CORS技術(shù)在工程測量中應(yīng)用

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摘要：近年來PPP、EPC模式的市政工程道路總承包項目越來越多，因為這些項目具有線路長、總投資額高、施工測量工作量大等特點，所以對項目測量人員、測量設(shè)備的配置都是一個嚴(yán)峻的考驗。隨著我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的成功建立，cors基站在市政工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及?；诖?，結(jié)合CORS技術(shù)測量定位的特點，分析傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)模式的要求和制約條件，總結(jié)CORS技術(shù)在市政工程測量中的特點與優(yōu)勢，最后具體闡述CORS技術(shù)在市政工程測量中應(yīng)用方法，以期為類似工程建設(shè)項目的測量工作提供一定的參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CORS；測量；市政工程；應(yīng)用

0引言

隨著國家城市化建設(shè)越來越快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目數(shù)量逐步增多。在市政工程建設(shè)施工過程中，對測量作業(yè)的效率和要求也越來越高，現(xiàn)如今傳統(tǒng)GNSSRTK測量技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的普及與應(yīng)用，它與傳統(tǒng)全站儀測量方法相比，具有全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的特點，而且不受測量距離和通視條件的限制，降低作業(yè)難度與作業(yè)成本的同時，提高了測量作業(yè)效率。然而常規(guī)RTK技術(shù)依然存在的一些不便與缺陷，為了解決這些問題，實現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)厘米級、精度均勻的實時動態(tài)定位，CORS技術(shù)應(yīng)運而生。本文結(jié)合CORS技術(shù)測量定位的特點，分析傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)模式的要求和制約條件，總結(jié)CORS技術(shù)在市政工程測量中的特點與優(yōu)勢，最后具體闡述CORS技術(shù)在市政工程測量中應(yīng)用方法，以期為類似工程建設(shè)項目的測量工作提供一定的參考和依據(jù)。

1CORS系統(tǒng)簡介

CORS系統(tǒng)(ContinuousOperationalReferenceSystem)指的是“連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)”。它是近年來在傳統(tǒng)RTK技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種實時動態(tài)定位新技術(shù)，是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行參考站衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)。它不僅是一個動態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準(zhǔn)，同時也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)的重要城市基礎(chǔ)設(shè)施，CORS系統(tǒng)還可在城市區(qū)域內(nèi)向大量用戶提供厘米級精度的實時動態(tài)定位信息，隨著CORS基站的建設(shè)和連續(xù)運行，其已逐步形成了一個以永久基站為控制點的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并實現(xiàn)了城市建設(shè)和城市測繪數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一[1]。

2傳統(tǒng)測量模式特點

傳統(tǒng)GNSSRTK測量作業(yè)模式一般為“1+1”（1個基準(zhǔn)站+1個移動站）或“1+2”（1個基準(zhǔn)站+2個移動站）模式，它們均需要自行在已知控制點上架設(shè)基準(zhǔn)站，作為測量數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，而基準(zhǔn)站架設(shè)的要求和注意事項較多[2]。

2.1位置條件

為避免多路徑影響和信號干擾，基準(zhǔn)站應(yīng)選擇架設(shè)在地勢較高、視野開闊、無高大建筑與樹木、無較大金屬構(gòu)件、無大面積水域、無變壓器、高壓線等磁場的地方，從而保證移動站測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。由此看出，基準(zhǔn)站的架設(shè)位置及控制點的埋設(shè)位置限制的因素較多。

2.2安全保證

控制點基準(zhǔn)站架設(shè)是為了使移動站獲得基準(zhǔn)站的差分信號，即獲取移動站與基準(zhǔn)站的向量值（即測量點相對已知控制點的方位角和水平距離），從而得到測量點的工程坐標(biāo)。基準(zhǔn)站是測量結(jié)果準(zhǔn)確性和精度的基礎(chǔ)，因此基準(zhǔn)站需要專職的測量人員進行架設(shè)。測量人員要不斷觀察衛(wèi)星信號、電池電量等情況，并時刻在旁站看守，以防止擾動、破環(huán)、丟失等情況發(fā)生。這不僅增加了人工費用支出，還使測量產(chǎn)生了諸多不穩(wěn)定因素。

2.3測量距離

基準(zhǔn)站與移動站的距離，原則上不能超過GNSS接收機性能參數(shù)要求的最大作業(yè)距離，同時也不能超過開工前用于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的控制點的最大邊長。否則會影響測量的精度及結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至因接收不到差分信號而不能完成測量。

2.4測量精度

若每次進行測量作業(yè)，基準(zhǔn)站都架設(shè)在同一個點，則測量誤差很小，可以忽略。倘若因測量距離或其他因素限制，而需要架設(shè)不同控制點，就產(chǎn)生的誤差就會包含控制網(wǎng)本身的誤差。若項目對測量部位精度要求較高，則應(yīng)盡量架設(shè)在同一控制點，且測量作業(yè)范圍原則上不能超出控制網(wǎng)測區(qū)范圍，否則測量誤差會增大。

3CORS測量模式特點與優(yōu)勢

與傳統(tǒng)GNSSRTK測量作業(yè)模式相比，移動站CORS測量作業(yè)模式具有以下優(yōu)勢：移動站CORS系統(tǒng)采用的基準(zhǔn)站是城市建設(shè)管理的永久性基準(zhǔn)站，無需再自行架設(shè)基準(zhǔn)站，所以想要在整個市政工程項目范圍內(nèi)的任何位置進行測量作業(yè)，則不必再考慮基站控制點有無、控制點周邊環(huán)境狀況、位置分部、測量距離等諸多因素的影響，從而減少了架設(shè)基準(zhǔn)站諸多制約條件[4]。實現(xiàn)了一臺移動站即可獲得全天候、實時性定位信息，操作簡便，減少了測量人員、儀器設(shè)備的數(shù)量需求，降低了測量成本，同時大大提高了市政工程測量作業(yè)效率和測量數(shù)據(jù)可靠性。CORS系統(tǒng)是一整座城市動態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準(zhǔn)系統(tǒng)，會自動創(chuàng)建一個虛擬的基準(zhǔn)站進行數(shù)據(jù)解算，系統(tǒng)覆蓋范圍廣，用戶可以不受距離限制，在市政工程項目范圍內(nèi)任何位置、任何時間接收到可靠的、高強度差分信號，并獲得厘米級精度的工程坐標(biāo)。CORS系統(tǒng)的定位框架基準(zhǔn)具有整體性，不存在因多個區(qū)域、多個工程項目的工程坐標(biāo)系的不同而導(dǎo)致的誤差，眾多的永久基站共同建立了一個巨大的、統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，避免了每次測量基準(zhǔn)的不唯一性。同時系統(tǒng)擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差，增強差分作業(yè)的可靠性，保證工程施工測量的作業(yè)精度。

4市政工程測量應(yīng)用

4.1坐標(biāo)系設(shè)置

工程項目進行測量作業(yè)之前，進行坐標(biāo)系設(shè)置，根據(jù)設(shè)計圖紙或控制點資料說明，正確選擇相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置橢球參數(shù)、投影參數(shù)（中央子午線經(jīng)度、投影面大地高等）、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、平面校正、高程擬合、校正參數(shù)等。

4.2工作模式設(shè)置

進入移動站設(shè)置，選擇移動站CORS模式，設(shè)置移動站網(wǎng)絡(luò)類型，輸入CORS服務(wù)信息。其中包括模式名稱、服務(wù)器地址、端口選擇（8001-ITRF地心坐標(biāo)系，8002-WGS84世界坐標(biāo)系，8003-CGCS2000國家坐標(biāo)系）、源列表（RTCM32_GGB：三星GPS、GLNS、BDS，RTCM30_GG：兩星GPS、GLNS）、用戶名等信息。

4.3坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

一般工程項目的坐標(biāo)系統(tǒng)與CORS系統(tǒng)提供的默認坐標(biāo)系統(tǒng)不符（或可能存在一定誤差，需進行控制點放樣檢核），要使測量的點坐標(biāo)與工程坐標(biāo)系坐標(biāo)匹配統(tǒng)一，需要選擇合理的控制點和適合的計算方法進行參數(shù)計算，得出轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。4.3.1控制點的選擇。被選擇用于參數(shù)計算的控制點應(yīng)安全穩(wěn)固，數(shù)量應(yīng)大于3個，具體根據(jù)項目情況而定，一般選擇4~8個為宜。控制點應(yīng)分布在整個工程項目測區(qū)的外邊緣，保證能夠包含整個測區(qū)。遵循從高級到低級、從整體到局部的原則，利用的長邊來控制測區(qū)短邊，從而保證測量的合理精度。同時控制點所形成的形狀應(yīng)盡量接近正多邊形，嚴(yán)禁控制點線性分部，否則會嚴(yán)重影響參數(shù)計算的精度。控制點點位合理分布圖樣如圖1所示。4.3.2參數(shù)計算。錄入或?qū)朐O(shè)計院移交并經(jīng)復(fù)測無誤的控制點坐標(biāo)數(shù)據(jù)成果，現(xiàn)場依次平滑采集用于參數(shù)計算控制點的經(jīng)緯度坐標(biāo)（為保證采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性，可多次采集），添加控制點及一一對應(yīng)的兩種成果數(shù)據(jù)，進行參數(shù)計算。計算殘差結(jié)果應(yīng)滿足精度要求，否則應(yīng)查找原因，重新采集或計算。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算數(shù)據(jù)信息如表1所示。4.3.3轉(zhuǎn)換成果檢核。參數(shù)計算完成后，將計算的參數(shù)應(yīng)用于項目新建工程，然后選擇具有代表性的一部分或全部控制點進行測量放樣，以對坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成果進行檢核，放樣偏差應(yīng)保證在合理的范圍之內(nèi)，一般平面偏差為±8mm、高程偏差為±15mm為宜。

4.4測量作業(yè)步驟

開機連接儀器、連接網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置移動站CORS模式、待搜星完成、信號穩(wěn)定后開始進行測量，每一次測量之前和完成測量之后，均應(yīng)使用已知控制點進行測量放樣檢核。若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時查找原因或進行重新測量，以保證測量成果的安全、可靠性，避免測量問題發(fā)生。

4.5測量信息管理

儀器手簿內(nèi)存儲了一個工程項目的全部測量信息，包含坐標(biāo)系統(tǒng)、控制點、放樣點、采集點、圖形文件等重要的工程數(shù)據(jù)，所以測量設(shè)備應(yīng)做到專人專用。注意采取保密措施，必要情況應(yīng)設(shè)置密碼，以免手簿意外丟失或他人隨意打開手簿查看、修改手簿配置或測量數(shù)據(jù)。原則上工程項目結(jié)束前，不可以借給其他單位或個人使用。每次的測量作業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時導(dǎo)出，并按照日期等要求進行整理，做好備注說明：要求清晰明了、可追溯，同時做好測量數(shù)據(jù)的存檔、保密工作[5]。

4.6市政工程測量軟件的應(yīng)用

隨著科技的進步和信息技術(shù)的發(fā)展，手簿軟件除了擁有基本的測量功能之外，大多產(chǎn)品均研發(fā)了各自針對性較強的測量功能和測量軟件，基本滿足了目前大部分用戶的工作需求。例如華測公司針對中國市政道路工程的設(shè)計與施工特點，研發(fā)的測量軟件中，不但包含了傳統(tǒng)的坐標(biāo)放樣、道路放樣之外，還增加了圖形作業(yè)、CAD放樣，土方計算等功能，實現(xiàn)了圖紙與坐標(biāo)的無縫銜接。其中的道路放樣程序更是除了包含常規(guī)的道路平曲線、豎曲線功能之外，還增加了市政道路的超高、加寬、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（中分帶、機動車道、側(cè)分帶、非機動車道、人行道的設(shè)計參數(shù)）、邊坡放樣、構(gòu)筑物放樣等針對性、實用性極強的功能，減少了很多測量工作量，同時也大大提高了作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。

5結(jié)語

傳統(tǒng)RTK測量技術(shù)存在的眾多不便與缺陷，而CORS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用解決了這些問題，同時為市政工程測量工作帶來了極大的便利，其已成為城市GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點之一。隨著CORS技術(shù)的逐步發(fā)展與完善、中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)完成的普及應(yīng)用，相信在未來中國的城市化建設(shè)中，CORS技術(shù)在市政工程測量的革新與應(yīng)用也會越來越智能、便捷、準(zhǔn)確、高效。

參考文獻

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作者:葛楠 單位:中鐵十九局集團第五工程有限公司