張?jiān)平?/p>

(菏澤市測繪研究院，山東菏澤 274000)

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(Continuously Operating Reference System，簡稱CORS)是空間數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它能夠向用戶提供包括實(shí)時(shí)和事后在內(nèi)的精密定位服務(wù)，滿足各領(lǐng)域?qū)ξ恢?、時(shí)間等信息實(shí)時(shí)獲取的要求。利用CORS系統(tǒng)在測量地形圖中，可以大大提高測繪速度與效率，降低測繪勞動(dòng)強(qiáng)度和成本，省去測量標(biāo)志保護(hù)與修復(fù)的費(fèi)用，經(jīng)驗(yàn)表明CORS系統(tǒng)能夠快速、高效提供測量成果，保證用戶使用的同時(shí)，還能節(jié)省各項(xiàng)測繪工程實(shí)施過程中約30% 的控制測量費(fèi)用。

1 CORS系統(tǒng)的組成

1.1 CORS的概念

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)(LAN/WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過檢驗(yàn)的不同類型的GPS觀測值(載波相位，偽距)，各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。

1.2 CORS的構(gòu)成

CORS主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成:系統(tǒng)控制中心、衛(wèi)星跟蹤基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)通訊和用戶部分。

1.3 CORS的工作流程(圖1)

圖1 CORS的工作流程圖

2 全解析測量

2.1 平面控制測量

采用CORS系統(tǒng)可以直接測量圖根點(diǎn)的平面坐標(biāo)，不需要按照以往的控制測量進(jìn)行逐級布設(shè)。使用雙頻的GPS儀器，通過手簿藍(lán)牙連接手機(jī)上網(wǎng)接收CORS系統(tǒng)的信號直接測量平面坐標(biāo)。通過兩次獨(dú)立觀測，兩次獨(dú)立觀測時(shí)間間隔必須大于20 min，并且要求兩次觀測的平面坐標(biāo)互差小于3 cm，否則就要追加觀測時(shí)段。兩次互差小于限差后取其平均值作為該點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

2.2 高程控制測量

采用CORS系統(tǒng)直接測量出圖根點(diǎn)的WGS－84坐標(biāo)和大地高，要求兩次獨(dú)立觀測的大地高限差小于6 cm，將測量出的數(shù)據(jù)整理好，利用該地區(qū)的精化大地水準(zhǔn)面模型程序通過大地高和WGS－84坐標(biāo)將該點(diǎn)的正常高求出，取兩次正常高的平均值作為該點(diǎn)的最后高程值。

2.3 地形圖測量

控制測量完畢以后，采用全站儀外業(yè)進(jìn)行碎部點(diǎn)測量，采集地形、地物要素依據(jù)國家規(guī)范、圖式的要求進(jìn)行，外業(yè)采集完畢以后，內(nèi)業(yè)通過控制點(diǎn)坐標(biāo)將外業(yè)采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)文件，利用數(shù)據(jù)成圖軟件將坐標(biāo)文件展繪到計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯成圖。

3 地形圖精度檢測方案

利用CORS系統(tǒng)完成1∶500地形圖測量以后，必須對地形圖進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，以確保用戶能放心使用。有效的檢測方法是衡量通過CORS系統(tǒng)測量地形圖精度的必要條件。主要目的是評價(jià)CORS系統(tǒng)定位精度、覆蓋范圍等是否達(dá)到地形圖精度指標(biāo)。由于CORS系統(tǒng)測量雖然采用兩次獨(dú)立觀測來增加多余觀測量，但仍然有不確定性(外界干擾源)，所以檢測基本思路為:靜態(tài)檢測動(dòng)態(tài)、水準(zhǔn)檢測似大地水準(zhǔn)面。

3.1 對圖根點(diǎn)進(jìn)行檢測

選擇地形圖范圍內(nèi)原有的A、B、C級點(diǎn)作為靜態(tài)觀測的起算點(diǎn)，均勻的抽查地形圖范圍內(nèi)的圖根點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)測量，測量時(shí)間不少于30 min，將測量的坐標(biāo)與利用CORS測量的動(dòng)態(tài)圖根點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)精度。

3.2 對地形圖進(jìn)行相對精度檢測

將地形圖回放成紙圖，到外業(yè)用鋼尺進(jìn)行實(shí)地丈量地物之間的長度，要求每幅圖均勻量取邊長25條以上。然后再與內(nèi)業(yè)由圖上量取的距離進(jìn)行比較，得出每幅圖的相對精度。

3.3 對地形圖進(jìn)行絕對精度檢測

利用全站儀和靜態(tài)測量后的圖根點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行地形、地物要素采集，將測得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，與通過CASS等軟件處理后獲得的內(nèi)業(yè)地形圖地形、地物點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較，求得每幅圖的絕對精度。

3.4 相鄰CORS系統(tǒng)互相檢測

我國現(xiàn)在大部分地級市都已經(jīng)建成或者正在籌建本市地區(qū)內(nèi)CORS系統(tǒng)，也給我們提出了一個(gè)更好的檢測方法，就是互相之間的檢測。具體操作就是利用兩個(gè)市區(qū)CORS系統(tǒng)同時(shí)測定一個(gè)點(diǎn)，得出該點(diǎn)的坐標(biāo)成果，進(jìn)行互相比較。

3.5 利用原有二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程精度檢測

利用測區(qū)內(nèi)已有的二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)，對圖根點(diǎn)、道路上高程以及明顯地形高程點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量來檢測地形圖內(nèi)的高程點(diǎn)精度。

4 應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)在以2009年11月建成并投入生產(chǎn)運(yùn)行的山東省菏澤市CORS系統(tǒng)(菏澤市測繪院構(gòu)建)，并于2009年12月～2010年3月利用該系統(tǒng)進(jìn)行全市13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的1∶500地形圖測量，總面積大約60 km2來說明上述檢測方法以及得出的利用該CORS系統(tǒng)所測量的地形圖的精度。

4.1 菏澤市CORS系統(tǒng)說明

菏澤市測繪院自行投資50萬元建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(HZCORS)，建立了1個(gè)GNSS永久性參考站和一個(gè)系統(tǒng)管理中心。該GNSS永久性參考站建在菏澤市測繪院辦公樓樓頂，可實(shí)現(xiàn)對全市覆蓋，距參考站最遠(yuǎn)的距離不超過60 km。

4.2 所使用的儀器和平差軟件

儀器:雙頻GPS儀器6臺;自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀2臺。

軟件:Trimble公司的 TGO軟件;Microsoft Office Excel軟件;清華山維控制測量平差軟件。

4.3 對圖根點(diǎn)進(jìn)行測量

2009年10月，菏澤市測繪院在菏澤市在原有C級網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了D級網(wǎng)的布設(shè)、測量，共布設(shè)32個(gè)D級點(diǎn)，要求每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少3個(gè)D級點(diǎn)，并且對每個(gè)D級點(diǎn)進(jìn)行了三、四等水準(zhǔn)測量。此次對圖根點(diǎn)檢測就是在D級點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。2010年3月，在每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)選取兩個(gè)D級點(diǎn)作為首級控制點(diǎn)，在每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均勻選取4個(gè)圖根點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)測量，要求測量時(shí)間不少于30 min，高度角為15°，采樣間隔 5 s，共測量了52個(gè)圖根點(diǎn)。其平面精度統(tǒng)計(jì)如表1所示。

地形圖平面精度統(tǒng)計(jì)表 表1

從表1各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖根點(diǎn)的精度來看，利用CORS系統(tǒng)測量圖根點(diǎn)完全滿足1∶500地形圖測量的要求，滿足國家規(guī)范的要求。

4.4 對地形圖進(jìn)行相對精度檢測

根據(jù)菏澤市各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積的大小，按照每平方千米抽查10%的比例進(jìn)行檢測。我們將隨機(jī)抽查的電子圖進(jìn)行回放成紙圖到外業(yè)丈量邊長，要求每幅圖至少均勻量取邊長25個(gè)。先對每幅圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)精度，最后按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

地形圖相對精度檢測統(tǒng)計(jì)表 表2

從表2可以看出13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的相對精度檢查完全符合國家規(guī)范的要求，滿足地形圖的測量精度。

4.5 對地形圖進(jìn)行絕對精度檢查

對13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖根點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)檢查的時(shí)候，我們另外在每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)也用了同樣的方法布設(shè)了幾個(gè)圖根點(diǎn)用于絕對精度檢測。在新布設(shè)的圖根點(diǎn)上設(shè)站，利用全站儀采集地物點(diǎn)的坐標(biāo)，然后進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理進(jìn)行坐標(biāo)比較，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)如表3所示。

地形圖絕對精度檢測統(tǒng)計(jì)表 表3

從表3精度統(tǒng)計(jì)表可以看出地形圖的精度完全符合國家規(guī)范的地形圖精度規(guī)定。

4.6 相鄰CORS系統(tǒng)的檢測

利用SDCORS系統(tǒng)對這三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的圖根點(diǎn)進(jìn)行了檢測，其檢測結(jié)果如表4所示。

相鄰CORS系統(tǒng)檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表4

從表4可以看出通過相鄰系統(tǒng)的檢測，精度指標(biāo)非常理想。

高程精度檢測統(tǒng)計(jì)表 表5

4.7 高程精度檢測

利用原有的二等、三等水準(zhǔn)點(diǎn)或者新埋設(shè)的D級點(diǎn)的三等水準(zhǔn)高程作為水準(zhǔn)附和路線的起算點(diǎn)，在每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)測量一條四等水準(zhǔn)附和路線，在這條水準(zhǔn)路線聯(lián)測地形圖中的一些圖根點(diǎn)和高程點(diǎn)。將這些點(diǎn)的高程與大地精化水準(zhǔn)面所求得的高程進(jìn)行比較，得出地形圖的高程精度。其結(jié)果如表5所示。

通過圖根點(diǎn)的高程檢測，得出高程精度符合地形圖所規(guī)定的要求。

5 結(jié)論

在社會(huì)迅速發(fā)展的今天，建立數(shù)字城市是大勢所趨。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，CORS系統(tǒng)已經(jīng)逐步在各個(gè)地市興建并利用到基礎(chǔ)測繪當(dāng)中，那么通過CORS系統(tǒng)所取得的地形圖精度如何、用戶是否能放心使用就成為使用部門最關(guān)心的問題。本文主要通過對CORS系統(tǒng)的組成、運(yùn)行流程進(jìn)行初步闡述，進(jìn)而通過多種檢驗(yàn)方案來檢測地形圖的精度。通過檢測結(jié)果可以看出利用CORS系統(tǒng)所測量的1∶500地形圖的精度滿足國家城市測量規(guī)范的要求，能夠?qū)窈蟪鞘械母鞣N比例尺地形圖、地籍圖測量提供控制基礎(chǔ)框架。

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