CORS系統(tǒng)在農(nóng)田水利項(xiàng)目上的應(yīng)用

馬吉芳 王立鶴

摘要：CORS系統(tǒng)在我國(guó)已全面建成，本文簡(jiǎn)要闡述了CORS系統(tǒng)的基本原理和組成，并結(jié)合農(nóng)田水利工程的具體實(shí)例，闡述CORS系統(tǒng)在進(jìn)行農(nóng)田水利項(xiàng)目測(cè)繪過(guò)程中的應(yīng)用及方法，進(jìn)行了精度統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)闡述了CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及作業(yè)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：CORS系統(tǒng);平面測(cè)量;地形修測(cè);優(yōu)勢(shì)

1.引言

目前，農(nóng)業(yè)工作的關(guān)鍵之處是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)更高的農(nóng)田水利工作，這項(xiàng)工作的難點(diǎn)在于施工周期短、任務(wù)量大、范圍廣、季節(jié)性強(qiáng)。采用傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量的工作效率太低，單基站RTK作業(yè)范圍太小，同時(shí)需要搭建很多的基站站點(diǎn)，這造成全站儀和單基站RTK在測(cè)量時(shí)不占據(jù)優(yōu)勢(shì)。由于采用了全新的數(shù)字通信技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的不斷發(fā)展，新型GNSS接收機(jī)全面兼容多星座衛(wèi)星系統(tǒng)。這將極大地推動(dòng)了CORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。為大面積、離散的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田測(cè)量提供了一種準(zhǔn)確、高效、靈活的外業(yè)測(cè)量方法。

2.CORS系統(tǒng)的基本原理

CORS系統(tǒng)其根本上類似于在移動(dòng)站位置上，建立一個(gè)虛擬參考站，所以其精密性會(huì)非常好。通過(guò)差分處理移動(dòng)臺(tái)最近的三個(gè)參考站收集的數(shù)據(jù)，能夠得到參考站建立三角形的正確數(shù)據(jù)，之后通過(guò)模擬得到誤差的修正模型，能夠根據(jù)整合電離層和對(duì)流層和軌道誤差模型，可以從參考站獲得連續(xù)的數(shù)據(jù)，最后實(shí)現(xiàn)差分定位。在操作過(guò)程中，首先，移動(dòng)站點(diǎn)信息通過(guò)GPRS或CDMA等雙向數(shù)據(jù)傳遞給控制室。中央控制中心將根據(jù)移動(dòng)臺(tái)信息計(jì)算相應(yīng)的軌道，電離層和對(duì)流層誤差，然后修改位置，并通過(guò)相同的數(shù)據(jù)模式將修改后的點(diǎn)信息發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)。最后，結(jié)合中央控制中心的反饋結(jié)果，移動(dòng)臺(tái)可以進(jìn)行位置的實(shí)時(shí)差分定位。

3.CORS系統(tǒng)的組成

基于上述的CORS系統(tǒng)原理，可以看出CORS系統(tǒng)由五個(gè)方面構(gòu)成，即用于判斷和處理的系統(tǒng)控制中心，用于通信定位的數(shù)字通信子系統(tǒng)，衛(wèi)星跟蹤基準(zhǔn)站和用戶應(yīng)用系統(tǒng)、客戶端的子系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)中心。

4.CORS在測(cè)繪生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)

4.1效率高、作業(yè)范圍廣

允許多個(gè)團(tuán)隊(duì)可以一起正式運(yùn)行，流程站可以連接到CORS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作，不受儀器的影響。團(tuán)隊(duì)不會(huì)產(chǎn)出相互的影響，提高了效率。CORS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以省政府為單位，提供廣泛的服務(wù)，不會(huì)受到運(yùn)作范圍的約束。非常適合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目的大規(guī)模分散測(cè)繪。

4.2抗干擾強(qiáng)、穩(wěn)定可靠

CORS采用電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通信，方便快捷，不易受干擾。采用多參考站誤差模型，提高了數(shù)據(jù)可靠性。

4.3精度高、穩(wěn)定性好

顯著地降低了系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，主要的誤差時(shí)由于偶然誤差產(chǎn)生的，CORS系統(tǒng)測(cè)量精度分布非常的均勻。CORS系統(tǒng)采用多參考站模式建模，使得觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大大地提高了。

5.CORS系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

5.1工程概況

本工程的水利配套T程位于外岡鎮(zhèn)，涉及泉涇、巨門2個(gè)村，5個(gè)灌區(qū)，有效灌溉面積共計(jì)1885畝。主要工程建設(shè)內(nèi)容：

（1）新建5座單泵灌溉泵站。（2）新建UPVC地下管道長(zhǎng)22.505km，其中De500 UPVC管長(zhǎng)1.528km，De400 UPVC管長(zhǎng)8.972km，De315 UPVC管長(zhǎng)12.005km。（3）新建排水溝長(zhǎng)26.65km，其中口寬0.7m的排水溝長(zhǎng)17.19km，口寬l.Om的排水溝長(zhǎng)9.46km。（4）新建橋梁2座，新建倒虹吸13座，新建下田坡道143處。（5）新建道路2.913×l04m2。（6）土地平整共1885畝。（7）土方疏浚l3092m3。為了滿足設(shè)計(jì)要求，筆者所在公司受上海市嘉定區(qū)水利管理所委托，進(jìn)行新建工程的前期測(cè)繪工作，為整個(gè)工程的初步設(shè)計(jì)提供翔實(shí)可靠的農(nóng)田、水利、道路數(shù)據(jù)。

5.2項(xiàng)目實(shí)施

5.2.1控制測(cè)量

（1）控制點(diǎn)選點(diǎn)及埋設(shè)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和道路實(shí)際情況，本項(xiàng)目共布設(shè)E級(jí)GPS點(diǎn)38個(gè)，點(diǎn)號(hào)為Gl～J38，地形測(cè)量控制點(diǎn)點(diǎn)位類型為平面控制點(diǎn)與高程控制點(diǎn)共用點(diǎn)，點(diǎn)材質(zhì)為預(yù)制道釘或鋼筋，紅色油漆標(biāo)注且在醒目位置標(biāo)注點(diǎn)號(hào)，并拍照保存登記。布設(shè)點(diǎn)位過(guò)程中，保證控制點(diǎn)之間至少兩點(diǎn)之間互相通視，且易于尋找。（2）平面控制測(cè)量本次工程坐標(biāo)系統(tǒng)采用的是上海城市坐標(biāo)系統(tǒng)。平面控制測(cè)量時(shí)，采用三腳架架設(shè)流動(dòng)站接收機(jī)的方式，并保證儀器整平對(duì)中。平面數(shù)據(jù)的采集在上海市GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)（SHCORS系統(tǒng)）基礎(chǔ)上，利用GNSS動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK測(cè)量）技術(shù)測(cè)設(shè)平面二級(jí)控制點(diǎn)，按照測(cè)量規(guī)范要求保證流動(dòng)站持續(xù)顯示固定解后開始進(jìn)行觀測(cè)采集，每點(diǎn)獨(dú)立初始化2次以上，每次采集2組數(shù)據(jù)，每組采集的時(shí)間為120s，每點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)剔除較差較大的值，其余值取其平均值作為該點(diǎn)的平面坐標(biāo)。（3）高程控制測(cè)量本次工程高程系統(tǒng)采用的是吳淞高程系。高程控制測(cè)量采用天寶DINI03數(shù)字水準(zhǔn)儀利用上海市城市等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)（2-077）布設(shè)兩段閉合四等水準(zhǔn)路線，其中一段閉合差為17.50mm，限差為±44.82mm，另一段閉合差為13.OOmm，限差為±62.lOmm，測(cè)量過(guò)程嚴(yán)格按照四等測(cè)量規(guī)范要求進(jìn)行。測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)平差易2005水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行平差，各項(xiàng)參數(shù)滿足精度要求，可作為高程控制成果使用。

5.2.2作業(yè)方法

（1）外業(yè)數(shù)據(jù)采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要采用RTK CORS網(wǎng)及全站儀測(cè)量極坐標(biāo)法，在使用全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)符合以下幾點(diǎn)要求：

（a）儀器的偏差必須小于0.04mm。（b）每個(gè)工作站配備儀器后，一定要先進(jìn)行檢查方位的正確與否，其次再進(jìn)行破損部件的測(cè)量。為了使定向更加準(zhǔn)確，避免由于輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)的不正確或其他原因造成的全站結(jié)果失效，在不同的條件下，定向檢查可以選擇不同的方式。（c）在測(cè)量地形和地面物點(diǎn)時(shí)，在每個(gè)測(cè)量站完成后，應(yīng)檢查零點(diǎn)設(shè)置，零點(diǎn)設(shè)置差值不應(yīng)超過(guò)30s。從測(cè)量站到地面物點(diǎn)的最大距離小于200m，從測(cè)量站到地形點(diǎn)的最大距離小于300m，地形點(diǎn)之間的間隔最大為20m。單位采用厘米。（d）測(cè)量剩余地點(diǎn)時(shí)，測(cè)量位置必須在地物中心或中心線重合。（e）測(cè)量的準(zhǔn)確與否要嚴(yán)格按照《城市測(cè)量規(guī)范》的要求進(jìn)行衡量標(biāo)定。

（2）處理收集數(shù)據(jù)

本項(xiàng)目成圖采用全解析數(shù)字化，并做出測(cè)繪編碼，成圖軟件采用南方CASS9.2測(cè)量軟件。圖面內(nèi)容主要包括交叉路口線型走向、附屬物、市政設(shè)施、路面標(biāo)高、道路中線及斷面高程等要素，在成圖過(guò)程中，根據(jù)地物特點(diǎn)屬性分圖層進(jìn)行地形圖的編繪工作，主要圖層代碼及含義如下表l。

5.3 CORS施測(cè)注意事項(xiàng)

重視對(duì)質(zhì)量的苛刻控制，避免使CORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK的粗差問(wèn)題，使測(cè)量結(jié)果合理、可信。

（1）流動(dòng)站作業(yè)區(qū)域必須在CORS有效覆蓋區(qū)域內(nèi)，并保證流動(dòng)站與數(shù)據(jù)控制中心高效的通訊。（2）CORS流動(dòng)站不宜在大片水域、強(qiáng)電磁場(chǎng)區(qū)域、高大林木區(qū)域和高層建筑密集區(qū)作業(yè)。（3）在開始操作之前，應(yīng)初始化移動(dòng)臺(tái)。在獲得固定解之后，可以開始正常的現(xiàn)場(chǎng)觀察工作。如果長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法修復(fù)，則應(yīng)重新連接并初始化。在觀察過(guò)程中，當(dāng)衛(wèi)星失去鎖定時(shí)，應(yīng)在正常操作之前重新初始化并檢查已知點(diǎn)。（4）必須每天做好在已知點(diǎn)做檢核工作。

6.結(jié)語(yǔ)

CORS系統(tǒng)的不斷進(jìn)步將推動(dòng)測(cè)繪工作的開展，引領(lǐng)一個(gè)新的時(shí)代。它的覆蓋范圍廣，可以滿足同時(shí)運(yùn)行多個(gè)流動(dòng)站。它不受流動(dòng)站等外部因素的影響。可以全時(shí)段運(yùn)行，易于操作，使施工流程更加非常簡(jiǎn)單，縮短了施工周期，節(jié)約了資金投入。同時(shí)事實(shí)證明，CORS系統(tǒng)能夠滿足農(nóng)田水利測(cè)繪工作的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]李征航.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢大學(xué)出版社，2013.

[2]陳龍飛，金其坤.工程測(cè)量[M].同濟(jì)大學(xué)出版社，1990.

[3]付兆祥，雷小鵬，唐紅濤.基于CORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK在圖根控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2016（5）：117-119.