網絡CORS系統在水利測繪工程中的應用

賀 賢

(甘肅省水利水電勘測設計研究院，甘肅 蘭州 730000)

在測繪領域，無線網絡技術近些年發揮著越來越重要的作用。這其中，網絡RTK測量技術因為具有較高的作業精度以及良好的單機作業模式，在工作效率方面明顯具有優勢，所以得到了越來越多測繪工作者的青睞。本文以此為基礎，從原理、組成以及操作等多個不同的方面概述了網絡CORS方法，并結合黃河干流(甘肅白銀段)防洪治理工程測繪案例，對網絡CORS方法應用進行了詳細的分析。

1 CORS系統簡介

CORS系統屬于網絡系統的一種，因此，其建立需要借助數據通信以及互聯網技術，除此之外，通常情況下，其組成還包括有CNSS參考站以及計算機。CORS系統因為具有良好的連續性、高效性以及經濟性，可以為用戶提供精準的GPS狀態信息，所以在GPS領域得到了非常多的重視。是現在GPS測量技術的主要開發方向，是網絡RTK技術和GNSS技術的綜合應用，該技術不論是硬件還是操作都比傳統的RTK技術簡單方便，使得GPS技術在測量和其他領域有了更多的應用。基于硬件組成不同，現有的CORS系統主要包括三種，分別是單基站系統、多基站系統以及網絡系統。其中，網絡CORS主要借助用戶設置的參考站觀測數據進行模型構建。通過參考站的均勻分布以及流動站的誤差處理，網絡CORS可以將精度范圍控制在厘米水平。因此，網絡CORS技術的應用范圍也逐年呈擴大趨勢。

2 網絡CORS系統的原理

網絡CORS系統其本質上相當于在移動站位置上，構建一個虛擬參考站，因此具有良好的精密性。通過差分處理距離移動站最近的三個參考站的同步數據，可以獲得參考站所構建三角形的改正參數，然后通過模擬可以進一步得到誤差改正模型，之后再結合電離層、對流層以及軌道等多種誤差模型，就可以獲得連續的參考站數據，進而最終實現差分定位。

在作業過程中，首先，通過GPRS或者CDMA等雙向數據方式將流動站點信息發送給中央控制中心；然后，中央控制中心會結合流動站點信息，計算得到對應的軌道、電離層以及對流層等誤差，進而對位置進行修改，并將修改后的點信息通過相同的數據方式發送給移動站；最后，移動站結合中央控制中心反饋的結果，就可以對位置進行實時差分定位。

3 CORS系統的組成

通過前文CORS系統原理可知，CORS主要包括五個方面的內容，分別是起判斷處理作用的系統控制中心，用于通信定位的數字通信子系統、衛星跟蹤基準站，以及用戶端的用戶應用子系統、用戶數據中心。系統組成如圖1所示。

圖1 CORS系統組成簡圖

4 CORS系統的應用范圍

正如GPS的多領域應用一樣，CORS系統的應用也不僅僅局限在測繪領域。與定位相關的車輛調度、機械控制領域以及與位置相關的地殼檢測、氣象分析領域等等，也均有CORS系統的參與。

5 應用實例

5.1 項目背景

從2012年起，黃河上游段的降雨量就開始逐漸增多，相應的水庫泄洪量也逐漸提升，這導致甘肅段黃河河岸出現部分損壞。其中白銀市所轄沿岸的白銀區、靖遠縣、平川區、景泰縣不同程度遭受損失，共造成直接經濟損失4.11億元。

根據2012年8月份省水利廳、省防辦組織召開的會議精神，結合國家防總工作組提出的“五個結合”之部署，要求我單位有序逐步開展《黃河甘肅段治理工程可行性研究》編制工作，我單位于2012年12月編制完成了《黃河干流甘肅段防洪治理工作可研報告》(白銀市分冊)。

2013年10月份，水利部水利水電規劃設計總院對《黃河干流甘肅段防洪治理工程可研報告》進行了審查，2014年2月18日完成了可研報告修改稿，2014年5月20日最終確定任務，并制定好相應的設計方案。2014年6月，經水利廳安排由白銀市水務局委托，我單位全面啟動黃河干流白銀市段防洪治理工程初步設計階段的勘測、設計任務。

5.2 測區概況

黃河干流白銀段由南至北隸屬白銀區、靖遠縣、平川區和景泰縣管轄，本區段黃河由白銀市水川鎮西峽口村開始為東北走向，行至靖遠縣、平川區后改為西北走向，到景泰縣五佛鄉又改為東北走向直到寧夏界，整個測區呈南北向“S”形，測區長度達到200km左右。測區地理位置：在東經104°08′～104°28′和北緯36°17′～37°12′之間。

測區地處隴西黃土高原西北部，祁連山地東緣，西有壽鹿山和米家山，東有哈思山和屈吳山。沿河兩岸多丘陵、山地地貌，測區內植被稀少，兩岸交通不便。

5.3 測量任務

本工程在本階段的主要任務是通過新建堤防、護岸工程，建立較為完善的防護體系，治理范圍為白銀區水川鎮西峽口村起始至下游靖遠縣興隆鄉大廟村段的黃河干流，主要測量任務是約120km護岸和堤防的線路測量，包括中線測量和橫斷面測量，縱斷面和橫斷面均需要實地定測。

5.4 項目實施

5.4.1 控制測量

沿測區平均5km布設一對GNSS點，共布置173座四等GNSS網點，其中150座聯測了三等水準，平差后，控制網平面和高程精度見表1-3：

表1 基線最弱邊相對中誤差統計表

表2 最弱點平面中誤差統計表

表3 三等水準網平差精度統計表

5.4.2 作業方法及步驟

由于常規的RTK方法需要架設基站，但本測區任務分散，地形復雜，架設基站很耗時，基于項目工期目標和上述原因，本項目線路斷面測量采用網絡CORS系統測量，其具體步驟如下(以南方S86-T接收機為例)：

(1)連接主機和手薄

采用網絡CORS系統進行測量，需要借助軟件。首先需要對手薄以及主機進行藍牙連接，通常情況下，該過程可以自動完成。連接完成后，軟件會執行相應的搜索功能，獲取網絡。如成功連接網絡RTK，則會在屏幕上顯示R圖標，并提示網絡連接。如果連接失敗，則會顯示電臺設置。但是有時，工程之星無法自動完成藍牙連接，系統會顯示無數據，這時就需要對藍牙模塊進行檢查，并重新連接。

(2)主機設置

按F1一次，設置工作模式為移動站模式；選擇差分格式為CMR，數據鏈為GPRS，數據鏈GPRS網絡，當窗口顯示MODE∶VRS mode 手機符號G MODE∶CONF1G2時主機設置成功。

(3)新建工程

一般情況下，新建工程只需輸入工程名和中央子午線，轉換參數可以暫時不處理。值得注意的是，如之前運行過工程之星，則會在啟動后，默認開啟上次未關閉的工程文件。

(4)配置網絡參數

在成功連接網絡的情況下，屏幕上會顯示相應的連接圖標，并從電臺設置狀態轉變為網絡連接狀態。根據手機卡的類型不同，連接方式也略有不同，包括GPRS以及CDMA等等。通常情況下，獲取網絡后，還需要選擇VRS-NTRIP模式，進行端口、IP以及域名等信息的設置。

該設置只需輸入一次，此后不需要重復設置。使用甘肅省CORS系統，該參數一般為：

IP：124.152.245.203

域名：RTCM3.0

端口：2101

用戶名和密碼：該數據需要向CORS中心申請獲取

當網絡參數設置完成后，在軟件當中就可以直接獲取相應的基站信息以及差分信息，進而進行下一步的操作。

但是，有時也會產生無法獲取差分信息的情況，這時，可以從以下幾個方面著手進行處理：

①查看參數設置是否正確，其設置結果可以通過設置選項進行查看。

②查看設置菜單下的移動站看設置，檢查差分格式是否正確。

③查看手機卡是否正常，是否具有NET數據流量連接上網功能。

④檢查使用GPRS或CDMA網絡是否覆蓋本作業區域。

如果能收到差分信息，但始終處于浮點解狀態，達不到固定解，需要從以下6方面來檢查：

檢查作業地區的網絡是否穩定，網絡延遲是否嚴重;檢查可用衛星分布及狀態是否滿足要求;檢查流動站離主參考站的距離是否過遠;檢查作業地區周圍是否有較大的電磁場干擾源;如果沒有上述問題則重新啟動主機重新初始化;如果完成以上檢查后，差分結果還是無法正常顯示，則需要與CORS中心工作人員聯系，進行指導檢查。

(5)求轉換參數

轉換參數在正常測量過程中，通常有兩種，分別是七參數以及四參數。如果用戶已經獲取相應參數，則可以直接在測量參數中進行設置，如果用戶沒有獲取相應參數，則需要借助已有的控制點進行求取獲得。

(6)已知點檢查與數據采集

采集已知點數據進行檢查，根據規范要求，平面精度為圖上±0.2mm，高程精度為五分之一倍的等高距，達到以上數學精度即可進行線路縱橫斷面數據采集。

(7)數據編輯與成圖

測量完成后，把測量成果以需要的格式輸出，在EXCEL表格下進行數據格式和編碼屬性編輯，形成樁號高程數據文件，利用我院研發的斷面繪制軟件進行斷面圖的繪制。

(8)質量檢查與成果提交

對成果進行“兩級檢查、一級驗收”合格后，提交成果。

5.5 成果精度統計分析

每天作業前都在已知點進行檢查，作業期間檢查結果統計如下：

通過表4可知，在整個測量工程中，網絡CORS系統技術采集的數據成果精度要比常規RTK技術精度高，并且精度分布比價均勻。

6 結論

網絡CORS系統具有成熟的單機作業模式，擺脫了傳統基站的束縛，降低了人員以及硬件維護成本，在工作成本方面具有明顯優勢。同時通過改進初始化時間等內容，可以很好的擴展測量范圍，提高作業精度。并且因為網絡CORS系統具有良好的連續性，可以實現實時監測，所以其作業效率也得到了很大的提升。

表4 已知成果與網絡CORS系統采集成果不符值一覽表 單位：m

7 建議

綜上所述，網絡CORS系統技術較之傳統的RTK技術，有省時、省力并且精度高等多種優勢。但是，在一些衛星信號較弱的區域，網絡CORS系統就無法開展。這時就需要結合測量地點的實際情況，選擇性的與動態RTK技術相互配合，進行綜合測量。只有這樣，才可以因地制宜，揚長避短，高精度、高效率地完成測量任務。