CORS-RTK在海岸侵蝕監測中的應用

劉宗強，劉欣，韓恒星

(山東科技大學測繪科學與工程學院，青島 266590)

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CORS-RTK在海岸侵蝕監測中的應用

劉宗強，劉欣，韓恒星

(山東科技大學測繪科學與工程學院，青島 266590)

本文介紹了CORS-RTK的應用原理，以山東沿海侵蝕監測工程為例，給出岸線監測，岸灘地形測量、海堤高程測量應用示例，簡要總結了CORS-RTK的技術特點和測量過程中的實踐經驗及CORS-RTK的技術應用前景。

海岸侵蝕；CORS-RTK；測量

0　引　言

隨著GPS技術的快速發展以及國內外對連續運行參考系統(CORS)的大力建設，CORS-RTK這種測量模式已經逐步代替傳統的RTK測量技術，越來越多地應用在工程測量、礦山測量、變形監測以及地形圖測繪等測量領域[1]。相比于常規RTK測量，CORS-RTK技術具有便利性、高效性、精度較高的優點，同時還克服了常規RTK隨著測量距離的增加其定位的精度和可靠性不斷降低這一難題。因此，將CORS系統與RTK技術結合應用在測量工作中將會有巨大的發展前景[2-3]。

山東省連續運行衛星定位參考站綜合服務系統(簡稱SDCORS)自2009年4月開始建設以來，在山東沿海地區如青島、煙臺等地已經建立了相當規模的CORS站點。這就為CORS-RTK技術在山東海岸侵蝕監測中的應用提供了便利條件，這也是變形測量技術的巨大革新。

1　CORS-RTK的工作原理

CORS系統由參考站網、數據處理及數據播發中心、數據通信系統及用戶接收機等部分組成。如圖1所示，各系統由數據通信鏈路聯系起來，形成一個分布于整個地區的局域網。CORS在一個較大的區域內大體均勻地布設多個永久性的連續運行GPS參考站，構成一個參考站網，各參考站按照設定的采樣率連續觀測，通過數據通信系統實時的

將觀測數據傳輸給數據處理中心，數據處理中心首先對每個參考站的觀測數據進行預處理和質量分析，然后統一對整個參考站網的觀測數據進行解算，實時得出網內的各種系統誤差改正項，比如大氣延遲(對流層延遲、電離層延遲)誤差、衛星星歷誤差和衛星的鐘差等，從而獲得本區域的誤差改正模型。然后數據處理中心向用戶實時發送GPS改正數據，用戶只需要一臺移動GPS接收機，便可實時或事后得到高精度的可靠的定位結果。這樣，當基準站間距即便達到50～100 km，用戶依舊能夠獲得厘米級的定位精度[4]。

圖1　CORS工作示意圖

2　CORS-RTK山東沿海侵蝕監測的應用

山東省瀕臨黃海和渤海，屬于海岸線較長的省份。由于受到海洋動力以及人為破壞的影響，山東海岸侵蝕現象比較嚴重，對山東沿海地區造成了重大的經濟損失。海岸侵蝕災害分為突發式和漸進式兩種[5]。為了研究山東海岸漸進式侵蝕現象，山東省在2015年開始進行山東海岸侵蝕監測的測量工作。

進行測量工作之前，測量人員在歷年海岸侵蝕災害現場踏勘、調研和資料分析的基礎上，結合當地海岸的開發狀況，在濱州、煙臺和威海等地選8個重點岸段布設監測樁。進行測區勘測時測量人員發現測區地理環境較為復雜，通視條件不太理想，而且一些地區海岸距離已知控制點距離較遠，如果使用傳統儀器測量工作量將會很大，耗費較多的人力、物力和時間。在此情況下，測量人員決定充分利用沿海地區較為完善的CORS系統，將RTK設備應用到此次測量工作中。本次山東海岸侵蝕監測主要進行岸線監測、岸灘地形測量以及重點海堤高程測量。

1) 岸線監測

岸線監測是在本次項目中首先使用CORS-RTK進行現場測量，將有足夠通訊費的SIM卡插入GPS接收機中，通過手簿使用購買的山東CORS服務系統賬號將GPS接收機連入CORS系統中，然后即可按照常規RTK測量模式進行工作。

岸線監測主要包括以下內容：

①監測樁離岸距離：海岸線與監測樁之間距離監測重復3次以上，并取各測量值的平均值。

②海岸線位置：海岸線上測點間距不大于50 m，明顯拐點必須測量，填寫《現場監測記錄表》。測點數量約200個。然后使用谷歌地圖對岸線點位進行大體標注，如圖2所示。

圖2　岸線點位分布圖

2) 岸灘地形測量

首先進行斷面的布設，5條岸段共布設約15個斷面，每個斷面測點2～4個。測量范圍自監測樁至低潮線區域。斷面布設垂直海岸線。重點區監測斷面布設間隔不大于5 km.要測量的海岸線長度基本上都大于300 m，在設定主斷面的同時，需在主斷面兩側不小于100 m的距離，各設1條輔助斷面。每個點測量時間不少于5S，斷面上相鄰測點間距不大于50 m.同樣使用谷歌地圖對岸線點位進行大體標注，如圖3所示。

圖3　斷面點位分布圖

3) 重點海堤高程測量

在6個地市中選出8段重點海堤進行高程測量，每個海堤測量2～4個點位，主要分布在起點、折點和終點，約30個站位。在進行海堤高程測量時，通過拍照、點之記、錄像等方式準確的記錄每個測點的準確位置，以便于以后每年進行變形監測。

將使用CORS-RTK獲取的高程數據與三等水準測量平差后數據對比，結果如表1所示。

其中高程中誤差計算公式為

(1)

式中： Mh為高程中誤差(mm)； n為水準點個數； h為CORS測量高程與直接水準高程的較差。通過對表1數據分析可知，可以看出CORS測量精度是符合要求的。

本次同樣使用谷歌地圖對海堤高程觀測點位進行大體標注，如圖4所示。

此次測量工作所獲得測量數據、圖像以及錄像等信息進行整理、保存，為研究山東海岸的變化提供參考。

表1　 CORS結果與水準結果對比

圖4　海堤高程觀測點位分布圖

3　測量的注意事項

1) 在進行測量工作之前，必須熟悉CORS-RTK的具體操作流程，能夠對手簿內部系統進行熟練的操作。

2) 觀測人員和記錄人員一定要嚴謹。觀測人員立桿時應保持氣泡居中，等到手簿現實固定解時方可記錄點位數據。由于測量范圍較大，測點較多，記錄人員一定要準確記錄與手簿設置一致的測點信息，以便進行內業處理。

3) 一定要保證GPS接收機電池和手簿電池電量充足。本次測量準備了三塊GPS接收機備用電池和一塊手簿備用電池，當天作業完之后都要對使用過的電池及時充電。

4) 一定要保證所使用的SIM卡內有足夠的通訊費。否則將會無法接收山東CORS服務信號，也就無法進行測量作業，從而影響測量進度。

5) 如果測區內接收不到CORS信號或者CORS信號非常弱，可以將CORS-RTK測量與傳統儀器測量相互結合，并在已知控制點增加檢核，以保證測量數據的可靠性。

6) 要對轉換參數進行精確嚴密的解算。由于本次測量規范要求使用WGS-84下坐標，因此不需要進行坐標轉換。

7) 每天測量作業完成后都要及時的對測量數據進行整理。由于本次測區范圍較大，測點較多，每天拍攝大量的照片和錄像，因此為了避免混亂，最好當天完成本日的數據整理[6]。

4　結束語

通過在山東沿海地區海岸侵蝕現場監測中岸線監測、岸灘地形監測、重點海堤高程監測等方面的應用實例發現，CORS-RTK在測量精度、便利性、可靠性、測量范圍等方面都有很大提高，而且該技術能夠滿足變形測量的各項規范要求，相較于傳統全站儀測量以及常規的RTK測量方法，具有很大技術優勢。

進入21世紀以來，我國很多省份和城市都已經建立完備的CORS系統，這就為CORS-RTK技術的全面應用提供了非常有利的條件。同時隨著我國北斗導航定位系統的投入運行，集成BDS、GPS等GNSS系統的網絡RTK技術也將會得到快速發展，這也會進一步提高CORS-RTK測量的精度和可靠性。CORS-RTK測量系統將會在大地測量、數字城市建設、智能化管理、國土資源管理等方面得到更多的應用，對加快推動我國測繪地理信息事業改革創新發展具有非常重要的意義。

[1] 黃俊華,陳文森.連續運行衛星定位綜合服務系統建設與應用[M].北京：科學出版社,2009.

[2] HERBERT L, VOLLATH U,CHEN X M. Virtual reference station versus broadcast solutions in net-work RTK-advantages and limitations[C]//GNSS2003,Graz,Austria,2003.

[3] WANNINGER L. Introduction to network RTK[EB/OL]. 2008-10-25.http://www.network-rtk.info/intro/introduction.html.

[4] 黃丁發,張 勤,張小紅,等.衛星導航定位原理[M].武 漢:武漢大學出版社,2015.

[5] 王文海,吳桑云.山東省海岸侵蝕災害研究[J].自然災害研究,1993, 2(4): 60-65.

[6] 王建鋒.網絡RTK技術在數字化測圖中的應用[J].現代測繪,2010,33( 4) :28-29.

The Application of CORS System Based on RTK System in Coastal Erosion Survey

LIU Zongqiang,LIU Xin,HAN Hengxing

(GeomaticsCollege,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)

This paper introduces application principle of Gps-Rtk. Take shandong coastal erosion monitoring project for example, the coastline of monitoring, river flat terrain, seawall elevation measurement is given. Briefly summarizes the CORS of Gps-Rtk technology characteristic and the practical experience during the process of measurement and Gps-Rtk application prospect.

Coastal erosion; CORS-RTK; survey

10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.04.023

2016-03-04

P228.4

A

1008-9268(2016)04-0106-04

劉宗強(1990-)，男，山東省聊城人，碩士生，主要研究方向為衛星定位與導航。

劉欣(1992-)，女，山東德州人，碩士生，主要研究方向為衛星定位與導航。

韓恒星(1990-)，男，山東省聊城人，碩士生，主要研究方向為衛星定位與導航。

聯系人： 劉宗強 E-mail: 937653241@qq.com