穆寧

CORS在工程測量中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

穆寧

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院勘測分院 安徽蚌埠 233000）

CORS的全稱為連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其本身具有較廣的覆蓋面、較強(qiáng)的實(shí)時性、較高的精度、低廉的成本和操作方便等一系列的優(yōu)勢。尤其是在具備網(wǎng)絡(luò)RTK測量功能之后，C0RS系統(tǒng)使得傳統(tǒng)測量作業(yè)的模式得以轉(zhuǎn)變，有效地促進(jìn)了測量工作效率的提升。基于此，本文對CORS在工程測量中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析和介紹。

CORS；工程測量；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

引言

GPS盡管目前在工程測量的各項(xiàng)工作中得到了廣泛應(yīng)用，然而在實(shí)際的操作中存在著較多的問題，比如不均勻的點(diǎn)位放樣和測量精度、需要對基準(zhǔn)站進(jìn)行重復(fù)架設(shè)、較小的作業(yè)半徑等。GPS技術(shù)的出現(xiàn)使得GPS中的很多問題得到了有效解決，尤其是實(shí)時動態(tài)RTK技術(shù)在近幾年實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，有效地提升了測繪成果的高效性、實(shí)用程度和測量精度。作為一種新的GPS技術(shù)，CORS技術(shù)在很多地區(qū)迅速普及。因此，有必要對CORS在工程測量中應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步地探究。

1 CORS技術(shù)的原理和主要結(jié)構(gòu)

1.1 CORS技術(shù)的原理

CORS對很多先進(jìn)的通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行了應(yīng)用，并且以這些技術(shù)為基礎(chǔ)形成GNSS基準(zhǔn)參考站，隨后連接不同的基準(zhǔn)站和數(shù)據(jù)處理中心。由數(shù)據(jù)處理中心處理不同基準(zhǔn)站上觀測到的數(shù)據(jù)，隨后將各種相關(guān)的數(shù)據(jù)信息提供給用戶。利用GNSS接受機(jī)用戶就能夠得到CORS的差分信息，并且最終得到精確的定位結(jié)果。CORS主要包括主輔站技術(shù)、區(qū)域改正技術(shù)和虛擬基準(zhǔn)站技術(shù)等[1]。其中的主輔站技術(shù)主要是采用一個公共的整周未知數(shù)水平對相位距離進(jìn)行簡化，對全部的主基準(zhǔn)站的坐標(biāo)差和差分改正數(shù)進(jìn)行播發(fā)，對相對于主基準(zhǔn)站的輔基準(zhǔn)站的坐標(biāo)差和差分改正數(shù)進(jìn)行播發(fā)，通過這種方式有效地降低數(shù)據(jù)在基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)中的播發(fā)量。區(qū)域改正技術(shù)主要是對基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和GPS基準(zhǔn)站觀測數(shù)據(jù)的相關(guān)信息進(jìn)行利用，通過計算的方式獲得與空間或者時間有關(guān)的基準(zhǔn)網(wǎng)范圍之內(nèi)的誤差改正數(shù)，并且在觀測值中對其進(jìn)行應(yīng)用，將與空間和時間有關(guān)的一系列的誤差消除掉，最終能夠確保定位結(jié)果具有較高的精度。虛擬基準(zhǔn)站技術(shù)主要是通過對實(shí)時觀測的數(shù)據(jù)和不同基準(zhǔn)站的坐標(biāo)的利用，對某一區(qū)域內(nèi)的實(shí)時誤差模型進(jìn)行結(jié)算，隨后通過一定的流動站概略坐標(biāo)和數(shù)學(xué)模型將某個與流動站相臨近的虛擬基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)模擬出來，隨后將觀測方程建立起來，對流動站到虛擬基準(zhǔn)站之間的超短基線進(jìn)行解算（見圖1）。

1.2 CORS技術(shù)的結(jié)構(gòu)和組成

圖1 CORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站示意圖

CORS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下：①基準(zhǔn)站子系統(tǒng)：基準(zhǔn)站子系統(tǒng)能夠連續(xù)地定位跟蹤GNSS衛(wèi)星，并且對其中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，隨后向系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心傳輸數(shù)據(jù)。②數(shù)據(jù)處理中心：在CORS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理中心屬于核心部分，其能夠有效地保障CORS系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。數(shù)據(jù)處理中心主要是對衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲，而且還可以對生成的差分改正數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、分發(fā)和維護(hù)管理。③數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：利用光纖網(wǎng)絡(luò)、移動無線網(wǎng)絡(luò)等各種方式聯(lián)系用戶、基準(zhǔn)站網(wǎng)和數(shù)據(jù)處理中心，使其形成一個整體[2]。④用戶應(yīng)用系統(tǒng)：在CORS中用戶應(yīng)用系統(tǒng)屬于一個最終的應(yīng)用終端，其主要的組成部分為通信模塊和GNSS接收機(jī)。用戶利用接收機(jī)可以對衛(wèi)星定位信號進(jìn)行接受，而且還可以初步的處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)能夠與其衛(wèi)星定位信號進(jìn)行交換，最終可以獲得具有很高精度的差分改正信息，這樣就能夠進(jìn)行精確的定位服務(wù)。圖2為CORS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 CORS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖

2 CORS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

CORS技術(shù)與傳統(tǒng)的RTK測量作業(yè)相比主要具有以下幾個方面的優(yōu)勢：①CORS技術(shù)可以將一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)提供給區(qū)域測繪工作，這樣就可以使不同部門和不同行業(yè)之間存在的不同坐標(biāo)系統(tǒng)的問題得到根本性的解決；②其能夠?qū)⒉煌鹊臄?shù)據(jù)服務(wù)提供給不同的服務(wù)客戶；③其有效地拓寬了GPS的有效服務(wù)范圍；④用戶通過連續(xù)基站能夠隨時進(jìn)行觀測，具有更高的方便性，而且工作效率變得更高；⑤其數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)非常完善，因?yàn)槟軌驅(qū)⒏鞣N系統(tǒng)誤差的影響消除或減弱掉，所以其定位結(jié)果具有更高的可靠性和更高的精度；⑥由于不用對基準(zhǔn)站進(jìn)行架設(shè)，因此用戶能夠進(jìn)行單機(jī)作用，有效地降低了用戶的費(fèi)用[3]；⑦其數(shù)據(jù)鏈通訊方式具有固定可靠的特點(diǎn)，所以能夠降低噪聲的干擾；⑧其能夠?qū)⑦h(yuǎn)程INTERNET服務(wù)提供給用戶，因此能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，而且還可以將下載服務(wù)提供給高精度要求的客戶。

3 在工程測量中CORS的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

3.1 在工程測量中CORS的應(yīng)用

作為一項(xiàng)新技術(shù)，CORS系統(tǒng)可以做到不間斷全天候的運(yùn)行，同時具備低成本、高可靠性、高精度、高效率等一系列的優(yōu)勢，因此被廣泛地應(yīng)用在了工程測量工作中。

3.1.1 在控制測量中的應(yīng)用

以不同的控制測量精度要求為依據(jù)，一般會采用后處理靜態(tài)和快速靜態(tài)等不同的方式進(jìn)行控制測量。其中的后處理靜態(tài)測量主要是利用雙頻GNSS接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，以控制點(diǎn)要求的等級和精度等可以將觀測時段確定下來，一般采用10s、15s、30s的數(shù)據(jù)采樣率。GPS控制點(diǎn)在測區(qū)內(nèi)的靜態(tài)測量大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)下載的周圍基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)等能夠組建為靜態(tài)網(wǎng)，利用數(shù)據(jù)處理的方式，就能夠?qū)⒖刂泣c(diǎn)的坐標(biāo)獲得，并且在高等級控制測量工作中進(jìn)行應(yīng)用?？焖凫o態(tài)定位模式需要在不同的流動站上由GPS接收機(jī)實(shí)施靜止的觀測，一般需要5～10min的時間。在具體的觀測中，控制測量需要對衛(wèi)星和基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行同時接收，并且對用戶站的坐標(biāo)和整周未知數(shù)的坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時地解算[4]。

3.1.2 坐標(biāo)放樣

以CORS為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)能夠使傳統(tǒng)RTK技術(shù)存在的問題得到有效的解決，同時網(wǎng)絡(luò)RTK差分具有厘米級的精度，將一個普通的放樣工作完成只需要2～4s的測量時間，而且能夠達(dá)到1～3cm的精度，在整個過程中并不需要通視。

3.1.3 數(shù)字測圖

在比較開闊和地形不復(fù)雜的位置就可以選擇網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)對碎部點(diǎn)進(jìn)行測量，同時將草圖畫出，隨后就能夠在室內(nèi)編輯成圖。此外，還可以直接通過網(wǎng)絡(luò)RTK對圖根控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行直接測量，隨后通過全站儀實(shí)施測圖作業(yè)，最終將數(shù)字化地圖形成。

3.1.4 變形監(jiān)測

CORS系統(tǒng)能夠長期、有效、實(shí)時的監(jiān)測工程建設(shè)中的變形情況，能夠及時地測報各種災(zāi)害。因?yàn)榇嬖谥L(fēng)荷和車輛等諸多因素的影響，在監(jiān)測特大型橋梁變型的時候傳統(tǒng)常規(guī)測量儀往往具有較低的精度，并且不能夠進(jìn)行長期、實(shí)時、高精度的變形監(jiān)測，要浪費(fèi)大量的財力、物力和人力。以監(jiān)測對象為依據(jù)采用CORS技術(shù)設(shè)置充足的GPS觀測點(diǎn)就可以對變形數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的傳遞，然后按照數(shù)據(jù)將變形量計算出來，分析和預(yù)報變形的情況，便于及時地采取預(yù)防措施[5]。

3.2 在工程測量中CORS發(fā)展的趨勢

現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)還沒有達(dá)到成熟的水平，而且不具備統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范體系，因此很難實(shí)現(xiàn)有效地兼容，同時在生成系統(tǒng)模型的時候也具有較多的問題。不過，CORS系統(tǒng)未來在科技發(fā)展的同時必然會有越來越高的安全穩(wěn)定性。目前在我國很多地區(qū)都開始應(yīng)用CORS系統(tǒng)，在該系統(tǒng)不斷普及的過程中，局部區(qū)域CORS系統(tǒng)會由于區(qū)域連片服務(wù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享而提供更好的服務(wù)，并且會得到越來越廣泛地應(yīng)用。

4 結(jié)語

在工程測量中CORS的應(yīng)用具有重大的意義，其有效地促進(jìn)了城市信息化的發(fā)展，而且還可以將一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)提供給工程測量工作，使得不同行業(yè)、不同部門之間存在的不同的坐標(biāo)系統(tǒng)的問題得到有效解決。要想使CORS的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，就必須要不斷地加強(qiáng)對其網(wǎng)絡(luò)一體化和資源共享的研究，大力開發(fā)CORS的數(shù)據(jù)處理軟件。

[1]劉韶軍.淺議連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)系統(tǒng)（CORS）的應(yīng)用優(yōu)勢[J].科技資訊，2014（28）.

[2]葉思遠(yuǎn).關(guān)于CORS系統(tǒng)在國土測繪中的應(yīng)用剖析[J].智能城市，2016（07）.

[3]齊昌洋.CORS工作原理及其在工程測量中的應(yīng)用[J].科技信息，2013（21）.

[4]吳寒，許超鈐，劉邢巍.基于CORS的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用[J].全球定位系統(tǒng)，2016（03）.

[5]于憲煜，胡友健，牛瑞卿.CORS數(shù)據(jù)的地面變形和基準(zhǔn)站穩(wěn)定性分析[J].測繪科學(xué)，2016（07）.

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1004-7344（2016）27-0191-02

2016-9-8