CORS系統在1∶2000航測成圖中的應用

胡進剛

(杭州市勘測設計研究院，浙江杭州310012)

一、引 言

杭州市衛星定位綜合服務系統(簡稱 HZCORS)是根據杭州市基礎測繪“十一五”規劃及杭州市城市發展的要求建立的，于2008年5月投入試運行。它不僅可以向系統覆蓋內的用戶提供高精度、連續的時間和空間基準，并可向導航、災害預報、城市數據采集等應用方面提供各種數據服務，是數字杭州地理空間框架的重要組成部分。

本文結合工程實踐，主要論述了CORS系統在1∶2000航測成圖中的各種應用，結果表明，充分利用CORS系統精度高、效率高的特點，可在生產中節約人力、物力，提高工作效率，強有力地保證了項目的順利進行。

二、HZCORS概述

HZCORS是利用全球導航衛星系統、計算機、數據通信和互聯網絡等技術，在杭州市及周邊地區按照一定網形分布所建立的、由17個(其中杭州市9個，周邊縣市8個)連續運行的固定GNSS基準站所組成的綜合服務系統。系統采用美國天寶公司的虛擬參考站技術，可接收GPS和GLONASS數據，并向用戶發布基于雙星系統的差分改正信息。系統各基準站坐標均采用CGCS2000大地坐標，在基準站的約束下，利用 HZCORS獲取的成果均為CGCS2000坐標系成果。各基準站分布情況如圖1所示。

經測試，在系統覆蓋范圍內，用戶采用網絡RTK測量，外符合精度可達到水平實時定位±3 cm，高程實時定位±5 cm;采用基于連續運行基準站的靜態測量方式，精度可達毫米級。系統的建立可滿足城市規劃、地籍測繪、交通監控、防災減災等多種現代信息化管理的需求。

圖1 參考站分布圖

為減少用戶利用HZCORS進行網絡RTK測量獲取的CGCS2000坐標與各種坐標之間的轉換誤差，確保所有用戶轉換成果的統一，系統控制中心提供基于客戶端/服務器的坐標轉換軟件，將CGCS2000與1954北京坐標系、1980西安坐標系、杭州坐標系之間的轉換參數和似大地水準面精化成果置于服務器端，用戶利用客戶端軟件訪問服務器，將網絡RTK測量的CGCS2000坐標成果通過客戶端上傳至服務器，服務器在接收到用戶上傳的成果后，自動批量轉換為用戶需要的目標坐標系和水準正常高，并將轉換結果發給用戶。利用該方法，避免了用戶測量時尋找已知點轉換，減少了控制點誤差積累造成的坐標轉換誤差，確保所有用戶轉換成果的統一，提高了用戶的作業效率。

三、HZCORS在1∶2000航測中的應用

筆者所在單位于2008年7月承擔杭州市1∶2000航測成圖III標段地形測量任務。該測區位于蕭山區，以山區、村鎮為主，屬城鄉結合區域，面積約1000 km2。該項目面積大，實施工期緊;測區地形包含平地、丘陵、山地，較復雜;項目要求鋪裝路面寬度大于5m的公路、街道和內部道路的高程注記點的高程中誤差不得大于±0．15m。結合項目技術要求，在實施過程中充分利用HZCORS進行像控點測量、地形圖修測、車載GPS測量等，取得了較好的效果。

1．網絡RTK測量像控點

在1∶2000航測中，像控點精度要求為：平面控制點和平高控制點對最近基礎控制點的平面位置中誤差不應超過圖上±0．1 mm，即像控點對最近基礎控制點的平面位置中誤差不超過±0．2m;高程控制點和平高控制點對最近基礎控制點的高程中誤差不應超過基本等高距的1/10，即高程像片控制點對最近基礎控制點的高程中誤差平地不超過±0．1m、山地不超過 ±0．2 m。利用 HZCORS測量平面精度可到±3 cm，高程精度為±5 cm，滿足像控點測量對精度的要求。采用網絡RTK測量，所有的點均為平高點。

在測量時，流動站應架設在開闊、干擾小的位置，所有點的觀測均應在RTK固定解穩定收斂后進行，每個像控點需采集3次以上，每次采集15個歷元，3次較差取中數作為最終成果。當像控點刺點位置GPS無法接收信號時，可在像控點附近測定GPS臨時點，再用全站儀、水準儀采用引點法測定像控點三維坐標。引點距離不得超過±500m，距離觀測一測回，水平角應聯測二個已知方向，按方向法觀測二測回。

2．基于HZCORS基準站的單點靜態觀測

在HZCORS覆蓋范圍內，當需要布設GPS C、D、E級控制網或在某些區域無法使用網絡RTK測量時，可采用基于連續運行基準站的靜態GPS作業模式。作業時將GPS靜態機架設于未知點，根據精度要求采集一定時間的靜態數據，結合基準站接收機采集的同時段數據，組成靜態觀測網平差，即可求出未知點的坐標。利用該方法僅需一臺儀器即可完成靜態作業。避免傳統靜態觀測中的重復觀測，測量精度高。

在測區南部的大片山區中，網絡信號較弱，使用移動的GPRS網絡不能登錄系統，無法使用網絡RTK測量。此時可采用基于HZCORS基準站的單點靜態觀測法。作業時利用一臺Trimble5700以15 s采樣率采集靜態數據，采集時間2 h，結合周邊蕭山基準站、柯橋基準站、諸暨基準站和富陽基準站采集的同時段的數據，組成靜態觀測網，基線解算平差求解未知點的坐標，然后以該點為控制點，架設基準站，采用傳統的基準站和流動站的方式作業，測量山上其余的像控點。

3．基于HZCORS的車載GPS網絡RTK測量

基于HZCORS的車載GPS網絡RTK測量是指測量時，通過磁鐵吸盤將GPS天線固定在汽車頂部，利用水準儀準確測量儀器天線高，采用網絡RTK連續地形模式測量，設定自動采集數據頻率為1 s，在獲取網絡RTK固定解后，汽車以50～70 km/h的速度行駛，則道路上大約每隔15～20m可采集一個三維坐標。

本項目中，要求滿足一定條件的鋪裝路面高程注記點的高程中誤差不得大于 ±0．15 m，而在1∶2000航空攝影測量內業采集中無法達到該精度。因此，可采用基于HZCORS的車載GPS網絡RTK測量道路，獲取高程注記點。測量時應選擇衛星數較多的時段，避開下午電離層活躍時段，減小衛星失鎖概率，確保測量結果穩定可靠。在測量時作業員注意觀察手簿，在汽車穿過天橋或其他原因引起的流動站衛星數少，導致流動站出現浮點解時，及時提醒司機停車，待流動站重新初始化，出現穩定的固定解后，繼續行駛。由于連續地形模式為單歷元測量，需對測量結果進行篩檢，確保成果質量可靠。將結果導出為包含緯度、經度、大地高、垂直收斂精度等信息文件，并按垂直收斂精度排序，保留所有垂直收斂精度小于0．07m(約高程中誤差限差0．15m的1/2)的點。最后利用系統控制中心提供的坐標轉換軟件將大地坐標轉換為杭州坐標和水準正常高。

將結果展點到MicroStation中，選取部分區域顯示如圖2所示。

圖2 道路測量結果

四、結束語

本文探討了CORS系統在1∶2000航測成圖中的應用，實踐表明，利用CORS系統進行像控點測量、圖根控制點測量、地形圖修測以及車載GPS測量，具有精度可靠、效率高、作業方便的特點，可在類似工程項目中推廣使用。

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