隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的快速發(fā)展,特別是前幾年,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK(RealTimeKinematic)技術(shù)已完全成熟,大大提高了測(cè)繪成果的精度,實(shí)用性和高效性。
摘要:連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS)具有操作簡(jiǎn)便、成本低、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣等優(yōu)點(diǎn),特別是C0RS系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)模式,可以極大地提高測(cè)量的工作效率。文中針對(duì)CORS工作原理和技術(shù)優(yōu)勢(shì)、在工程測(cè)量中應(yīng)用、CORS的發(fā)展趨勢(shì)和意義進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。
關(guān)鍵詞:CORS系統(tǒng),技術(shù)優(yōu)勢(shì),工程測(cè)量
這幾年,一種新的GPS技術(shù)—連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS),在各地陸續(xù)建立,它具有操作簡(jiǎn)便、成本低、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣等優(yōu)點(diǎn),特別是CORS系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量功能的實(shí)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)模式,較大的提高了測(cè)繪工作的效率。在CORS系統(tǒng)所覆蓋區(qū)域網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)越來越多的應(yīng)用到測(cè)繪及其相關(guān)行業(yè)。正逐步取代傳統(tǒng)單基站RTK技術(shù)。
一、CORS的工作原理和技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.工作原理
CORS是在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)均勻的布設(shè)多個(gè)永久性的連續(xù)運(yùn)行GPS參考站,構(gòu)成一個(gè)參考站網(wǎng),各參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測(cè),通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)的將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心,系統(tǒng)控制中心首先對(duì)各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析,然后對(duì)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)(電離層、對(duì)流層、衛(wèi)星軌道誤差)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),用戶只需要一臺(tái)GPS接收機(jī),便可實(shí)時(shí)或事后得到高精度的可靠的定位結(jié)果。CORS目前主要的幾種網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)有虛擬參考站(VRS)技術(shù)、主輔站技術(shù)(i一MAX)、區(qū)域改正參數(shù)(FKP)技術(shù)和綜合誤差內(nèi)插法技術(shù)等。
2.技術(shù)優(yōu)勢(shì)
CORS它的出現(xiàn)將使一個(gè)地區(qū)的所有測(cè)繪工作成為一個(gè)有機(jī)的整體,結(jié)束了以前GPS作業(yè)單打獨(dú)斗的局面。與傳統(tǒng)RTK測(cè)量作業(yè)方式,其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:①為區(qū)域(一個(gè)城市、省級(jí)行政區(qū)乃至更大的區(qū)域范圍)測(cè)繪工作提供了一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn),能夠從根本上解決不同行業(yè)、不同部門之間坐標(biāo)系統(tǒng)的差異問題;②對(duì)不同的服務(wù)客戶提供不同精度的數(shù)據(jù)服務(wù)。③GPS的有效服務(wù)范圍得到了極大的擴(kuò)展;④采用連續(xù)基站,用戶隨時(shí)可以觀測(cè),使用方便,提高了工作效率;⑤擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng),由于消除或削弱各種系統(tǒng)誤差的影響,還可獲得高精度和高可靠性的定位結(jié)果;⑥用戶不需架設(shè)參考站,真正實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè),減少了費(fèi)用;⑦使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式,減少了噪聲干擾;⑧提供遠(yuǎn)程INTERNET服務(wù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享,可為高精度要求的用戶提供下載服務(wù)。
二、CORS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用
連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS)能夠全年365天,每天24小時(shí)連續(xù)不斷地運(yùn)行,全面取代常規(guī)大地測(cè)量控制網(wǎng)。因其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特點(diǎn),在工程測(cè)量中,得到了廣泛的應(yīng)用。
1.控制測(cè)量
常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量,要求點(diǎn)間通視,費(fèi)工費(fèi)時(shí),而且精度不均勻,外業(yè)中不知道測(cè)量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無需點(diǎn)間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量,但是需要時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,不能實(shí)時(shí)定位并知道定位精度,內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返測(cè)量。而用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果,又能實(shí)時(shí)知道定位精度。這樣可以大大提高作業(yè)效率。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可以達(dá)到厘米級(jí)的精度,因此,除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外,RTK技術(shù)即可用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量,地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量。
2.房產(chǎn)地籍測(cè)量
地籍及房地產(chǎn)測(cè)量是精確測(cè)定土地權(quán)屬界址點(diǎn)的位置,同時(shí)測(cè)繪供土地和房產(chǎn)管理部門使用的大比例尺的地籍平面圖和房產(chǎn)圖,并量算土地和房屋面積。地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測(cè)定每一宗土地的權(quán)屬界址點(diǎn)以及測(cè)繪地籍與房地產(chǎn)圖,能實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置并能達(dá)要求的厘米級(jí)精度。但在影響衛(wèi)星信號(hào)和CORS基站差分信號(hào)
接收的遮蔽地帶,還必須配合使用全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量工具,采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。
3.建設(shè)用地勘測(cè)定界
建設(shè)用地中的土地勘測(cè)定界是實(shí)地確定土地使用界線范圍,測(cè)定界樁位置,測(cè)量使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計(jì)算用地面積等測(cè)繪技術(shù)工作,它為各級(jí)政府的國(guó)土資源部門審批土地、地籍管理提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣,能避免解析法和關(guān)系距離法放樣等放樣方法的復(fù)雜性,同時(shí)也簡(jiǎn)化了建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序,特別是對(duì)公路、鐵路、河道、輸電線路等線性工程和特大型工程的放樣更為有效和實(shí)用。
4.地形測(cè)圖
地形測(cè)圖是為滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要對(duì)規(guī)劃建設(shè)區(qū)域工程提供不同比例尺的地形圖。用常規(guī)的測(cè)圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),這種控制網(wǎng)一般是在國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn),測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn),可以高精度并快速地測(cè)定各級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是應(yīng)用CORS下的網(wǎng)絡(luò)RTK新技術(shù),甚至可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn),作業(yè)員用在直接用流動(dòng)站便可以高精度廠快速地測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo),利用測(cè)圖軟件可以在野外一次測(cè)繪成電子地圖。
5.城市規(guī)劃、定線及監(jiān)督測(cè)量
網(wǎng)絡(luò)RTK在城市規(guī)劃測(cè)量中有著廣泛的運(yùn)用,比傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器,有著省時(shí)省工且精度高等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)用于市政道路、建筑物定位、規(guī)劃設(shè)施定位等放樣以及定位后定位點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查監(jiān)督等測(cè)繪工作一人即可完成。將線路參數(shù)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸人RTK的外業(yè)控制器,即可放樣。放樣方法靈活,即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣,并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移動(dòng),直到滿足放樣的精度要求為止。
6.變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
CORS的建立,可以對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效、長(zhǎng)期的變形監(jiān)測(cè),對(duì)災(zāi)害進(jìn)行快速預(yù)報(bào)。對(duì)于特大型橋梁變形監(jiān)測(cè),由于受車輛、風(fēng)荷等諸多因數(shù)影響傳統(tǒng)常規(guī)測(cè)量?jī)x很難保證高精度、實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè),同時(shí)傳統(tǒng)的測(cè)量方法需投入較多人力、物力、財(cái)力;對(duì)于一些水庫壩體、重要建筑物傾斜、沉降變形;區(qū)域地面沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象設(shè)立足夠數(shù)量的GPS觀測(cè)點(diǎn)采用CORS不間斷的傳遞數(shù)據(jù),處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算變形量,對(duì)此后變形進(jìn)行分析預(yù)報(bào),對(duì)不利災(zāi)害變形數(shù)據(jù)及時(shí)提供決策者采取預(yù)防措施。
三、建立CORS的必要性和意義
(1)CORS的建立可以大大提高測(cè)繪精度、速度與效率,降低測(cè)繪勞動(dòng)強(qiáng)度和成本,省去測(cè)量標(biāo)志保護(hù)與修復(fù)的費(fèi)用,節(jié)省各項(xiàng)測(cè)繪工程實(shí)施過程中約30%的控制測(cè)量費(fèi)用。由于城市建設(shè)速度加快,對(duì)GPS-C、D、E級(jí)控制點(diǎn)破壞較大,一般在5-8年需重新布設(shè),至于在路面的圖根控制更不用說,一二年就基本沒有了,各測(cè)繪單位不是花大量的人力重新布設(shè),就是仍以支站方式,這不但保證不了精度,還造成了人力物力財(cái)力的大量浪費(fèi)。隨著CORS基站的建設(shè)和連續(xù)運(yùn)行,就形成了一個(gè)以永久基站為控制點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。所以,可以利用已建成的CORS系統(tǒng)對(duì)外開發(fā)使用,收取一定的費(fèi)用,收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)各地的投入和實(shí)際情況制定,當(dāng)然這一點(diǎn)上更多的是社會(huì)效益。
。2)CORS的建立,可以對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效、長(zhǎng)期的變形監(jiān)測(cè),對(duì)災(zāi)害進(jìn)行快速預(yù)報(bào)。CORS項(xiàng)目完成將為城市諸多領(lǐng)域如氣象、車船導(dǎo)航定位、物體跟綜、公安消防、測(cè)繪、GIS應(yīng)用等提供精度達(dá)厘米級(jí)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)GPS定位服務(wù),將極大地加快該城市基礎(chǔ)地理信息的建設(shè)。
。3)CORS將是城市信息化的重要組成部分,并由此建立起城市空間基礎(chǔ)設(shè)施的三維、動(dòng)態(tài)、地心坐標(biāo)參考框架,從而從實(shí)時(shí)的空間位置信息面上實(shí)現(xiàn)城市真正的數(shù)字化。CORS建成能使更多的部門和更多的人使用GPS高精度服務(wù),它必將在城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。由此帶給城市巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的,它將為城市進(jìn)一步提供良好的建設(shè)和投資環(huán)境。
四、結(jié)束語
CORS是目前國(guó)內(nèi)乃至全世界GPS的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì),日本及歐美已經(jīng)建立起完整的系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)也進(jìn)入了蓬勃的發(fā)展階段。GPRS將是測(cè)量的歷史性飛躍。也是城市信息化的重要組成部分。CORS將為工程測(cè)量建立一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)。能夠解決不同部門、不同行業(yè)坐標(biāo)系統(tǒng)的差異問題。但是資源共享和網(wǎng)絡(luò)一體化的研究建設(shè)應(yīng)該加強(qiáng)。自主研發(fā)CORS的數(shù)據(jù)處理軟件有待開發(fā)。
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