GPS-RTK與CORS技術(shù)在地形圖測量中的應(yīng)用及效果對比

程 宇

廊坊市水利勘察規(guī)劃設(shè)計院，河北 廊坊 065000

1 概述

GPS定位技術(shù)近年來的發(fā)展主要集中在實時動態(tài)定位測量上，高精度的實時動態(tài)差分RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各部門的測繪行業(yè)中。特別是隨著一種新的RTK技術(shù)，“CORS”（連續(xù)運行參考站）的日益成熟和普及，其在測量工作中的優(yōu)勢將愈發(fā)顯現(xiàn)。在此，筆者將CORS RTK技術(shù)在地形圖測繪中應(yīng)用的一些體會和方法加以總結(jié)。

2 GPS—RTK 與CORS工作原理

GPS-RTK系統(tǒng)由3個主要部分組成：空間部分（衛(wèi)星）、地面控制部分、用戶部分。實時動態(tài)RTK測量系統(tǒng)是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。它是將基準(zhǔn)站（固定的GPS接收機(jī)）上觀測的載波信號、測站數(shù)據(jù)通過電臺或公眾移動通訊網(wǎng)（CSM GPRS CDMA）傳輸給流動站（運動中的GPS接收機(jī)），流動站將基準(zhǔn)站傳來的載波觀測信號與流動站本身觀測的載波觀測信號進(jìn)行實時精密差分處理。事先輸入相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和投影參數(shù)，即可實時得到精度達(dá)2cm～3cm的三維坐標(biāo)。

“CORS”是一種新的測量方法，新的RTK技術(shù)。在不具備建立大范圍“CORS”網(wǎng)絡(luò)的條件下，一個CORS站的覆蓋半徑就可達(dá)60km以上。其系統(tǒng)由參考站系統(tǒng)、系統(tǒng)控制中心系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)及用戶應(yīng)用系統(tǒng)組成。利用GPS差分定位技術(shù)，獲取實時差分定位解，利用公眾移動通訊網(wǎng)（CSM GPRS CDMA等）傳輸和接收CORS信息。配置一臺雙頻GPS衛(wèi)星定位接收機(jī)，就可以進(jìn)行測圖工作了。其實時得到的三維坐標(biāo)精度可達(dá)2cm。

3 GPS-RTK 與CORS技術(shù)測圖作業(yè)實施步驟

3.1 采用基準(zhǔn)站（GPS-RTK）方式

1）將RTK基準(zhǔn)站安置在測區(qū)內(nèi)地勢較高、周圍無障礙物、遠(yuǎn)離高壓線、通訊塔等無線電干擾源的地點；

2）用RTK電子手簿啟動基準(zhǔn)站。如采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸方式，可將基準(zhǔn)站設(shè)置成自啟動模式。實際操作中只需開啟基準(zhǔn)站接收機(jī)，相關(guān)指示燈閃爍即可；

3）在RTK電子手簿中調(diào)出設(shè)置好（以校點）的相關(guān)文件，啟動移動站接收機(jī)。首先測量已知點后重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。在已知點校核無誤后，手簿頁面中顯示固定即可開始測量。

3.2 采用CORS（連續(xù)運行參考站方式）

采用CORS系統(tǒng)，就不需要架設(shè)基準(zhǔn)站了，只需一臺雙頻GPS衛(wèi)星定位接收機(jī)作為流動站進(jìn)行測量工作。

1）設(shè)置好配置集，將GPS接收機(jī)設(shè)定在流動工作狀態(tài)下；

2）得到流動導(dǎo)航解后，打開CORS信息接收機(jī)；

3）登陸CORS信息系統(tǒng)平臺，接受來自CORS系統(tǒng)基站的實時差分信息。手簿頁面中顯示固定后即可開始測量。

4 優(yōu)勢對比

通過實踐，CORS與傳統(tǒng)GPS-RTK相比具有以下優(yōu)勢：

1）覆蓋范圍廣。單個CORS（連續(xù)運行參考站）站的覆蓋半徑就可達(dá)60km以上；

2）可連續(xù)工作。系統(tǒng)可以提供365d×24h不間斷服務(wù)；

3）應(yīng)用方便。用戶只需具備終端設(shè)備，不需要考慮差分以及插分站質(zhì)量，且主要通信手段連接安裝方便；

4）作業(yè)精度有保證。使用連續(xù)運行參考站，可以避免臨時基站選站不當(dāng)而引入的起算偏差；

5）分工明確，減輕了作業(yè)負(fù)擔(dān)。外業(yè)人員可以把精力更多的投入到專業(yè)工作中；

6）節(jié)省資源。節(jié)約了工作成本，減少了區(qū)域電磁污染。

CORS作為高精度的RTK作業(yè)方式，在得到實時解的情況下平面和高程精度均能達(dá)到2cm，完全能滿足不同比例尺的地形圖測量要求。

5 CORS存在不足

通過實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，CORS雖然與傳統(tǒng)RTK技術(shù)相比有較大優(yōu)勢，但也存在一些不足，由于CORS系統(tǒng)參考站的差分信息是通過電信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅鲃诱镜腃ORS信息接收器中，因此，在山區(qū)、城鎮(zhèn)和林木茂密等有大面積障礙的區(qū)域，有可能接收不到CORS系統(tǒng)的實時差分信息。當(dāng)然在CORS覆蓋范圍之外更無法作業(yè)。

以上這些不足還需進(jìn)一步改善，目前只能運用自備電臺的RTK和傳統(tǒng)測量方法解決。

6 RTK測圖注意事項

1）由于GPS定位測得的每點大地高H是以WGS84橢球的橢球面為基準(zhǔn)面。而我國現(xiàn)在采用的正常高程系統(tǒng)，是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面。兩個基準(zhǔn)面之間差異就是高程異常。在開始測量前，必須求出WGS-84參考橢球與高程基準(zhǔn)面（似大地水準(zhǔn)面）之間的異常差值。小面積測圖只需使用2-4個點來計算校正就可以了。如果測區(qū)面積較大，則需要建立和使用KTD文件，測量前用多點高程進(jìn)行擬合處理；

2）實際作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)衛(wèi)星工作情況合理確定測量時間（如利用衛(wèi)星和通訊信號好的時段抓緊測量障礙物多的測區(qū)），確保工作順利進(jìn)行；

3）RTK坐標(biāo)數(shù)據(jù)采樣時，其整周模糊度必須是窄帶固定解，浮動解時不能采樣；

4）在外業(yè)測量時，如采用CORS站系統(tǒng)，接收機(jī)開機(jī)后長時間不能登陸CORS網(wǎng)絡(luò)，可先關(guān)機(jī)重新連接登陸CORS網(wǎng)絡(luò)，如一直沒有CORS基站信號，要和CORS控制中心聯(lián)系；

5）CORS控制中心要設(shè)專用電腦設(shè)備，不可兼作它用；

6） 在地形圖測繪中，如遇到茂密高大的樹木、農(nóng)作物時，要采取加長測桿高度的方法，如使用電臺通訊還可調(diào)整電臺信號強(qiáng)度以更好地提高RTK的接收效果。必要時可采取與全站儀常規(guī)測量相結(jié)合的方式，這樣既能保證測量效率，又可以保證測量精度。

7 結(jié)論

GPS-RTK測量技術(shù)具有巨大優(yōu)勢，CORS技術(shù)是在其基礎(chǔ)之上的又一次飛躍。相信隨著GPS技術(shù)不斷發(fā)展，連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（CORS）等技術(shù)不斷完善，諸如網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限、各部門資源有待整合共享、遇障礙物失鎖、信號較弱時出現(xiàn)粗差、存在測量盲區(qū)等缺陷會逐漸得到解決。測繪實踐中，我們應(yīng)根據(jù)其特點揚長避短以獲得更高的工作效率。

[1]GB50026-93工程測量規(guī)范[S].

[2]SL52-93水利水電工程施工測量規(guī)范[S].

[3]趙澤平.建筑施工測量[M].河南：黃河水利出版社，2005.

[4]李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[[M].武漢大學(xué)出版社，2005，3.