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        CORS在山東沂源儒林河初設(shè)中的應(yīng)用及思考

        2013-09-11 07:51:48崔居峰
        中國水利 2013年14期
        關(guān)鍵詞:儒林流動(dòng)站電離層

        崔居峰,張 盼,謝 振

        (山東省淄博市水利勘測設(shè)計(jì)院,255020,淄博)

        一、問題的提出

        山東省“衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)(CORS)”是全省范圍內(nèi)基于網(wǎng)絡(luò)通信條件下的大區(qū)域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)定位參考站系統(tǒng)。各參考站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測,通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)將觀測數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心,系統(tǒng)控制中心首先對各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析,然后對整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算,實(shí)時(shí)估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng) (電離層、對流層、衛(wèi)星軌道誤差)獲得本區(qū)域的誤差改正模型。通過無線電傳輸設(shè)備把改正數(shù)據(jù)傳給流動(dòng)站,根據(jù)相對定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算,并顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測量精度。山東省CORS擁有101個(gè)永久性參考站,其中淄博市轄區(qū)內(nèi)有12個(gè),包括張店區(qū)1個(gè)、桓臺(tái)縣1個(gè)、臨淄區(qū)2個(gè)、周村區(qū)1個(gè)、博山區(qū)1個(gè)、沂源縣4個(gè)、高青縣2個(gè),各參考站均勻分布,經(jīng)過一年的實(shí)際應(yīng)用,能夠在全市范圍內(nèi)滿足水利工程測量要求。

        二、CORS在儒林河工程中的應(yīng)用

        山東省CORS設(shè)計(jì)精度為:平面3 cm,高程5 cm;系統(tǒng)檢測后的結(jié)論為:平面精度優(yōu)于2 cm,高程精度優(yōu)于3 cm,符合我國《水利水電工程測量規(guī)范》1∶1 000 及 1∶2 000 比例尺測圖的要求。其利用上,一方面,外業(yè)采集數(shù)據(jù)僅需要一臺(tái)流動(dòng)站工作即可,節(jié)約了人力物力;另一方面,用戶不需要布設(shè)控制網(wǎng),開機(jī)即可采集數(shù)據(jù),可以節(jié)約大量的時(shí)間,測量誤差也在可控范圍之內(nèi)且誤差分布均勻,不存在誤差積累。但是在水利工程應(yīng)用中,測區(qū)地貌復(fù)雜,需要采集大量的數(shù)據(jù)點(diǎn),當(dāng)河道范圍內(nèi)樹林遮擋嚴(yán)重、電離層活動(dòng)活躍時(shí),CORS系統(tǒng)難以全面應(yīng)用于水利工程測量。

        經(jīng)過長期的全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量(RTK)與 CORS作業(yè)情況統(tǒng)計(jì),得到表1數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示,RTK測量精度穩(wěn)定,求解固定解所需時(shí)間短;CORS受環(huán)境影響大,且對電離層活動(dòng)敏感 (儒林河測量期間上午作業(yè)時(shí)段稍有遮擋便無法求得固定解)。

        儒林河項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)涉及河道長度7 km,河道范圍內(nèi)樹林茂密,兩岸多為村莊,建筑物、公共設(shè)施數(shù)量多,在工期一定的情況下,CORS無法按期完成任務(wù)。如果采用RTK或者全站儀測量的方式,則需要布設(shè)控制網(wǎng),求解測區(qū)內(nèi)的參數(shù)和布設(shè)圖根點(diǎn),而設(shè)計(jì)院資料室所存現(xiàn)有控制點(diǎn)資料不足以滿足儒林河布控的數(shù)量,向國土部門購買控制點(diǎn)則需要一定的審批時(shí)間,勢必延誤工期。

        本工程最終采用了使用CORS單點(diǎn)多歷元測量的方法布設(shè)控制點(diǎn),在觀測條件好的部位布設(shè)控制點(diǎn),利用CORS每個(gè)控制點(diǎn)連續(xù)觀測20 min,得到E級GPS網(wǎng),并同期觀測資料室所存控制點(diǎn)作為校核。經(jīng)校核,該方法完全符合規(guī)范精度要求。

        通過試驗(yàn),CORS測量控制點(diǎn)精度在連續(xù)觀測10~15 min時(shí)誤差得到很好的收斂。圖 1為 D11、D1、xh-1三個(gè)點(diǎn)的收斂曲線圖。

        使用CORS布設(shè)的控制點(diǎn)求解測區(qū)范圍的參數(shù),各項(xiàng)指標(biāo)均滿足RTK技術(shù)規(guī)范要求,利用CORS布設(shè)的控制點(diǎn)完全可以用來求解RTK測量所需的參數(shù),合格率達(dá)到95%。

        三、思 考

        ①儒林河測量中未能全程采用CORS采集數(shù)據(jù),但是通過CORS布設(shè)控制點(diǎn)、RTK求解參數(shù)、檢核碎部點(diǎn)的方法,可使工程縮短傳統(tǒng)方式布設(shè)控制點(diǎn)所占用的工期,為工程爭取了近一周的工期時(shí)間。

        ②雖然利用CORS解決了控制點(diǎn)問題,但是并沒有從根本上讓CORS用戶免除布設(shè)控制點(diǎn)。究其根本,因?yàn)镃ORS解算中需要綜合考慮各參考站的電離層誤差。本工程測量時(shí)間為2012年4月,根據(jù)電離層TEC報(bào)告顯示, 測量期間 2:00—13:00為電離層活躍時(shí)間段,電離層的影響由于距離增大而增強(qiáng),造成多個(gè)長距離的參考站與移動(dòng)站解算時(shí)電離層誤差不能很好地抵消,求得固定解的時(shí)間就會(huì)增加,甚至難以求得固定解。而RTK測量中,對遮擋的敏感程度沒有CORS高,基準(zhǔn)站和流動(dòng)站是1+1的關(guān)系,電離層誤差能夠在差分解算中得到很好的抵消,所以在有遮擋的條件下也能求得固定解。

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        ③綜合CORS與RTK各自的優(yōu)缺點(diǎn),要解決電離層誤差問題,一方面要通過電離層誤差模型計(jì)算,另一方面要通過差分解算,CORS必將在這方面有大的發(fā)展,將各參考站聯(lián)合解算與碎部測量使用單基站解算結(jié)合起來,既能保證測量精度,又能提高數(shù)據(jù)采集速度和對環(huán)境的抗干擾能力。解決這個(gè)問題,CORS用戶可以真正免于布設(shè)控制點(diǎn),全程利用CORS采集數(shù)據(jù),在不減慢碎部點(diǎn)采集速度的情況下,將控制網(wǎng)布設(shè)的時(shí)間縮短為零,那么,CORS就能在水利工程中替代傳統(tǒng)的RTK測量方式,從而進(jìn)一步節(jié)約人力物力和縮短工期,提高測繪信息技術(shù)對突發(fā)水利事件如防汛減災(zāi)方面的應(yīng)對能力,在水利工程建設(shè)中發(fā)揮更重要的作用。

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