重慶某長江航道測量及精度分析研究

張濤

摘 要：本文基于筆者多年從事長江航道測量的相關工作經驗，以基于CORS的長江某航道測量為研究對象，論文首先探討了CORS系統的工作原理和特點，進而對應用實例進行了詳細的解析，包括數據的采集和精度分析的具體流程，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：CORS 重慶 航道 測量 精度

中圖分類號：U612 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0049-02

隨著三峽175 m蓄水的完成，長江航運迎來了新的發展高峰，同時也給重慶內河航運發展贏得了歷史性機遇。然而重慶嘉陵江、烏江、小江等支流航道大多為三級通航能力以下的自然航道，通航能力比較有限，嚴重制約了上游地區和庫區經濟的發展，因此航道的建設和維護成為了航運發展必須解決的首要目標，而高效的測繪技術則是航道建設和維護的前提。伴隨現代測量技術的飛速進步，全球衛星定位系統（GPS）已成為現代測量的主要技術工具，同時以GPS為基礎的網絡RTK技術也成為當今測繪技術的主流，它在航運建設與發展中起到了不可磨滅的作用。本文主要介紹重慶地區性CORS系統-重慶市連續運行衛星定位服務系統（CQGISS）在重慶地區內河流域進行航道測量的應用。

1 CORS系統簡介及CQGISS技術解讀

1.1 CORS系統簡介

連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Reference System，簡稱CORS系統）最早誕生于20世紀末，經過十多年的不斷發展，CORS在解算方法和服務功能上得到了不斷的改善，已被廣泛地應用于城市規劃、交通運輸、國土監測等領域中來。目前，國內外已將CORS列為現代空間定位技術應用的重點方向，我國部分地區已陸續建立了各自的省、市級CORS系統，加大推進CORS應用的力度，不斷擴大其應用的范圍。

CORS系統是網絡RTK技術發展的一種最新形式，它是建立于衛星定位、計算機網絡、數字通訊等技術的綜合運用，由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統5個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。CORS技術目前在技術算法上分為虛擬參考站（VRS）、區域改正參數（FKP）方法、主輔站技術（MAC）、改進的綜合誤差內插法（MCBI）等。

1.2 CORS系統工作原理和特點

由基準站網負責采集GPS衛星觀測數據并輸送至數據處理中心，數據處理中心根據各基準站所采集的實時觀測數據在區域內進行整體建模解算，自動生成一個對應于流動站點位的虛擬參考站（包括基準站坐標和GPS觀測值信息）并通過現有的數據通信網絡和無線數據播發網，向各類需要測量和導航的用戶以國際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正信息，從而實時解算出流動站的精確點位。

該系統相較于傳統RTK測量模式，主要體現在以下幾點。

（1）覆蓋范圍廣，不受地域或地形限制。（2）使用方便，無需架設參考站，實現單機作業，節約時間和經費。（3）作業精度更高，相較于臨時基站可能引起的偏差可以有效避免。（4）使用現代通信技術進行數據傳輸，安全可靠。

1.3 CQGISS簡介及工作原理

重慶市連續運行衛星定位服務系統（CQGISS）是區域性連續運行衛星定位系統，它由多個連續運行GPS基準站（分布在渝北、長壽、巴南、合川、璧山等區縣）、數據處理中心、通信網絡組成。該系統由重慶市地理信息中心于2005年開始建設，到2009 年已初步具備重慶地區網絡覆蓋，已開始廣泛服務于國土資源測繪生產和城市規劃中。

CQGISS采用了主輔站技術（I-MAX）和虛擬參考站技術（VRS），由于VRS技術在可靠性以及技術成熟度上的優勢，后期的大量運用中多采用VRS技術。虛擬參考站技術（VRS）工作原理：數據處理中心實時接收各參考站觀測數據，并接收用戶站的概略坐標，在此坐標處生成一個VRS（用戶站附近產生一個物理上不存在的虛擬參考站），利用參考站精確已知的坐標和參考站實時觀測數據來對VRS位置的對流層延遲和電離層延遲建模，計算VRS虛擬觀測值，按照RTCM差分電文格式向用戶發送標準原始觀測值或者改正數，從而實現高精度實時定位。

2 CQGISS在航道測量中的應用

2.1 實例概況

本文以長江干道某55 km河道水下地形圖測量為工程背景（分幅示意圖如圖1所示），坐標系統采用1954北京坐標系，高程系統為1956黃海高程，測圖比例尺1∶2000。

2.2 應用實例解析

2.2.1 儀器設備

野外數據采集采用中海達V8（單移動站）一臺，海鷹1601數字測深儀，專用測量船。

2.2.2 坐標系統及參數轉換

目前，內河測量坐標系普遍采用的是1954北京坐標系和1956黃海高程系統（或吳淞高程系統），由于受到對參數保密的限制，我們通過CQGISS系統使用單移動站采集的數據只能得到一個準確的WGS84坐標系的坐標，還不是當地坐標系的坐標，因此涉及參數轉換的問題。解決的方案有兩種：一是將采集的數據全部發送給地理信息中心解算（事后處理模式），但該方案不能實時獲取當地坐標；二是通過我段布設在長江沿岸的精密控制點（E級GPS點）求取轉換參數，該方案只需在測區內采集一個控制點即可計算出三參數（完全能滿足航道測量規范要求），然后通過單移動站即可實時獲取當地坐標。

2.2.3 外業數據采集

外業數據采集使用海鷹1601數字測深系統及中海達自由行數據采集軟件進行數據采集，數據采集測量通常有橫斷面和縱斷面測量兩種模式，通常情況采用橫斷面測量能更好地反映河床地形。由于本次測量處于冬季水位較枯季節，受長江自身河道情況的限制，我們采用了縱斷面測量模式。

2.2.4 內業數據處理

利用自由行數據處理軟件對原始水深數據進行人工檢查，確認沒有出現假水深的情況下方可進行采深取樣，如有個別假水深通過測量過程記錄對原始數據進行判斷并修改，以使數據盡可能保證精度，最后以無驗潮模式通過改正得到南方CASS成圖系統需要的DAT原始數據文件。地形圖繪制采用南方CASS 2008成圖系統，全圖采用縱向分幅。

2.2.5 精度分析

為了驗證CQGISS系統在航道測量中能否達到相應的航道測量規范要求，在本次測量任務中，我們利用傳統RTK測量模式作為對比。由于水下測量無法取得固定的公共點來做對比測量，同時水下和水上測量都是采用的同一套系統，并不存在系統誤差，因此選取了沿岸固定的地面點來作為公共點來做對比試驗。表1為通過對比得出的結果。

根據中誤差計算得平面：M中=19 mm<200 mm

高程：H中=12 mm<100 mm

通過上述計算結果可知，平面和高程中誤差完全滿足《水運工程測量規范》1∶2000地形圖精度要求，說明利用CQGISS方案進行常見的幾種大比例尺水下地形測量是可行的。

3 結語

通過上述案例可以看出，運用CORS這一網絡RTK技術來實行常規測量已成為一種趨勢，不管是精度還是效率都比傳統RTK測量具有先天的優勢。相信隨著重慶地區CORS測量系統的逐步成熟并完善，它將成為當今測繪生產的優先選擇。

參考文獻

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