王延國(guó)，孫善一，常屹冉，劉 洋

（1.安徽理工大學(xué) 測(cè)繪學(xué)院，安徽 淮南232001；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球物理與空間信息學(xué)院，湖北 武漢430074；3.吉林師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，吉林 四平136000）

0 引 言

為礦井安全開展建筑物下、水體下、鐵路下等三下采煤工作，安全、合理地留設(shè)保護(hù)煤柱、解放壓煤量、節(jié)約煤炭資源，從而進(jìn)一步恢復(fù)與重建礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，煤礦測(cè)量規(guī)程規(guī)定［3]，對(duì)于首采面必須建立地表移動(dòng)觀測(cè)站，以掌握由于采動(dòng)而引起的地表移動(dòng)變形特征與規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)及研究重復(fù)采動(dòng)時(shí)的地表移動(dòng)變形規(guī)律提供基礎(chǔ)資料?，F(xiàn)已在淮南A礦區(qū)建立首采面的地表移動(dòng)觀測(cè)站，欲通過數(shù)據(jù)采集，分析處理獲得可靠的地表移動(dòng)變形參數(shù)，為下一步的生產(chǎn)決策服務(wù)。

地表移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)采集工作主要分兩部分：一是垂直方向位移測(cè)量，由于地表移動(dòng)變形規(guī)律對(duì)高程變化量及精度要求較高，從目前國(guó)內(nèi)高程測(cè)量方法精度來看，幾何水準(zhǔn)測(cè)量仍然保持其較高的精度，其測(cè)量方法為高精度高程測(cè)量工作所采用。主要探討地表水平位置移動(dòng)數(shù)據(jù)采集方法，即簡(jiǎn)易CORS模式作業(yè)方式［4]。這種作業(yè)方式與以往GPS動(dòng)態(tài)作業(yè)方式（RTK）相比，因其參數(shù)是由多個(gè)分布合理的大區(qū)域高等級(jí)控制點(diǎn)解算而來，精度相對(duì)要高。優(yōu)點(diǎn)在于在保證精度的基礎(chǔ)上，因其系統(tǒng)建設(shè)成本低，作業(yè)模式簡(jiǎn)單，經(jīng)過多個(gè)礦區(qū)實(shí)驗(yàn)論證后，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 CORS基準(zhǔn)站建立及系統(tǒng)布網(wǎng)情況

1.1 基準(zhǔn)站建立

基準(zhǔn)站位置一般選在四周比較開闊，無信號(hào)干擾，且便于維護(hù)的地方。A礦區(qū)的CORS系統(tǒng)建設(shè)既要滿足其精度要求，而且還要節(jié)約成本。選擇礦區(qū)辦公樓頂，該處空曠，無信號(hào)干擾，地勢(shì)優(yōu)越?；鶞?zhǔn)站是帶有強(qiáng)制對(duì)中裝置的水泥墩（如圖1所示）。

圖1 基準(zhǔn)站

1.2 CORS系統(tǒng)布網(wǎng)及觀測(cè)情況

1.2.1 GPS靜態(tài)作業(yè)觀測(cè)要求

系統(tǒng)布網(wǎng)及觀測(cè)工作是GPS測(cè)量的非常重要外業(yè)工作，在觀測(cè)工作開始前，需要仔細(xì)擬定觀測(cè)計(jì)劃，對(duì)于順利完成觀測(cè)任務(wù)，保障測(cè)量成果的精度，是極為重要的。擬定觀測(cè)計(jì)劃的依據(jù)主要是：GPS網(wǎng)的規(guī)模大小情況，精度的要求，GPS衛(wèi)星星座分布，GPS接收機(jī)數(shù)量，測(cè)區(qū)地形及交通運(yùn)輸狀況等［5]。

觀測(cè)工作主要包括：GPS接收機(jī)安置，觀測(cè)作業(yè)，觀測(cè)記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)定等。

慢性胰腺炎(CP)是臨床常見的胰腺疾病，疼痛為其主要且突出的臨床表現(xiàn)，是不少患者就診的首發(fā)癥狀，也是患者反復(fù)住院治療的最常見原因。目前關(guān)于CP疼痛的機(jī)制及治療較多。本文就CP腹痛機(jī)制及治療做一綜述。

1）采用靜態(tài)相對(duì)定位模式進(jìn)行GSP網(wǎng)同步觀測(cè)時(shí)，技術(shù)要求如下：

①衛(wèi)星截止高度角≧15°；有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)≧4；觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)≧120min；數(shù)據(jù)采樣間隔5s；PDOP≦6.

2）在靜態(tài)觀測(cè)過程中，具體作業(yè)要求

①天線高測(cè)量，需要每時(shí)段在測(cè)前和測(cè)后各自測(cè)量一次（量取至mm位）。每次須從天線的不同部位各量取三次，互差不得超過3mm.取前后兩次測(cè)量均值作為天線高終值。

②儀器正常工作后，應(yīng)及時(shí)逐項(xiàng)填寫測(cè)量手簿中各項(xiàng)內(nèi)容。如年月日，測(cè)站名，站時(shí)段號(hào)、接收機(jī)類型等信息。

③觀測(cè)過程中不應(yīng)在接收機(jī)旁使用手機(jī)、對(duì)講機(jī)、收音機(jī)等無線電設(shè)備，必要時(shí)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離使用。

④觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，以確保觀測(cè)數(shù)據(jù)不丟失。

1.2.2 CORS系統(tǒng)D級(jí)控制網(wǎng)（如圖2）布網(wǎng)情況

圖2 GPS控制網(wǎng)

系統(tǒng)基準(zhǔn)控制網(wǎng)采用GPS定位技術(shù)按D級(jí)要求進(jìn)行，采用GPS技術(shù)建立基準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)布設(shè)成分布均勻，結(jié)構(gòu)合理的網(wǎng)行。經(jīng)實(shí)地考察分析，選擇附近區(qū)域蘇莊西（SZHX）、平峨山（PESH）、南圩子（PY5）、潘二礦（PEK）等高等級(jí)控制點(diǎn)，其中蘇莊西（SZHX）、平峨山（PESH）為國(guó)家Ⅲ等控制點(diǎn)，其他則為礦區(qū)較高等級(jí)控制點(diǎn)。在施測(cè)過程中，高等級(jí)控制點(diǎn)應(yīng)與礦區(qū)內(nèi)地表移動(dòng)觀測(cè)站控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，以便在日常觀測(cè)時(shí)使用。

2 GPS基準(zhǔn)網(wǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1 基線向量解算精度分析

GPS基準(zhǔn)網(wǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)主要從控制網(wǎng)流程圖（圖3）中各環(huán)節(jié)因素精度進(jìn)行評(píng)定。

圖3 GPS控制網(wǎng)流程圖

基線解算時(shí)應(yīng)首先采用雙差相位觀測(cè)值多站、多時(shí)段自動(dòng)處理方法進(jìn)行，采用的數(shù)據(jù)類型為L(zhǎng)1／L2偽距與載波相位。通過對(duì)基線向量的殘差分析及解算精度分析，若自動(dòng)處理方式的成果較差，則對(duì)較差的基線向量利用數(shù)據(jù)開窗處理技術(shù)，并采取截取合適的時(shí)間段、選取合適的衛(wèi)星截止高度角和刪除有關(guān)衛(wèi)星等措施進(jìn)行人工處理，直到基線向量解算結(jié)果合乎要求。

從表1中可以看出，該GPS連接測(cè)量控制網(wǎng)的最大點(diǎn)位中誤差不超過1.0cm，平均約為0.5 cm，達(dá)到相應(yīng)等級(jí)GPS網(wǎng)的要求。

表2中列出了采用抗差估計(jì)（RS估計(jì)）時(shí)，A礦地表移動(dòng)觀測(cè)站GPS控制網(wǎng)的基線向量中誤差統(tǒng)計(jì)信息。

表1 GPS控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)表

表2 GPS控制網(wǎng)基線向量中誤差統(tǒng)計(jì)表

從表2中可以看到，GPS經(jīng)空間無約束平差后，基線向量中誤差均勻，均在0.5cm以內(nèi)。

在組成GPS控制網(wǎng)的135條基線向量（含重復(fù)基線和同步基線）中，平均邊長(zhǎng)13 979.350 4m，最長(zhǎng)邊（SZHX～PY5）為16 745.062 7m，最短邊（PB01～PBCS01）為1 440.874 9m，最長(zhǎng)邊和最短邊的邊長(zhǎng)中誤差為別為2.1mm和2.4mm，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差分別為1／7 151 000和1／601 000，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差均可滿足建立平面控制網(wǎng)的要求［6]。

2.2 GPS網(wǎng)空間平差成果的換算和投影

A礦地表移動(dòng)觀測(cè)站GPS控制網(wǎng)經(jīng)空間無約束平差后，投影到高斯平面上的平面點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)信息列入表3中。

表3 GPS網(wǎng)無約束平差投影到高斯平面上的點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)表

從表3可以看出，GPS控制網(wǎng)經(jīng)過坐標(biāo)換算和投影后，仍然保留了其高精度的特點(diǎn)，且點(diǎn)位精度均勻，這就為GSP網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換提供了可靠的數(shù)據(jù)源。

2.3 GPS網(wǎng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

GPS網(wǎng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，通常是采用坐標(biāo)聯(lián)測(cè)來實(shí)現(xiàn)。所謂坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，即采用GPS定位技術(shù)，重測(cè)部分地面網(wǎng)中的高等級(jí)國(guó)家控制點(diǎn)。A礦區(qū)GPS控制網(wǎng)測(cè)量中，有四個(gè)坐標(biāo)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，即PESH（平峨山）、SZHX（蘇莊西）、PEK（潘二礦）、和PY5（南圩子）。這四個(gè)聯(lián)測(cè)點(diǎn)具有BJ－54坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

表4 GPS網(wǎng)在BJ－54坐標(biāo)系下的點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)表

從表4中可以看出GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換到BJ－54坐標(biāo)系下后，在高斯平面上的最大點(diǎn)位誤差約為3.1 cm，平均約為2.5cm.可見GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換后的平面點(diǎn)位精度能夠滿足相應(yīng)等級(jí)的精度要求。

3 CORS參數(shù)計(jì)算及實(shí)地應(yīng)用

3.1 參數(shù)解算

CORS控制基準(zhǔn)網(wǎng)實(shí)測(cè)完畢，對(duì)于CORS參數(shù)的計(jì)算求取是非常重要的一項(xiàng)工作，它關(guān)系到今后日常觀測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性，同時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度影響至關(guān)重要。

CORS系統(tǒng)是基于 WGS－84坐標(biāo)系建立起來的，通常利用CORS基準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)控制點(diǎn)的 WGS－84坐標(biāo)與BJ－54下的坐標(biāo)構(gòu)成觀測(cè)方程，按照最小二乘法解出布爾莎七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)。有了這些參數(shù)，就可將待測(cè)未知點(diǎn)進(jìn)行換算，得出BJ－54坐標(biāo)或其他當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，如表5所示。

表5 布爾莎參數(shù)解算控制點(diǎn)列表

基于以上控制點(diǎn)坐標(biāo)，選用中海達(dá)HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包對(duì)參數(shù)進(jìn)行解算，轉(zhuǎn)換時(shí)務(wù)必注意當(dāng)?shù)刂醒胱游缇€經(jīng)度、投影帶及選用的橢球等信息，經(jīng)解算，得出以下參數(shù)，見表6.

表6 布爾莎七參數(shù)

3.2 應(yīng)用

采用中海達(dá)公司GPS設(shè)備，在施測(cè)前，需對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)置，包括選擇合適的橢球、坐標(biāo)系統(tǒng)，輸入基準(zhǔn)站位置及解算出的布爾莎參數(shù)等，其中基站位置是通過前期GPS控制網(wǎng)平差解得，最好輸入基準(zhǔn)站大地坐標(biāo)?；驹O(shè)置完成后則需要對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置步驟比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵需保持電文差分格式與基準(zhǔn)站設(shè)置一致?；鶞?zhǔn)站與流動(dòng)站是通過移動(dòng)通訊方式進(jìn)行連接，只需在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站GPS接收機(jī)上安裝上GIM卡即可，這樣就能保證流動(dòng)站接受衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，也在時(shí)時(shí)接受基準(zhǔn)站發(fā)來的差分信號(hào)。當(dāng)參數(shù)設(shè)置完成后，隨即選取礦區(qū)周圍分部比較均勻的4個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后與真值進(jìn)行比較，如表7所示。

表7 實(shí)測(cè)坐標(biāo)差值及精度分析表

由表7可以得出，最大坐標(biāo)差值均不超過1.5 cm，平均坐標(biāo)差值為1.15cm，所測(cè)坐標(biāo)在X及Y方向上的中誤差不超過1.4cm，具有較高精度。

4 結(jié) 論

通過簡(jiǎn)易CORS系統(tǒng)的建立及實(shí)踐應(yīng)用，此操作模式能保證其具有較高的精度，滿足相應(yīng)等級(jí)的作業(yè)要求。其最大優(yōu)點(diǎn)在于，操作簡(jiǎn)單，能極大的節(jié)約建造CORS系統(tǒng)成本及測(cè)繪成本，特別適合中小測(cè)繪公司及中短周期測(cè)量采用［7]。不足之處在于，在此種作業(yè)模式下，還未對(duì)高程擬合功能進(jìn)行加載，不過相應(yīng)的模型建立及高程擬合參數(shù)解算工作已經(jīng)完成，在經(jīng)過試驗(yàn)后，將對(duì)此簡(jiǎn)易CORS系統(tǒng)功能進(jìn)行完善。

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