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,實時動態(tài)RTK(RealTimeKinematic)技術(shù)已完全成熟,大大提高了測繪成果的精度,實用性和高效性。
摘要:連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS)具有操作簡便、成本低、精度高、實時性強、覆蓋率廣等優(yōu)點,特別是C0RS系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK測量功能的實現(xiàn)改變了傳統(tǒng)測量作業(yè)模式,可以極大地提高測量的工作效率。文中針對CORS工作原理和技術(shù)優(yōu)勢、在工程測量中應(yīng)用、CORS的發(fā)展趨勢和意義進(jìn)行了簡要闡述。
關(guān)鍵詞:CORS系統(tǒng),技術(shù)優(yōu)勢,工程測量
這幾年,一種新的GPS技術(shù)—連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS),在各地陸續(xù)建立,它具有操作簡便、成本低、精度高、實時性強、覆蓋率廣等優(yōu)點,特別是CORS系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK測量功能的實現(xiàn)改變了傳統(tǒng)測量作業(yè)模式,較大的提高了測繪工作的效率。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
1.工作原理
CORS是在一個較大的區(qū)域內(nèi)均勻的布設(shè)多個永久性的連續(xù)運行GPS參考站,構(gòu)成一個參考站網(wǎng),各參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測,通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實時的將觀測數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心,系統(tǒng)控制中心首先對各個站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析,然后對整個數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算,實時估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(電離層、對流層、衛(wèi)星軌道誤差)獲得本區(qū)域的誤差改正模型。然后向用戶實時發(fā)送GPS改正數(shù)據(jù),用戶只需要一臺GPS接收機,便可實時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
CORS它的出現(xiàn)將使一個地區(qū)的所有測繪工作成為一個有機的整體,結(jié)束了以前GPS作業(yè)單打獨斗的局面。與傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)方式,其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在:①為區(qū)域(一個城市、省級行政區(qū)乃至更大的區(qū)域范圍)測繪工作提供了一個統(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展;④采用連續(xù)基站,用戶隨時可以觀測,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,真正實現(xiàn)單機作業(yè),減少了費用;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)在工程測量中的應(yīng)用
連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(CORS)能夠全年365天,每天24小時連續(xù)不斷地運行,全面取代常規(guī)大地測量控制網(wǎng)。因其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特點,在工程測量中,得到了廣泛的應(yīng)用。
1.控制測量
常規(guī)控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量,要求點間通視,費工費時,而且精度不均勻,外業(yè)中不知道測量成果的精度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量無需點間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測量,但是需要時候進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,不能實時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量。而用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行控制測量既能實時知道定位結(jié)果,又能實時知道定位精度。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)行實時定位可以達(dá)到厘米級的精度,因此,除了高精度的控制測量仍采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)之外,RTK技術(shù)即可用于地形測圖中的控制測量,地籍和房地產(chǎn)測量中的控制測量。
2.房產(chǎn)地籍測量
地籍及房地產(chǎn)測量是精確測定土地權(quán)屬界址點的位置,同時測繪供土地和房產(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)測量中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測定每一宗土地的權(quán)屬界址點以及測繪地籍與房地產(chǎn)圖,能實時測定有關(guān)界址點及一些地物點的位置并能達(dá)要求的厘米級精度。但在影響衛(wèi)星信號和CORS基站差分信號
接收的遮蔽地帶,還必須配合使用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具,采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測量。
3.建設(shè)用地勘測定界
建設(shè)用地中的土地勘測定界是實地確定土地使用界線范圍,測定界樁位置,測量使用界線范圍內(nèi)各類土地面積并計算用地面積等測繪技術(shù)工作,它為各級政府的國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,同時也簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序,特別是對公路、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用。
4.地形測圖
地形測圖是為滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟建設(shè)的需要對規(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)的測圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點,這種控制網(wǎng)一般是在國家高等級控制網(wǎng)點的基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點。最后依據(jù)加密的控制點和圖根控制點,測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn),可以高精度并快速地測定各級控制點的坐標(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)各級控制點,作業(yè)員用在直接用流動站便可以高精度廠快速地測定界址點、地形點、地物點的坐標(biāo),利用測圖軟件可以在野外一次測繪成電子地圖。
5.城市規(guī)劃、定線及監(jiān)督測量
網(wǎng)絡(luò)RTK在城市規(guī)劃測量中有著廣泛的運用,比傳統(tǒng)的測量儀器,有著省時省工且精度高等特點。網(wǎng)絡(luò)RTK測量技術(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數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查監(jiān)督等測繪工作一人即可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標(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,即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣,并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移動,直到滿足放樣的精度要求為止。
6.變形監(jiān)測中的應(yīng)用
CORS的建立,可以對工程建設(shè)進(jìn)行實時、有效、長期的變形監(jiān)測,對災(zāi)害進(jìn)行快速預(yù)報。對于特大型橋梁變形監(jiān)測,由于受車輛、風(fēng)荷等諸多因數(shù)影響傳統(tǒng)常規(guī)測量儀很難保證高精度、實時、長期變形監(jiān)測,同時傳統(tǒng)的測量方法需投入較多人力、物力、財力;對于一些水庫壩體、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,通過對監(jiān)測對象設(shè)立足夠數(shù)量的GPS觀測點采用CORS不間斷的傳遞數(shù)據(jù),處理后的數(shù)據(jù)計算變形量,對此后變形進(jìn)行分析預(yù)報,對不利災(zāi)害變形數(shù)據(jù)及時提供決策者采取預(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繪精度、速度與效率,降低測繪勞動強度和成本,省去測量標(biāo)志保護(hù)與修復(fù)的費用,節(jié)省各項測繪工程實施過程中約30%的控制測量費用。由于城市建設(shè)速度加快,對GPS-C、D、E級控制點破壞較大,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力的大量浪費。隨著CORS基站的建設(shè)和連續(xù)運行,就形成了一個以永久基站為控制點的網(wǎng)絡(luò)。所以,可以利用已建成的CORS系統(tǒng)對外開發(fā)使用,收取一定的費用,收費標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)各地的投入和實際情況制定,當(dāng)然這一點上更多的是社會效益。
(2)CORS的建立,可以對工程建設(shè)進(jìn)行實時、有效、長期的變形監(jiān)測,對災(zāi)害進(jìn)行快速預(yù)報。CORS項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、測繪、GIS應(yīng)用等提供精度達(dá)厘米級的動態(tài)實時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、動態(tài)、地心坐標(biāo)參考框架,從而從實時的空間位置信息面上實現(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)濟建設(shè)中發(fā)揮重要作用。由此帶給城市巨大的社會效益和經(jīng)濟效益是不可估量的,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是目前國內(nèi)乃至全世界GPS的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢,日本及歐美已經(jīng)建立起完整的系統(tǒng)。國內(nèi)也進(jìn)入了蓬勃的發(fā)展階段。GPRS將是測量的歷史性飛躍。也是城市信息化的重要組成部分。CORS將為工程測量建立一個統(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。自主研發(fā)CORS的數(shù)據(jù)處理軟件有待開發(fā)。
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