魏同周

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定 071000）

GPS技術(shù)的快速發(fā)展與日益普及，促使其在傳統(tǒng)地形測(cè)量中的地位日益凸顯。而CORS系統(tǒng)（利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)所建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)）亦伴隨這樣一種趨勢(shì)，成為世界諸多城市GPS應(yīng)用的熱點(diǎn)。究其原因在于CORS技術(shù)僅依靠保存完好的、一定數(shù)量的基準(zhǔn)點(diǎn)就可以完成地形點(diǎn)坐標(biāo)的解算，既不需要頻繁的搬站，亦不需要考慮部分傳統(tǒng)測(cè)繪方法對(duì)結(jié)果精度的影響[1]。CORS技術(shù)的存在從根本上提升了地形測(cè)量的效率和質(zhì)量。但是就山區(qū)地形測(cè)量而言，由于CORS技術(shù)在信號(hào)等方面的局限性，卻為測(cè)量過程帶來了高難度的挑戰(zhàn)，本文中，筆者將以河北省淶源為例，就該問題的破解之道進(jìn)行闡釋。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)述

基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心及傳輸系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)是構(gòu)成CORS系統(tǒng)的四個(gè)關(guān)鍵性要素。

名稱 構(gòu)成要素（或主要定位） 功能說明基準(zhǔn)站網(wǎng) 分布均勻的基準(zhǔn)站GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸；為CORS系統(tǒng)提供完整的檢測(cè)服務(wù)。數(shù)據(jù)處理中心 CORS系統(tǒng)控制中心接收基準(zhǔn)站采集的數(shù)據(jù)、并進(jìn)行相應(yīng)的處理；根據(jù)多個(gè)基準(zhǔn)站差分定位用戶數(shù)據(jù)，并形成一定格式的、能夠分發(fā)給用戶的數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 硬件設(shè)備、軟件控制通過光纖專線，將各基準(zhǔn)站采集的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控分析中心。用戶應(yīng)用系統(tǒng)用戶信息接收、網(wǎng)絡(luò)PTK定位、快速精密定位、自主式導(dǎo)航監(jiān)控定位根據(jù)用戶應(yīng)用精度的不同，可以分為測(cè)繪與工程用戶、車輛導(dǎo)航與定位用戶等幾種常見的類別；根據(jù)應(yīng)用解算精度的不同，用戶應(yīng)用系統(tǒng)的子系統(tǒng)還可分為毫米級(jí)、厘米級(jí)、分米級(jí)、米級(jí)等多個(gè)級(jí)別的用戶系統(tǒng)。

2 CORS技術(shù)在山區(qū)地形測(cè)繪中的應(yīng)用

（1）被測(cè)山區(qū)基本情況調(diào)查及分析。河北省淶源縣在河北省保定的西北部，太行山北端，意取淶水源頭?？偯娣e約2431.18平方公里。東北距北京160公里，東距天津210公里，東南距保定89公里。淶源縣屬全山區(qū)縣，境內(nèi)群山起伏，溝谷縱橫，海拔1000米以上的山峰78座，1500米以上的山峰32座，2000米以上的山峰5座，尤其是位于縣中南部的白石山，海拔2096米，最為雄偉壯觀。整個(gè)地勢(shì)西北高，東南低[2]。全縣總面積2431.18平方公里，轄17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，285個(gè)行政村，平均海拔1000米左右。

（2）控制網(wǎng)布設(shè)。隨著山區(qū)建設(shè)速度的加快，一級(jí)二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)被破壞的程度較重，而通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，距離測(cè)區(qū)位置最近的一組導(dǎo)線點(diǎn)同測(cè)區(qū)的直線距離也超過20公里，所以筆者分析，河北省淶源縣山區(qū)地形測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)以CORS系統(tǒng)布設(shè)的圖根控制點(diǎn)為佳。但鑒于山區(qū)所有高大寬闊的林木覆蓋，因此GPRS信號(hào)不佳，無法保持固定的狀態(tài)進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)定位。因此，筆者為確保山區(qū)地形測(cè)繪的順利進(jìn)行，采用一加一法，并采用七參數(shù)法進(jìn)行解算。

步驟一：GPS控制點(diǎn)校驗(yàn)。使用一臺(tái)GPS對(duì)比已有的測(cè)量結(jié)果和PTK測(cè)量結(jié)果，以當(dāng)?shù)谿PS控制點(diǎn)為例進(jìn)行采樣分析，其結(jié)果顯示，高程誤差小于3cm，橫縱坐標(biāo)誤差小于2cm，充分說明所選擇的當(dāng)?shù)谿PS控制點(diǎn)校驗(yàn)成功。步驟二：控制點(diǎn)布局。由此臺(tái)CPS在測(cè)區(qū)布置A～E五個(gè)控制點(diǎn)，其中A、E控制點(diǎn)位于被測(cè)區(qū)域地形較為平緩的地方，其余三個(gè)控制點(diǎn)則布置在被測(cè)區(qū)域山峰頂端，五個(gè)控制點(diǎn)兩兩間可以實(shí)現(xiàn)電磁波通視。步驟三：架設(shè)基站。以E為基準(zhǔn)站，選擇地形空曠的位置進(jìn)行基站的架設(shè)。在避免大面積水域、高壓線的前提下，盡可能保證架設(shè)為被測(cè)區(qū)域中心，且處在測(cè)點(diǎn)較高的位置。步驟四：一加一測(cè)量。用兩臺(tái)GPS，一臺(tái)固定在E點(diǎn)、作為基站，一臺(tái)設(shè)置成UHF外掛電臺(tái)模式，起流動(dòng)站的作用。步驟五：設(shè)置GPS坐標(biāo)系統(tǒng)。參照橢球和目標(biāo)橢球分別設(shè)置成WGS-84、地方坐標(biāo)系；將內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)PTK的電文格式設(shè)置為CMR；待完成后，便實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS一加一的硬件的搭建。

（3）參數(shù)設(shè)定。該步驟需要選擇七參數(shù)法和高程擬合，其主要優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面：首先，其適用于已知點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的任何區(qū)域，并且能夠保持GPS測(cè)量的精度；其次，基準(zhǔn)站可以架設(shè)在任意已知點(diǎn)，這便為基站的建立與選擇提供了較大空間；再次，測(cè)量精度穩(wěn)定且高；最后，作業(yè)距離長(zhǎng)（即便15KM的長(zhǎng)距離作業(yè)，其測(cè)量結(jié)果也擁有極高的精度）。另一方面，七參數(shù)求解法本身可以通過軟件結(jié)算和點(diǎn)校驗(yàn)法來實(shí)現(xiàn)，尤其后者屬于經(jīng)典的轉(zhuǎn)換參數(shù)式的求解方法。

（4）碎部測(cè)量。步驟一：準(zhǔn)備兩臺(tái)GPS儀器，一臺(tái)用作基準(zhǔn)站、一臺(tái)由兩人一組操作、作為流動(dòng)站使用。步驟二：測(cè)量人員首先按照?qǐng)D根控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行碎部點(diǎn)的采集。步驟三：在進(jìn)行一加一數(shù)據(jù)采集時(shí)，測(cè)量人員需要與在CORS下設(shè)置的A-E已知控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)定校對(duì)。

此時(shí)PTK測(cè)量結(jié)果與已知數(shù)據(jù)差距較小，高程校差最大值小于3cm，坐標(biāo)校差最大值小于2cm——該精度完全滿足《工程測(cè)量規(guī)范》中所列的各項(xiàng)指示要求。

（5）數(shù)據(jù)整理。測(cè)量人員在完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，需要在當(dāng)天將所測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳輸至電腦，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行兩遍聯(lián)測(cè)（兩遍時(shí)間隔至少保持在一分鐘，兩遍坐標(biāo)誤差不超過2cm，高程誤差不超過3cm），然后進(jìn)行取中計(jì)算法得到最終PTK控制點(diǎn)的坐標(biāo)與高程。該項(xiàng)工作進(jìn)行時(shí)，需要同步使用軟件Active Sync4.1，鏈接電腦和GPS手薄，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（6）CASS測(cè)圖。步驟一：PTK采集和記錄控制點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，在電腦中按照相應(yīng)的格式導(dǎo)入到南方CASS（成圖軟件）中，生成dat（必要）格式的數(shù)據(jù)，保證控制點(diǎn)展繪工作的完成。步驟二：測(cè)繪人員在CASS上以全站儀采點(diǎn)站繪的方式進(jìn)行碎部測(cè)量，利用外業(yè)輔助進(jìn)行草圖繪制、圖形編輯，進(jìn)而形成DWG格式的數(shù)字地圖。再次，數(shù)字地圖成形后，需要進(jìn)入測(cè)區(qū)進(jìn)行抽樣檢測(cè)。測(cè)量人員通過安置在E處（作為基準(zhǔn)點(diǎn)）的全站儀，通過PTK在一加一方法下測(cè)得四面上明顯地物、地貌的高程和平面坐標(biāo)，并與涂上對(duì)應(yīng)點(diǎn)位進(jìn)行比較。比較結(jié)果顯示，點(diǎn)位符合度較高，已達(dá)到既定的規(guī)范要求。步驟四：測(cè)繪人員需要對(duì)地物、地形點(diǎn)位進(jìn)行最后的查漏補(bǔ)缺，要針對(duì)地物坐標(biāo)及地形圖進(jìn)行合理的調(diào)整、修正與完善。

3 結(jié)論

此次河北省淶源縣地形測(cè)量工作，充分證明了CORS系統(tǒng)下進(jìn)行一加一方法進(jìn)行地形測(cè)繪，能夠有效應(yīng)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在山區(qū)地形測(cè)量工作中所呈現(xiàn)出的困難與瓶頸。山區(qū)或其它未能實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全覆蓋、GPRS信號(hào)不佳的地區(qū)，都適用此方法。同時(shí)，隨著CORS技術(shù)的日益成熟，其在山區(qū)地形測(cè)量工作中將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，除卻一加一之外的各類方法，已將被更多學(xué)者和專家提出、實(shí)踐和驗(yàn)證。

[1]許洲．淺析CORS技術(shù)在山區(qū)地形數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用[J]．建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊，2013：503．

[2]張劍威．CORS技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用與分析[J],城市地理，2014(16)：34-35．