利用CORS技術求解CGCS2000與獨立坐標轉換參數的探討

馬維康 劉長杰 胡廣俊 張金柱

本文著重介紹了CORS測量技術的優勢及解算方法，介紹了應用CORS測量技術求解CGCS2000與洛陽石化獨立坐標間轉換參數的方法及過程，探討CORS測量技術在城市測量中的應用。CORS測量技術是全球衛星定位系統，是利用多基站網絡RTK技術創建的連續運行（衛星定位服務）參考站。它是由地面參考站網、數據處理與控制中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、移動用戶系統五個部分組成，各地面基站與控制監測中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。它是高新技術多方位、深度結晶的產物，它可以讓流動站在其覆蓋的區域作業更方便！與常規RTK技術相比非常顯著地提高了工作效率和觀測精度,使得基礎測繪、房產測繪及地籍測量變得方便、快速、可信。

一、CORS測量技術優勢

CORS系統相比較于常規RTK測繪來說，最大的優勢就是它的精度分布均勻。在使用常規RTK進行作業時，用戶必須自己架設參考站，通過電臺發射數據信號才能正常工作，由于受到參考站和流動站受到距離限制，一般我們認為15km左右，測量精度就會隨著距離的增大而變低。而CORS方式的RTK作業，不需要用戶再架設基準站，它是通過一定的數學算法對分布在一定區域內的多臺基準站的坐標和實時觀測的數據進行系統綜合誤差改正建模，盡可能地消除系統綜合誤差，觀測精度不受距離限制，不會因距離遠導致測量精度變低。

在過去進行常規RTK測量時，架設基準站要選擇在開闊安全的地方，遠離大型障礙物及干擾源。需要架設電臺和天線，配置各種參數，輸入已知坐標等，然后啟動基準站及電臺，完成數據鏈連接，衛星搜索與鎖定，一切就緒后才能數據采集。而CORS系統是連續運行的，所以在野外進行作業時，無需架設基準站等設備，只要一臺流動站，一次性設置好連接CORS網絡的參數，輸入賬號及密碼便可開始測量。所以兩者相比較，運用CORS系統能夠節省大量的人力物力，降低生產成本。

二、技術方法

第1種方法是“靜態觀測”，該方法是在該工區周圍均勻選取4個以上已知的控制點，架設好儀器同步觀測至少1個小時。觀測完把原始數據拷給內業，用LGO7.01軟件進行基線處理，無約束平差，求得各點的CGCS2000坐標。然后建立另一個項目，這時需要知道獨立坐標系的橢球參數、北平移量和東平移量、中央子午線，建立地方坐標系。通過“基準轉換”求得一套參數，約束平差計算出未知點坐標。第2種方法是“點校正”，（1）打開TGO,新建項目，坐標系選擇CGCS2000，在工具欄中選擇“測量—GPS點校正”，出現“GPS點校正”對話框，單擊“點列表(L)”，彈出“點列表”對話框，用鼠標單擊控制網圖中任一控制點，則該點的點名及坐標就出現在“GPS點”相應的框內，這時，在“網格點”的“數值”框內輸入與此對應的地方控制點坐標，依次輸入網中所有控制點坐標后，單擊“確認”，返回到“GPS點校正”對話框。（2）在“GPS點校正”對話框中，選擇“基準轉換”選擇三參數或七參數，或選擇垂直平差計算GPS點的正常高)，單擊“計算(C)”。（3）在“點校正”對話框中，單擊“報告(R)”，查看轉換參數以及相關殘差精度。然后，單擊“確認”返回。（4）選擇“報告(R)／附加報告(A)”，出現“附加報告”列表框，選擇“點”，單擊“確認”，由瀏覽器打開“點”坐標報告，報告中包括所有點的地方獨立坐標系坐標成果。

三、工程實例

1.項目概述

洛陽石化介于東經112.57~112.60，北緯34.90~34.92 之間。是中國石油化工集團公司下屬一家從事石油煉制及乙烯、芳烴等烴類及衍生物生產加工為主的特大型石油化工企業。面對日益嚴重環保壓力，集團公司下定決心堅決整治環境污染事件，煉化企業污（雨）水管線是企業向外排放的重要通道，極易引發環境事件，為了健全完善安全規范及相關標準。公司組織力量加快開展污（雨）水管線普查工作，全面盡快摸清管線底數，形成污（雨）水管網“一張圖”，建立污（雨）水管道數據信息和事故數據庫，全面監測管線排放指標數據。2021年4月測繪地理信息中心承擔中石化洛陽石化公司污（雨）水管網系統管線勘測項目的管線探測與數據采集任務。但是該廠區規劃、測量采用獨立坐標系。為了滿足智能化管線探測最終CGCS2000坐標成果的需要，求出本地區RTK的轉換參數意義重大。

2.解算檢核

從洛陽石化檔案信息中心搜集到廠區坐標系控制點成果，選取均勻分布洛陽石化廠區的7個起算點,高程為四等1956黃海高程。見表1：

表1 起算點高程表

使用千尋CORS系統測量7個控制點的CGCS2000成果見表2：使用TGO軟件進行“點校正”。勾選“基準轉換-七參數”，校正完后最大水平殘差為±0.011m，最大垂直殘差±0.016m，獲取CGCS2000坐標系到廠區獨立坐標系轉換七參數。

表2 起算點CGCS2000成果表

選取未參與計算的5個起算點（GP03、GP25、GP27、GP28、GP34）進行檢核精度。首先用所求參數對上面5個點進行坐標轉換求取CGCS2000成果，然后用CORS測量出CGCS2000成果，兩者進行比較。檢核點與已知點的比較 ：縱向較差：-0.010～0.011m，橫向較差：-0.016～0.012m，高程較差：-0.010～0.010m。這一結果說明，我們所求的轉換參數是可靠的，為今后在該測區進行相關測繪活動，提供可靠的起算資料。

表3 成果對比表

四、結語

(1)我們在實例解算中這些點都在廠區內離大型煉化裝置較近，車輛來往頻繁，對觀測效果影響大。并且做靜態觀測需要消耗大量時間及人力物力。而相對于CORS測量，單人就可以操作，并且大大地縮短觀測時間，提高了工作效率。(2)求得CGCS2000坐標與廠區坐標的轉換參數，可以方便在該區域進行的RTK測量活動，不受起始點和地形的限制，及周圍環境的影響，克服了許多常規儀器測量和靜態控制觀測帶來的不利因素。(3)在數據處理時，應剔除殘差大的已知點。在該測區我們選擇7個控制點，是由于存在不合理的點，造成殘差過大，降低實時觀測數據的精度。因此在選擇已知控制點時，應該在測區內及周邊均勻多選幾個點，這樣可以保證轉換參數的可靠性。(4)本次轉換參數確定后，經過大量實測數據的檢驗，進一步證實了該轉換參數的可靠性，為該廠區今后的測繪工作提供了很大的方便。