應(yīng)用CORS的管線測量技術(shù)研究

何源

摘 要：本文基于筆者多年從事CORS技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)工作經(jīng)驗，以CORS技術(shù)在天然氣管線勘測中的應(yīng)用為研究對象，結(jié)合具體工程背景，探討了CORS測量方式相對于快速靜態(tài)測量方式的優(yōu)勢，給出了具體的施測步驟，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：CORS 天然氣管線 勘測 測量

中圖分類號：P258 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

2013 年 1 月，由廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司承建的上海北斗連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（ 簡稱 SHBD-CORS）項目正式開工建設(shè)，經(jīng)過緊張有序的選點測試、基礎(chǔ)建設(shè)、專網(wǎng)建設(shè)、聯(lián)測聯(lián)調(diào)，共計 11 個站點于 2013 年 5 月底全部建設(shè)成功，并于 2013 年 5 月下旬組網(wǎng)并投入試運行。2013 年9 月 11 日，覆蓋上海地區(qū)的北斗高精度地面增強網(wǎng)正式投入運行，此舉標(biāo)志著北斗開啟天地一體化導(dǎo)航格局，將在測繪、城市安全、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控、車輛導(dǎo)航、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、個人位置服務(wù)等多個領(lǐng)域拓展應(yīng)用，這是上海市數(shù)字化城市建設(shè)不可缺少的重要組成部分。

SHBD-CORS系統(tǒng)項目是在 GNSS 衛(wèi)星定位、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上建設(shè)完成的，以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（ BDS） 為主導(dǎo)，并能兼容 GPS、GLONASS 和 Galileo系統(tǒng)。11 個新建參考站覆蓋上海市區(qū)及周邊城鎮(zhèn)，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上運行的VNetStream數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)軟件和ZNetVRSCORS綜合服務(wù)軟件，實時接收各個參考站發(fā)送的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，并實時解算電離層、對流層等誤差模型，從而實現(xiàn)這個CORS網(wǎng)絡(luò)的初始化解算。再根據(jù)流動站的登錄驗證信息和流動站發(fā)送的 NMEA 位置數(shù)據(jù)，在該流動站附近生成虛擬參考站，并實時將差分改正信息發(fā)送給流動站。

1工程概況

上海郊區(qū)至昆山某天然氣線路，全長160余km。沿路徑兩側(cè)布設(shè)GPS-E級帶狀控制網(wǎng)，每3 km左右布設(shè)一個控制點，總計82個，其中包含國家C級GPS點7個。全部控制點使用CORS流動站測量，使用快速靜態(tài)復(fù)測其中均勻分布的28個點，覆蓋線路全長110余km，包括全部7個C級GPS點。

CORS測量過程中，使用Trimble R8 GNSS接收機(jī)，實時動態(tài)測量精度H：10mm+1×10-6，V：20 mm+1×10-6快速靜態(tài)測量中使用Leica SR530和GX1230接收機(jī)，快速靜態(tài)測量精度

H：5 mm+0.5×10-6， V：10 mm+0.5×10-6CORS測量使用流動站對中桿，待初始化完成，HRMS≤2cm，VRMS≤3 cm，置于控制點觀測3 min；快速靜態(tài)測量按照規(guī)范要求，每個觀測時段不少于30 min。

2 C級GPS點殘差比較

CORS和快速靜態(tài)約束平差中，7個C級GPS點坐標(biāo)的平面和高程均參與。這些已知點高程為GPS擬合高程。結(jié)果表明，CORS和快速靜態(tài)在平面和高程方面，已知點殘差分布非常一致。平面殘差均不超過5 cm，兩者之差不超過2cm；高程殘差較大（可能是GPS點為擬合高程造成），但兩者之差不超過4 cm。根據(jù)規(guī)范限差，兩者在已知點殘差方面沒有顯著差異。

3約束平差控制點坐標(biāo)對比

CORS系統(tǒng)可以測得比較精確的WGS84坐標(biāo)，而快速靜態(tài)由于未聯(lián)測高精度的具有WGS84坐標(biāo)的起算點，其直接所得的WGS84坐標(biāo)理論上只是單點定位的精度，故二者沒有可比性。兩者約束平差后，控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為當(dāng)?shù)馗窬W(wǎng)坐標(biāo)，二者投影到高斯平面上的格網(wǎng)坐標(biāo)才具有可比性。兩者格網(wǎng)坐標(biāo)差值如表1所示。

表1 控制點坐標(biāo)差值/m

點號 平面 高程 點位 點號 平面 高程 點位

WHT 0.016 0.009 0.018 W48 0.025 0.050 0.056

WLX 0.018 0.021 0.028 W51 0.023 0.011 0.025

WNK 0.010 0.011 0.015 W55 0.030 0.120 0.124

WSD 0.016 0.014 0.021 W58 0.035 0.052 0.062

WSZ 0.005 0.024 0.025 W61 0.031 0.099 0.104

從表1可知，二者平面坐標(biāo)差異最大為6.5 cm，最小為0.5 cm，平均值為2.7 cm。對于快速靜態(tài)而言，平均邊長為10 km，平面精度為0.7 cm；對于CORS而言，其平面精度為2 cm。而對于天然氣輸送線路，其樁位平面精度限差為5cm，相鄰樁位偏離線航相對誤差不超過1/1 000。故在最差情況下，CORS仍能滿足精度需求，也即二者平面精度沒有顯著差異。對于高程而言，二者均是擬合高程，必須與更精確的第三方數(shù)據(jù)比較才能評價二者的精度。

表2 兩者高差比較

點號 CORS差值/m 快速靜態(tài)差值/m 點號 CORS差值/m 快速靜態(tài)差值/m

WHT 0.025 0.016 W48 0.169 0.219

WLX 0.059 0.038 W51 0.252 0.263

WNK 0.074 0.085 W55 0.157 0.277

WSD 0.110 0.124 W58 0.077 0.129

WSZ -0.160 -0.184 W61 0.225 0.324

W190.276 0.256 W64 0.183 0.182

W21 0.236 0.265 W66 0.066 0.092

W23 0.147 0.073 W70 0.008 0.075

4控制點高程對比

由于7個GPS-C級國家點均是GPS擬合高程，故高程方面并不能判別孰優(yōu)孰劣。將CORS測得的各控制點WGS84坐標(biāo)，利用廣東省精化似大地水準(zhǔn)面模型（精度：±5cm），計算控制點的高程異常值，算出該點的正常高。CORS和快速靜態(tài)分別與精化高程對比結(jié)果如表2所示。

從表2中可以計算，CORS與精化高程之差的平均值為12.9cm，快速靜態(tài)與精化高程之差的平均值為13.8 cm，故在高程方面，CORS略優(yōu)于快速靜態(tài)。

5 結(jié)語

綜上，CORS與快速靜態(tài)測量的精度比較如圖1所示，從控制測量精度方面來講，較大范圍的帶狀GPS-E級網(wǎng)中，CORS測量可完全取代常規(guī)快速靜態(tài)測量。如果CORS連續(xù)運行參考站可以同時發(fā)布高程異常改正值，那么在高程方面CORS也會大幅提高精度。

圖 1 CORS與快速靜態(tài)測量精度比較

參考文獻(xiàn)

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