陜西省三門峽庫區(qū)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS系統(tǒng))建設(shè)可行性分析

孫少軍

（陜西省江河水庫管理局 陜西 西安 710021）

陜西省三門峽庫區(qū)的淤積測(cè)驗(yàn)工作是1959年隨著三門峽水庫的建設(shè)而同時(shí)開展起來的。主要是通過每年汛前（5月份～6月份）和汛后（9月份～10月份），采用斷面法進(jìn)行淤積測(cè)量，計(jì)算庫區(qū)內(nèi)河道河勢(shì)變化，計(jì)算沖淤量和庫容，為三門峽水庫的運(yùn)營，水量調(diào)度等提供依據(jù)。

多年來庫區(qū)淤積測(cè)驗(yàn)工作一直采用埋設(shè)固定斷面樁志，用常規(guī)測(cè)量儀器，按照傳統(tǒng)的作業(yè)模式開展工作，該方式不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且因多種因素影響，樁志損毀頻繁，補(bǔ)樁、埋樁費(fèi)用較高。

目前GPS衛(wèi)星定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。隨著測(cè)繪技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CORS系統(tǒng)因其能很好地解決長距離、大規(guī)模的厘米級(jí)高精度實(shí)時(shí)定位的問題，目前也普遍應(yīng)用于公路、建筑、水利、鐵路等各個(gè)行業(yè)。

結(jié)合庫區(qū)淤積測(cè)驗(yàn)現(xiàn)狀和CORS系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，在陜西省三門峽庫區(qū)建設(shè)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）系統(tǒng)不失為一種具有前瞻性的決策。

1 CORS系統(tǒng)的基本組成

連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)（CORS）可簡單地理解為：幾個(gè)固定的GPS接收站連續(xù)不斷的運(yùn)行，接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，通過數(shù)據(jù)傳輸將接收到的衛(wèi)星信號(hào)傳送到控制中心，控制中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)控制中心發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。

因此，一個(gè)CORS系統(tǒng)至少應(yīng)有四部分組成：①連續(xù)運(yùn)行不斷接收衛(wèi)星信號(hào)的固定參考站部分；②隨時(shí)接收固定參考站信號(hào)、進(jìn)行信息處理并將處理后的信息實(shí)時(shí)發(fā)給各用戶的控制中心部分；③完成固定參考站和控制中心、控制中心和各用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊部分；④接收控制中心數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的用戶部分。各部分又形成相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。其中，控制中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心，既是通訊控制中心，也是數(shù)據(jù)處理中心，它既通過通訊線（光纜、ISDN、電話線等）與所有的固定參考站通訊，又通過無線網(wǎng)絡(luò)（GSM、CDMA、GPRS等）與移動(dòng)用戶通訊，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 陜西省三門峽庫區(qū)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）系統(tǒng)建設(shè)

陜西省三門峽庫區(qū)CORS系統(tǒng)需要沿渭河在咸陽、西安、高陵、臨潼、渭南、華陰、大荔建立7個(gè)連續(xù)運(yùn)行GPS參考站網(wǎng)子系統(tǒng)，并建立一個(gè)控制中心子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、播發(fā)子系統(tǒng)和用戶應(yīng)用子系統(tǒng)。

固定參考站網(wǎng)子系統(tǒng)（RS）由7個(gè)永久固定GPS基準(zhǔn)站組成，完成衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)跟蹤、采集、傳輸、設(shè)備完好性監(jiān)測(cè)。GPS基準(zhǔn)站間距50km，沿河道兩岸均勻分布。

控制中心子系統(tǒng)（SMAC）主要用于完成各類差分修正信號(hào)的計(jì)算與產(chǎn)生，數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、系統(tǒng)管理、維護(hù)、提供服務(wù)和管理。

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)則完成基準(zhǔn)站GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)向控制中心子系統(tǒng)的傳輸和控制中心子系統(tǒng)向數(shù)據(jù)播發(fā)子系統(tǒng)的傳輸。

數(shù)據(jù)發(fā)播子系統(tǒng)一般有兩種實(shí)施方式。設(shè)立短波播發(fā)站，實(shí)現(xiàn)常規(guī)偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)；或是設(shè)立超短波播發(fā)站，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)偽距差分?jǐn)?shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)相位差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)。

通過7個(gè)GPS基準(zhǔn)站連續(xù)運(yùn)行的觀測(cè)值，建立庫區(qū)區(qū)域內(nèi)GPS主要誤差模型（如電離層、對(duì)流層、衛(wèi)星軌道等誤差模型）。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，將這些誤差從基準(zhǔn)站的觀測(cè)值中減去，形成“無誤差”的觀測(cè)值，然后利用這些無誤差的觀測(cè)值和移動(dòng)站（用戶—單臺(tái)GPS接收機(jī)）的觀測(cè)值，有效地組合，在移動(dòng)站附近（幾米到幾十米）建立起一個(gè)虛擬參考站。移動(dòng)站和虛擬參考站進(jìn)行載波相位差分改正，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)RTK。

3 CORS測(cè)量精度分析

下面通過在1:500地形圖測(cè)繪過程中利用兩個(gè)CORS站點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)與聯(lián)測(cè)三個(gè)已知點(diǎn)的成果比較情況。

從上圖可以看出最大較差不大于1.5cm，所以基于CORS的GPS測(cè)量所取得的成果滿足淤積測(cè)驗(yàn)規(guī)范的要求。

4 CORS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）庫區(qū)CORS系統(tǒng)建成后，將以 7個(gè)固定連續(xù)運(yùn)行基站為控制點(diǎn)形成一個(gè)永久的隨時(shí)可利用的控制網(wǎng)，并且通過基站的連續(xù)運(yùn)行，能適時(shí)更新基站的平面高程成果。采用獨(dú)立的GPS RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)采用最新的基站控制成果，以提高測(cè)量精度。同時(shí)，系統(tǒng)建成后，可省去每年的淤積測(cè)驗(yàn)標(biāo)志埋設(shè)與修復(fù)費(fèi)用。

（2）庫區(qū)CORS系統(tǒng)建成后，可以對(duì)渭河防洪工程建設(shè)提供方便、可靠、快捷的定位服務(wù)，并能夠?qū)崟r(shí)、有效、長期地對(duì)工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)洪水災(zāi)害進(jìn)行快速預(yù)報(bào)。

（3）庫區(qū)CORS系統(tǒng)是陜西三門峽庫區(qū)息化建設(shè)的重要組成部分，由此建立起陜西三門峽庫區(qū)渭河空間基礎(chǔ)設(shè)施的三維、動(dòng)態(tài)、地心坐標(biāo)參考框架，從而可為更多的部門提供實(shí)時(shí)、快速、高精度定位服務(wù)。

5 結(jié)語

陜西省三門峽庫區(qū)CORS系統(tǒng)建設(shè)并運(yùn)行，不僅能完全滿足淤積測(cè)驗(yàn)成果資料精度的要求，而且能降低測(cè)量成本、提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，更能為渭河治理、開發(fā)提供實(shí)時(shí)、快速、高精度的定位服務(wù)。因此，在陜西省三門峽庫區(qū)建設(shè)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）系統(tǒng)是可行的，也是必要的。它必將為庫區(qū)淤積測(cè)驗(yàn)工作帶來一次新的技術(shù)革命。陜西水利