王思云

（國(guó)家能源投資集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司，寧夏 銀川 751409）

引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)(The Continuously Operating Reference Stations Ausing Global Navigation Satelite System, CORS)是以全球?qū)Ш叫l(wèi)顯系統(tǒng)(GNSS)為基礎(chǔ)建立的連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng),簡(jiǎn)稱連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)或連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)[1]。CORS 改變了傳統(tǒng)測(cè)繪外業(yè)的作業(yè)模式，是測(cè)繪歷史的又一次重大的變革[2]。

1 項(xiàng)目概況

受寧東礦區(qū)地面建設(shè)及礦井開采沉陷影響，地面測(cè)量控制網(wǎng)受到嚴(yán)重破壞，直接影響地面沉降觀測(cè)，基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)定，礦井煤柱留設(shè)、延伸和兩井巷道貫通等，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，在寧東基地建立連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)參考站測(cè)量系統(tǒng)(ND-CORS）是非常有必要的。應(yīng)用衛(wèi)星定位導(dǎo)航、現(xiàn)代通信、計(jì)算機(jī)等多種集成技術(shù)建設(shè)的寧東礦區(qū)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)，為礦區(qū)內(nèi)部人員及設(shè)備的管理提供強(qiáng)有力的快速有效的技術(shù)支持。

2 ND-CORS 系統(tǒng)的建立

2.1 基準(zhǔn)站升級(jí)改造

此前，寧東礦區(qū)僅任家莊煤礦、金鳳煤礦、羊場(chǎng)灣煤礦各有一套雙星單基站CORS 系統(tǒng)，無(wú)法滿足寧東其他礦區(qū)測(cè)量需求。因此，升級(jí)原有任家莊、羊場(chǎng)灣和金鳳3 個(gè)雙星單基站為三星基站，并經(jīng)過(guò)踏勘、選址，新建棗泉、清水營(yíng)和雙馬3 個(gè)三星基站，在神華寧煤總部升級(jí)1 個(gè)數(shù)據(jù)中心，建成寧東礦區(qū)連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)參考站測(cè)量系統(tǒng)。

2.2 基準(zhǔn)站設(shè)計(jì)

2.2.1 觀測(cè)站點(diǎn)組成

圖1 為站點(diǎn)組成示意圖。

圖1 站點(diǎn)組成

2.2.2 觀測(cè)墩建設(shè)步驟

在基準(zhǔn)站防雷裝置安裝調(diào)試完成后，進(jìn)行基準(zhǔn)站觀測(cè)墩建設(shè)，見(jiàn)圖2。

圖2 屋頂形不銹鋼觀測(cè)墩實(shí)景

2.2.3 數(shù)據(jù)中心升級(jí)改造

系統(tǒng)控制中心置于神華寧煤集團(tuán)公司信息技術(shù)中心，包括服務(wù)器室和應(yīng)用室，并安裝有外線電話。服務(wù)器室內(nèi)安置了UPS 和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器機(jī)柜，應(yīng)用室用隔斷分為4 個(gè)工作區(qū)域，用于放置計(jì)算機(jī)。服務(wù)器室和應(yīng)用室采用中央空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的線纜（電力線和網(wǎng)絡(luò)線）進(jìn)行整體布線，室內(nèi)所有網(wǎng)線、電力線等通過(guò)固定于墻壁上的走線槽分配至各機(jī)位中[3]。

2.2.3.1 數(shù)據(jù)處理與控制中心設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)處理與控制中心是整個(gè)CORS 系統(tǒng)的核心單元，主要由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理軟件、服務(wù)器等組成，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與基準(zhǔn)站之間的有線連接。推薦系統(tǒng)控制中心由計(jì)算機(jī)中心硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)參考站系統(tǒng)軟件(NRS)組成，NRS 系統(tǒng)軟件是整個(gè)CORS系統(tǒng)的神經(jīng)中樞[4]。

2.2.3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

ND-CORS 系統(tǒng)整個(gè)體系是以數(shù)據(jù)中心為中心節(jié)點(diǎn)的星形網(wǎng)絡(luò)。各基準(zhǔn)站為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心是系統(tǒng)的管理與數(shù)據(jù)處理中心，它的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和可靠性[4]。

3 ND-CORS 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試

本次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試選擇的控制點(diǎn)為29 個(gè)。測(cè)試點(diǎn)均分布在寧東礦區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)，測(cè)試過(guò)程中所有測(cè)試點(diǎn)均得到固定解，內(nèi)外符合精度均滿足系統(tǒng)厘米級(jí)定位服務(wù)寧東礦區(qū)的設(shè)計(jì)需求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試統(tǒng)計(jì)

3.2 系統(tǒng)定位精度測(cè)試

在ND-CORS 覆蓋區(qū)域及周邊選擇29 個(gè)控制點(diǎn)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，系統(tǒng)定位精度測(cè)試測(cè)試點(diǎn)均分布在寧東礦區(qū)規(guī)劃范圍 內(nèi)，ND-CORS 系 統(tǒng) 內(nèi)外符合精度均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。系統(tǒng)定位精度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)外符合精度統(tǒng)計(jì)表

3.3 系統(tǒng)空間可用性測(cè)試

系統(tǒng)空間可用性測(cè)試是在達(dá)到精度指標(biāo)要求的前提下，系統(tǒng)可能的覆蓋范圍。系統(tǒng)空間可用性測(cè)試點(diǎn)均分布在寧東礦區(qū)規(guī)劃范圍外，測(cè)試過(guò)程中所有測(cè)試點(diǎn)均得到固定解，最大基站距達(dá)43 km，滿足系統(tǒng)厘米級(jí)定位服務(wù)覆蓋寧東礦區(qū)的設(shè)計(jì)需求。

3.4 系統(tǒng)時(shí)間可用性測(cè)試

在ND-CORS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)，選取了2 個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行采集。時(shí)間可用性測(cè)試統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3，由測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，各時(shí)段系統(tǒng)可用性均滿足規(guī)范要求的85%以上，證明系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表3 時(shí)間可用性測(cè)試統(tǒng)計(jì)

3.5 系統(tǒng)環(huán)境可用性測(cè)試

為測(cè)試系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的定位能力，選取在建筑密集區(qū)和有樹木遮擋的定位困難區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK 測(cè)試。使用寧東礦區(qū)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)BDS+GPS+GLONASS 組合網(wǎng)絡(luò)解進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)定位測(cè)量。經(jīng)測(cè)試，ND-CORS 系統(tǒng)在定位環(huán)境惡劣區(qū)域時(shí)，無(wú)論是樓角還是樹下，均可達(dá)到固定解。

3.6 系統(tǒng)兼容性測(cè)試

選用不同品牌接收機(jī)如徠卡、南方、中海達(dá)、華測(cè)等連接ND-CORS，看是否可以正常接入ND-CORS,并且達(dá)到固定解的狀態(tài)。經(jīng)測(cè)試，徠卡、南方、中海達(dá)、華測(cè)等接收機(jī)在連接ND-CORS 時(shí)，都成功接入系統(tǒng)，并且迅速達(dá)到固定解。并且ND-CORS 系統(tǒng)兼容徠卡、南方、中海達(dá)、華測(cè)等主流品牌接收機(jī)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，ND-CORS 系統(tǒng)為各主流品牌接收機(jī)提供定位服務(wù)時(shí)，定位時(shí)長(zhǎng)明顯縮短。

3.7 RTK 定位服務(wù)時(shí)效性測(cè)試

系統(tǒng)定位服務(wù)的時(shí)效性對(duì)于用戶而言就是網(wǎng)絡(luò)RTK 定位所需的初始化時(shí)間。影響RTK 作業(yè)初始化時(shí)間的主要因素包括可用衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星分布、測(cè)站與基準(zhǔn)站的距離和觀測(cè)環(huán)境等[5]。經(jīng)測(cè)試，NDCORS 系統(tǒng)提供的三星定位模式下定位時(shí)效性均滿足設(shè)計(jì)要求[6-7]。

3.8 控制中心軟件系統(tǒng)功能及性能測(cè)試

經(jīng)對(duì)控制中心軟件系統(tǒng)功能及性能進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心軟件系統(tǒng)功能及性能各項(xiàng)測(cè)試均合格，滿足技術(shù)設(shè)計(jì)書中對(duì)數(shù)據(jù)中心軟件系統(tǒng)功能及性能的相關(guān)要求。

4 結(jié)論

根據(jù)神華寧煤的要求，在寧東礦區(qū)建立連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)參考站測(cè)量系統(tǒng)。在原有任家莊、金鳳、羊場(chǎng)灣各一套雙星單基站CORS 系統(tǒng)基礎(chǔ)上，升級(jí)原有任家莊、羊場(chǎng)灣和金鳳3 個(gè)雙星單基站為三星基站，并經(jīng)過(guò)踏勘、選址，新建棗泉、清水營(yíng)和雙馬3 個(gè)三星基站，在神華寧煤總部升級(jí)1 個(gè)數(shù)據(jù)中心，建成寧東礦區(qū)連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)參考站測(cè)量系統(tǒng)?；ㄍ瓿珊?，對(duì)基準(zhǔn)站及其數(shù)據(jù)中心的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試、系統(tǒng)定位精度測(cè)試、系統(tǒng)空間可用性測(cè)試、系統(tǒng)時(shí)間可用性測(cè)試、系統(tǒng)環(huán)境可用性測(cè)試、RTK 定位服務(wù)時(shí)效性測(cè)試、控制中心軟件系統(tǒng)功能及性能測(cè)試，以上所有測(cè)試都滿足技術(shù)設(shè)計(jì)書中對(duì)基準(zhǔn)站和數(shù)據(jù)中心軟件系統(tǒng)功能及性能的相關(guān)要求。ND-CORS 系統(tǒng)自2018 年10 月份投入運(yùn)行至今，總體運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)時(shí)定位解算速度快、精度高，通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸速度快，初始化時(shí)間短，測(cè)量解算快，使用方便。