GPS CORS技術在地下管線區域控制測量中的應用探討

李 鑫，景 浩

(沈陽地球物理勘察院，遼寧沈陽110121)

一、引 言

GPS-RTK系統是由用戶部分、地面控制部分和空間部分組成。它是通過公共通訊網絡或者電臺，把基準站觀測的數據和載波信號傳輸到流動站，然后再經流動站把自身接收的觀測數據以及投影參數等和基準站傳輸的數據進行差分處理得到精確坐標數據。但是GPS-RTK的測量模式必須是建立在測區內有高等級的控制點的基礎上，通過頻繁假設基準站逐步發展下一級控制點，從而完成整個測區的測量工作。

CORS是一種新的RTK技術，單個CORS基準站的測量覆蓋半徑就可達到50 km。其系統包括用戶應用系統、用戶數據處理中心、用戶通訊、系統控制以及參考站構成。通過移動通訊系統進行信息傳輸，進行實時差分定位。應用單臺GPS接收機就可以進行測繪工作，并且無誤差來的累積。相比原始的測量方法，CORS(連續運行參考站)系統具有很大優勢:①改進了初始化時間，擴大了工作半徑;②使用方便，提高了工作效率;③完善的數據監控系統，實時監測，消除了周跳和系統誤差，增加了作業的可靠度;④無需假設基準站，節約時間，減少儀器設備投入;⑤提供遠程服務，實現了數據共享;⑥擴大了應用范圍和應用領域;⑦方便了城市規劃和城市建設。

二、技術要求

按城市地下管線測量技術要求，城市地下管線探測的精度應符合下列規定:地下管線點的測量精度平面位置中誤差mS不得大于±5 cm(相對于鄰近控制點)高程測量中誤差mh不得大±3 cm，(相對于鄰近控制點)。

地下管線圖測繪精度:地下管線與鄰近的建筑物、相鄰管線以及規劃道路中心線的間距中誤差mc不得大于圖上±0.5 mm。

三、施測方法

按照《城市地下管線探測技術規程》和《全球定位系統GPS測量規范》的要求進行。

應用天寶GPS-SPS881進行施測，儀器經遼寧省測繪儀器計量站監測，符合精度要求。

1.收集原有測繪資料

本次測繪原始資料即控制點資料完全有大慶市城鄉規劃局提供，共計10個不同等級控制點，經調查有6個控制點保存完好。

2.選點、布點

選點人員應充分了解和研究測區情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點等情況。

點位基本要求:

1)周圍應便于安置接收設備和操作，視野開闊，視場內障礙物的高度角不宜超過15°;

2)遠離大功率無線電發射源(如電視臺、電臺、微波站等)，其距離不小于200 m，遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于50 m;

3)附近不應有強烈反射衛星信號的物件(如大型建筑物等);

4)交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯測;

5)地面基礎穩定，易于點的保存;

6)充分利用符合要求的舊有控制點;

7)選站時應盡可能使測站附近的小環境(地形、地貌、植被等)與周圍的大環境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。

點位布設采用定制的長度7.5 cm，帶有直徑1.5 cm釘帽的鋼釘，釘帽上刻有十字，應用電轉、錘子釘在易于保存的地點，點位用噴漆注記，并在附近醒目地點書寫點號，并作好點之記。

四、儀器準備及外業觀測

1.RTK測量準備

1)全面檢查，GPS接收機全面檢驗包括:一般檢視、通電檢驗、試測檢驗。

2)RTK測量時應視測量目的、要求精度、衛星狀況、接收機類型、測區已有控制點情況及作業效率等因素綜合考慮，按照優化設計原則進行作業。

3)為了檢驗當前站RTK作業的正確性，必須檢查一點以上的已知控制點，或已知任意地物點、地形點，當檢核在設計限差要求范圍內時，方可開始RTK測量。

2.作業要求

RTK作業應盡量在天氣良好的狀況下作業，要盡量避免雷雨天氣。夜間作業精度一般優于白天。

表1 RTK觀測的基本條件要求

1)架設腳架作業，當高度不同時，應修高度值。2)開機后經檢驗有關指示燈與儀表顯示正常后，方可進行自測試并輸入測站號(測點號)、儀器高等信息。

3)接收機啟動后，觀測員可使用專用功能鍵盤和選擇菜單，查看測站信息接收衛星數、衛星號、衛星健康狀況、各衛星信噪比、相位測量殘差實時定位的結果及收斂值、存儲介質記錄和電源情況，如發現異常情況或未預料情況，并及時作出相應處理。

4)不得在天線附近50 m內使用電臺，10 m內使用對講機。

5)天氣太冷時，接收機應適當保暖;天氣太熱時，接收機應避免陽光直接照曬，確保接收機正常工作。

6)在流動站作業時，接收機天線姿態要盡量保持垂直(流動桿放穩、放直)。一定的斜傾度，將會產生很大的點位偏移誤差。如當天線高2 m，傾斜10°時，定位精度可影響 3.47cm。

ΔS=20sin 10=3.47cm

7)RTK觀測時要保持坐標收斂值小于5 cm。

8)RTK測量主要有儀器誤差、軟件解算誤差、對中(對點)誤差、基站坐標傳算誤差、不同時刻衛星狀態和觀測條件引起的誤差等。在觀測過程中要注意采取一定的措施克服上述誤差。

經過布點和測量，一共測設551個圖根點。

五、控制測量檢查

對探測圖根控制測量的檢查我們采用拓普康全站儀進行的。在一個圖根點上架設儀器，觀測另一個圖根點，直接觀測距離及高差，與兩個圖根點的反算距離和高差進行比較。觀測中對全站儀嚴格按照儀器的要求進行對中及正平，用鋼尺量測儀器高，讀數至毫米;觀測的棱鏡架設在三角架上，并對棱鏡進行對中正平，用鋼尺量棱鏡高，讀數至毫米。經檢查如表2(由于涉及數據較多，本文中僅用試驗區檢查數據進行說明)。

表2 大慶市地下管網普查探測及監理工程質量檢查-控制檢查表

續表2

表中邊長相對誤差最大值為1/7990，高程相對誤差最大值為15 mm。

最后，對551個圖根點中的180對兩兩通視的圖根點進行了距離和高差檢查，檢查情況:檢查結束后，對距離和高差進行了中誤差的計算;邊長最大相對誤差1/6783;點位中誤差為±0.85 cm;高差中誤差為±0.58 cm。根據以上檢查結果，說明本測區圖根控制質量合格。

六、小 結

GPS-RTK技術測量精度高，可以達到厘米級精度，并且不累計傳遞誤差，觀測時間短并可實時提供三維坐標，完全可以滿足地下管線點測量精度，同時，操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節約了時間，提高了經濟效率。近年來，各種用途的連續運行和參考站系統(CORS)的相繼建成，在國內個城市發展迅猛，出現了由多基站構成的網絡RTK，解決了常規RTK的局限性問題;另外，區域大地水準面的精化，較好的解決GPS高程轉換問題。同時一些中小城市也越來越重視基礎測繪工作，隨著測繪科技的發展，GPS-CORS將得到更廣泛的應用。

［1］中國國家標準管理委員會.GB_T 18314—2001全球定位系統 GPS測量規范［S］.北京:中國標準出版社，2009.

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部.CJJ 61—2003城市地下管線探測技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2003

［3］盧輝.CORS系統的構建研究及其在江蘇油田管線探測中的應用［D］.西安:西安科技大學，2010.