靳合波， 吳學超， 袁興明(.青島理工大學(臨沂) 工程管理系， 山東 臨沂 7400；.山東省國土測繪院， 山東 濟南 500；

3.山東工業(yè)職業(yè)學院 建筑與信息工程系， 山東 淄博 256414)

隨著GPS技術(shù)的飛速進步和應(yīng)用普及以及信息技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展，GPS在工程建設(shè)中的作用已越來越重要.利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS)已成為工程建設(shè)GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點之一[1-2].我國現(xiàn)行建立的CORS系統(tǒng)包括基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、、定位導航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個部分，各基準站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò).CORS系統(tǒng)在工程建設(shè)中具有布局靈活、費用低、精度高、效率快的特點，尤其是在高等學校測量教學和實習場地建設(shè)的應(yīng)用比較方便[3-4].

學校辦學歷史悠久，大部分基礎(chǔ)建筑建設(shè)已經(jīng)完成，學校建設(shè)之初所布設(shè)的校園控制點已經(jīng)大部分被破壞，即使保留完整的控制點隨著時間變化精度也發(fā)生了變化，并且當時的控制點都是利用全站儀獲取數(shù)據(jù)手工計算得到，精度難以利用到現(xiàn)在的工程建設(shè)和實習場地中.由于學校操場建設(shè)的年歲日舊，難以保證學生的體育課和課余時間的使用，亟需建設(shè)新型的操場.針對學校操場建設(shè)和校園實習場地，利用南方單基站CORS對全校進行了整體控制和原有控制點恢復.

利用南方單基站CORS對全校進行了整體控制，布設(shè)了23個控制點，并且同時利用GPS靜態(tài)定位獲取了原有控制點坐標.通過對GPS和CORS測量的坐標，對比分析得出南方單基站CORS獲取的坐標精度較高，能夠滿足校園工程建設(shè)和實習場地測量精度要求.

1 南方單基站CORS的發(fā)展和現(xiàn)狀

1.1 GPS RTK定位原理

GPS RTK測量系統(tǒng)至少包含兩臺GPS接收機，其中有一臺安置在基準站上，另外的接收機分別安置在不同的流動站上.基站站要安置在測區(qū)較高地方，而且要求觀測條件良好、周圍無遮擋物，在作業(yè)過程中實時向用戶流動站傳輸坐標解算參數(shù)[1,5]，具體工作原理圖如如圖1所示.

圖1 GPS RTK測量原理圖

1.2 GPS RTK定位分析

1.2.1 RTK測量主要技術(shù)要求

(1)定位中誤差相對于起算點來說不得超過±5cm；

(2)同一地區(qū)布設(shè)3個以上的RTK控制點；

(3)平面控制點應(yīng)嚴格進行外業(yè)校核，南方GPS接收機可以采用三點校正求取七參數(shù)方法和單點校正.

1.2.2 RTK測量誤差

GPS RTK在測量過程中受到衛(wèi)星信號、傳播路徑、與GPS基準站之間距離以及無線電傳輸信號強度等誤差影響.

1.3 CORS系統(tǒng)建立

由于GPS衛(wèi)星信號誤差來源，以及RTK在使用過程中需要的控制點數(shù)量等情況，導致定位測量過程中不僅影響了定位精度而且降低了工作效率.針對以上原因國家建立了一系列連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)簡稱CORS站.CORS站的建立提高了測量定位精度、節(jié)約了測量成本、提高了測量效率；可以對工程建設(shè)進行實時有效的監(jiān)測，能夠快速預測出工程變形；CORS站是未來城市發(fā)展建設(shè)信息化的重要組成部分，可以對城市空間信息由原來的空間位置提升到城市空間數(shù)字化[4-6].

1.4 南方單基站CORS系統(tǒng)

1.4.1 單基站CORS系統(tǒng)原理(圖2)

單基站CORS系統(tǒng)工作原理可以認為只有一個連續(xù)運行參考站.類似于GPS RTK測量過程的1+1或者1+n工作模式，唯一的區(qū)別就是CORS系統(tǒng)由一個連續(xù)運行的基準站代替了GPS RTK測量的基準站.連續(xù)運行基準站包含一個控制軟件和服務(wù)器，能夠?qū)崟r監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，以及同時提供網(wǎng)絡(luò)差分服務(wù)和用戶管理[7-8].

圖2 CORS系統(tǒng)的原理

1.4.2 CORS系統(tǒng)建設(shè)

基準站由觀測墩(圖3)和儀器室兩部分構(gòu)成.我校建設(shè)的南方單基站CORS系統(tǒng)觀測墩建立于2號樓樓頂，儀器室在屋頂下面的實驗室，能夠提供全天的電力供應(yīng)和網(wǎng)絡(luò)信號.

圖3 觀測墩

1.4.3 CORS系統(tǒng)連接

目前最常見的上網(wǎng)方式為ADSL，ADSL可以是專線方式(靜態(tài)地址)，虛擬撥號方式(動態(tài)地址).使用網(wǎng)絡(luò)又可分為ADSL直連internet和通過局域網(wǎng)連接internet.南方CORS服務(wù)器連接在局域網(wǎng)內(nèi)，需將SOUTH CORS的內(nèi)網(wǎng)IP 192.168.1.11影射到外網(wǎng)IP 121.33.243.70，即在路由器上要設(shè)置虛擬服務(wù)器影射192.168.1.11，這樣外網(wǎng)才可訪問SOUTH CORS[8].

2 學?？刂凭W(wǎng)復測

校園控制網(wǎng)的恢復測量工作主要是利用南方單基站CORS系統(tǒng)，對校園內(nèi)的控制點進行了詳細的測量.并且利用南方GPS靜態(tài)觀測處理的結(jié)果和GPS RTK測量的結(jié)果與CORS系統(tǒng)測量的結(jié)果對比分析，具體的觀測成果和分析結(jié)果如下.

2.1 GPS靜態(tài)坐標測量

選擇天氣晴朗的一天，利用4臺南方靈銳S86 GPS接收機對校園內(nèi)保存完整的控制點與城市控制點坐標聯(lián)測，得到原有控制點的坐標.獲取校園控制點在城市坐標下的三維坐標，依據(jù)全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程的要求，控制網(wǎng)最弱點點位中誤差和最弱邊相對中誤差均達到了GPS控制網(wǎng)的精度指標(表1).

2.2 GPS RTK坐標測量

南方GPS接收機設(shè)置成基準站和RTK移動站模式，根據(jù)校園GPS控制網(wǎng)，利用KZ1、 KZ5、KZ8三點求得坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，把WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成城市坐標.利用RTK對校園GPS原控制網(wǎng)中保存較完好的點逐一進行測量，實時保存每個測量數(shù)據(jù)，觀測完畢進行數(shù)據(jù)傳輸并且與GPS靜態(tài)結(jié)果對比分析分析(表2).

表1 保存完整控制點坐標

表2 GPS RTK測量成果與靜態(tài)測量分析結(jié)果

通過對GPS RTK測量的坐標與靜態(tài)測量的坐標分析，可以得出相對誤差最大25mm，最小6mm，平均誤差X方向20mm，Y方向誤差為17mm.

2.3 CORS系統(tǒng)坐標測量

利用南方CORS系統(tǒng)對校園內(nèi)布設(shè)的GPS控制網(wǎng)進行逐點觀測，并且保存觀測成果.觀測完畢進行數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理.南方CORS觀測成果分別與校園GPS靜態(tài)成果和GPS RTK測量結(jié)果進行比較.具體結(jié)果見表3和表4.

表3 南方CORS系統(tǒng)測量成果與靜態(tài)測量分析結(jié)果

表4 南方CORS系統(tǒng)測量成果與

通過對南方CORS系統(tǒng)測量的坐標與靜態(tài)測量的坐標分析，可以得出相對誤差最大22mm，最小12mm，平均誤差X方向16mm，Y方向誤差為17mm；與GPSRTK測量精度對比分析，由于所測的區(qū)域面積有限，兩種RTK測量精度基本一致.

南方GPS RTK和CORS系統(tǒng)兩套方案測量的部分控制點的坐標與靜態(tài)控制點坐標對比分析可以得出，坐標差值的相對誤差都較小，平面X方向坐標相對誤差均在25mm之內(nèi)，Y方向坐標相對誤差均在20mm之內(nèi).這一精度能夠滿足測繪及相關(guān)專業(yè)的導線測量、圖根控制和大比例尺數(shù)字化測圖的精度要求.

3 結(jié)論

(1)本文主要利用南方單基站CORS對校園GPS控制網(wǎng)內(nèi)的控制點進行測量作業(yè)，分析了兩種方案測量坐標的精度，以此來檢驗?zāi)戏絾位綜ORS系統(tǒng)的測量精度，穩(wěn)定性，可靠性.經(jīng)過檢驗結(jié)果可以得出南方單基站CORS系統(tǒng)穩(wěn)定，操作簡單，精度高，擴大了作業(yè)范圍，用來恢復校園內(nèi)的控制網(wǎng)節(jié)省了人力、物力和財力.

(2)通過對校園控制網(wǎng)進行了坐標復測可以得出，坐標相對誤差都在25mm之內(nèi)，新建控制網(wǎng)點的坐標精度完全滿足了校園測量實習和學校操場建設(shè)的精度要求.

(3)校園GPS控制網(wǎng)點在使用過程中由于基礎(chǔ)建設(shè)和人為原因，經(jīng)常導致點位破壞或者數(shù)量減少，可以利用南方單基站對校園內(nèi)點位坐標進行恢復或者重新改造校園控制網(wǎng).

[1] 劉經(jīng)南,劉暉.連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)—城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].武漢大學學報：信息科學版,2003(6):259-264.

[2] 楊光.基于CORS平臺的三維坐標在線轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].測繪通報,2008(11) :11-13.

[3] 陽力,呂超.CORS系統(tǒng)衛(wèi)星跟蹤基準站建設(shè)的探討[J].地理空間信息,2007(1):30-31.

[4] 周立民.建立CORS的必要性和意義[J].南方測繪報，2004,5(3):46-51.

[5] 汪偉,史廷雨,張志全.CORS系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展與展望[J].城市勘測，2010(3):44-47.

[6] 宋雅楠.CORS技術(shù)在公路工程中應(yīng)用前景展望[J].遼東學院學報，2010(6):116-118.

[7] 黨紅寇,李德明,張偉.CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用[J].淮海工學院學報，2011(12):31-33.

[8] 李菲,黃鄂.單基站CORS校園測量實習教學研究[J].科技咨詢,2012(24):22-23.