng)中，CORS 系統(tǒng)參考站的差分信息是通過電信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站的CORS信息接收器中。由于CORS信息接收機(jī)的不完善，接收電信信息的能力不強(qiáng)，在很多地方，如集鎮(zhèn)等有大面積障礙物的區(qū)域，都有可能接收不到CORS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)差分信息。在這些地方可能就不能應(yīng)用CORS系統(tǒng)進(jìn)行工作。

2.對于在大片水域上的作業(yè)，CORS接收機(jī)和其他RTK接收機(jī)一樣，大片水面的多路徑反射效應(yīng)對GPS接收機(jī)有影響，當(dāng)接收機(jī)在工作時(shí)，雖然能接收到基站發(fā)射的差分信息，但由于流動(dòng)站接收衛(wèi)星信號時(shí)受到了大片水面多路徑反射效應(yīng)的影響，不能得到厘米級的實(shí)時(shí)定位解。

六、結(jié)論

CORS為各類工程測繪工作提供了一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，是目前國內(nèi)乃至全世界GPS 的新技術(shù)和發(fā)展趨勢。隨著GPS 的普及，CORS的應(yīng)用領(lǐng)域也將更為廣泛。