單基站CORS技術(shù)在石門河道橫斷面測量中的應(yīng)用

□王晶晶 □賈德利 □郭江超

（1 輝縣市石門水庫灌區(qū)管理處；2 輝縣市寶泉水庫灌區(qū)管理處）

1 引言

1.1 單基站CORS

GPS 測量是利用衛(wèi)星進(jìn)行空間后方交會(huì)定位的技術(shù)，它具有全天候作業(yè)、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的測量功能，而且具有良好的操作性。GPS 由三部分組成，分別是衛(wèi)星系統(tǒng)（空間部分），地面部分（主控站、監(jiān)測站、注入站），用戶部分（接收機(jī)），測量上常接觸的就是用戶部分。GPS 測量常見的定位方式有：靜態(tài)測量技術(shù)、RTK 測量技術(shù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)。

單基站CORS 是網(wǎng)絡(luò)RTK 的一種，網(wǎng)絡(luò)RTK 是有多個(gè)連續(xù)運(yùn)行站組成的，而單基站CORS 就是只有一個(gè)連續(xù)運(yùn)行站。和傳統(tǒng)RTK 相比，最大的不同點(diǎn)是一個(gè)可以移動(dòng)的基準(zhǔn)站變成一個(gè)固定的連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站，同時(shí)基準(zhǔn)站也是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)將差分?jǐn)?shù)據(jù)放在一個(gè)固定的IP 地址，移動(dòng)站通過GPRS、CDMA 網(wǎng)絡(luò)來訪問這個(gè)固定的IP 地址來獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)差分。

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，基站的技術(shù)也不斷成熟，使得在一個(gè)中小城市建立一個(gè)CORS 站也比較容易實(shí)現(xiàn)，較少的投資便可以滿足多行業(yè)的測量技術(shù)服務(wù)需要，以基站為中心30km 范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)快速厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位及事后差分。

1.2 全站儀、RTK 測量和網(wǎng)絡(luò)RTK 測量的對(duì)比

1.2.1 傳統(tǒng)全站儀測量和RTK 測量的對(duì)比

為了體現(xiàn)RTK 技術(shù)測量過程的優(yōu)勢(shì)，將RTK 技術(shù)測量與全站儀測量進(jìn)行了比較，結(jié)果見表1。

1.2.2 RTK 測量與網(wǎng)絡(luò)RTK 的精度對(duì)比，如圖1。

由此可見，傳統(tǒng)全站儀測量、RTK 測量和網(wǎng)絡(luò)RTK 測量的對(duì)比，網(wǎng)絡(luò)RTK 在速度和精度上都是比較有優(yōu)勢(shì)的。

表1 RTK 技術(shù)測量與全站儀測量優(yōu)勢(shì)比較表

圖1 RTK 測量與網(wǎng)絡(luò)RTK 的精度對(duì)比圖

2 河道橫斷面的測量現(xiàn)狀

實(shí)現(xiàn)測量方式的自動(dòng)化、一體化、一直是測繪工作者追求的目標(biāo)。全站儀功能的不斷完善，已使測量朝著自動(dòng)化、一體化方向邁進(jìn)了一大步，但全站儀的觀測誤差的積累大大降低了觀測質(zhì)量。全站儀存在的弱點(diǎn)，正好是GPS 定位技術(shù)的長處，隨著單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)系統(tǒng)的問世，使得作業(yè)員可以現(xiàn)場獲取測點(diǎn)厘米級(jí)精度的三維坐標(biāo)，這就為測量方式一體化的實(shí)現(xiàn)提供了可能。

河道多從山區(qū)順流而下、寬達(dá)數(shù)百米的河道主槽被地勢(shì)切割成多條條寬度不一、深淺各異的河溝，河道及灘地寬達(dá)數(shù)百米；沿河兩岸地勢(shì)不一，河道兩側(cè)有的未修建河堤，依靠地勢(shì)約束洪水；有的沒有主河槽，支槽斷面有寬有窄；河道受洪水的影響，會(huì)造成主流在灘地左右擺動(dòng)，導(dǎo)致河槽變遷。河道的不規(guī)則導(dǎo)致傳統(tǒng)的河道橫斷面測量有一定的困難性，如若采用單基站CORS 技術(shù)，在精度上和作業(yè)時(shí)間上都是有優(yōu)勢(shì)的。

3 單基站CORS 技術(shù)在河道測量橫斷面測量中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 RTK 線路測量的設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1.1 測量前準(zhǔn)備

GPS 測量在外業(yè)觀測工作之前，應(yīng)做好測區(qū)的資料收集、儀器的準(zhǔn)備、人員組織以及技術(shù)設(shè)計(jì)書的編寫等工作。此河段最寬處有500m，在已有地形圖上找到河道的中樁位置，并連接利用專門成圖軟件CASS9.0 自動(dòng)生成理論斷面線。利用CASS9.0生成斷面線和左岸右岸的交點(diǎn)坐標(biāo)，并且把數(shù)據(jù)導(dǎo)出來，然后導(dǎo)入如表2。

表2 石門河左、右岸的交點(diǎn)坐標(biāo)表

3.1.2 外業(yè)測量

數(shù)據(jù)采集時(shí)，將準(zhǔn)備好的點(diǎn)坐標(biāo)通過直線放樣實(shí)時(shí)顯示在手簿屏幕上，并提示偏離斷面線的方向和距離，以便測量人員可以將儀器很好的放到理論斷面線上。這種方法直接測定斷面點(diǎn)三維坐標(biāo)，定位快捷（幾秒鐘即可采集一斷面點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)）、不存在誤差積累，可多臺(tái)移動(dòng)站同步作業(yè)，作業(yè)范圍為CORS 覆蓋范圍，因此比常規(guī)經(jīng)緯儀、全站儀測量方法具有很大優(yōu)勢(shì)。橫斷面點(diǎn)測量，在已知的理論斷面線上，移動(dòng)流動(dòng)站依次到橫斷面線方向地形特征點(diǎn)處，為繪制橫斷面需求，保持左右方向上的點(diǎn)大致在一個(gè)方向上，并根據(jù)實(shí)際地形的變化走勢(shì)，在地形復(fù)雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測量特征點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，特征點(diǎn)最好高低、上下對(duì)應(yīng)。相對(duì)的地勢(shì)平坦或比較規(guī)則的地形，只采集主要邊界點(diǎn)即可，并在現(xiàn)場繪制草圖，以便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理。

3.1.3 數(shù)據(jù)處理

外業(yè)實(shí)施完畢后，把采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入南方Cass9.00 里，進(jìn)行展點(diǎn)，連線，以及橫斷圖繪制。

3.2 應(yīng)用中常見問題與解決辦法

在山區(qū)、密林或建筑物遮擋，常有單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)信號(hào)失鎖或精度差的情況，對(duì)單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)測量縱斷面造成不利影響。此時(shí)可用全站儀與單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)結(jié)合測量縱斷面的地形特征點(diǎn)。當(dāng)關(guān)聯(lián)點(diǎn)不易測得時(shí)，可用單基準(zhǔn)站CORS技術(shù)在信號(hào)好的區(qū)域布設(shè)圖根點(diǎn)，用全站儀施測放樣點(diǎn)。

4 結(jié)論

采用單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)進(jìn)行地形圖測繪、橫斷面測量，不需要多次架站，不需要點(diǎn)間通視，減少測量人員，尤其在進(jìn)行河道橫斷面測量時(shí)體現(xiàn)出了它的優(yōu)勢(shì)。單基準(zhǔn)站CORS 僅需1 人背著移動(dòng)站在已知的理論斷面線上采集地物地貌等碎部點(diǎn)幾秒鐘，并通過RTK 操作手簿輸入碎部點(diǎn)的特征編碼及屬性信息，即可實(shí)時(shí)地得到碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)。再通過專業(yè)的地籍成圖軟件CASS9.0 將外業(yè)采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、連線快速成圖。由于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，采集速度快，因此大大降低了測圖難度，既省時(shí)又省力，非常實(shí)用。

隨著單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)平面定位的精度被人們認(rèn)可，很多行業(yè)都采用單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)在橫斷面測量放樣中替代全站儀放樣，由于采用了單基準(zhǔn)站CORS 技術(shù)石門河道橫斷面測量在此次測量中速度得到了較大的提高，并且也減少了人為因素誤差的存在。