韓天培

摘? ?要：本文以河北CORS在某中石油供氣管道測(cè)量中的應(yīng)用為研究對(duì)象，本文首先簡(jiǎn)要介紹了河北CORS系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能，進(jìn)而分析了河北CORS在某中石油供氣管道測(cè)量中的應(yīng)用模式，在此基礎(chǔ)上，本文探討了作業(yè)實(shí)施方法及測(cè)量結(jié)果，最后進(jìn)行了誤差分析，通過(guò)對(duì)比采用河北CORS系統(tǒng)和常規(guī)RTK測(cè)量方式兩種方法得出的數(shù)據(jù)精度，總結(jié)出了河北CORS系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：河北CORS? 管道? 測(cè)量

中圖分類號(hào)：TE973.6;P228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（a）-0044-02

1? 河北CORS系統(tǒng)介紹

河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)即河北CORS是由河北省地理信息局負(fù)責(zé)組織，同時(shí)與河北省氣象局、河北省地質(zhì)環(huán)境勘察院、66240部隊(duì)本著降低系統(tǒng)建設(shè)成本、資源互補(bǔ)、共建共享的原則合作建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)主要包括基準(zhǔn)站部分、控制中心部分、網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)發(fā)布部分。系統(tǒng)一期工程建設(shè)于2008年8月啟動(dòng)，2010年4月完成;二期基準(zhǔn)站工程建設(shè)于2011年6月正式啟動(dòng)，2011年底完成，形成由64個(gè)參考站組成的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，并具備了穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的能力。

系統(tǒng)將逐步啟動(dòng)北斗化升級(jí)改造，并建設(shè)河北省北斗GNSS導(dǎo)航與位置服務(wù)網(wǎng)，極大程度上推動(dòng)了河北省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的建設(shè)步伐。

2? 工程概況

某中石油供氣管道全長(zhǎng)78km。線路沿線穿越大量高速公路、河流、鐵路和沼澤地。該工程采用1954北京坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，主要工作是線路控制測(cè)量、中線測(cè)量、碎部測(cè)量和縱斷面測(cè)量。

3? 河北CORS在供氣管道測(cè)量中的應(yīng)用模式

3.1 河北CORS在線路控制測(cè)量上的應(yīng)用

在本工程的控制測(cè)量中，應(yīng)用8臺(tái)Trimble R8 GNSS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，每隔5KM布設(shè)一對(duì)控制點(diǎn)，共布設(shè)34個(gè)控制點(diǎn)，且沿途聯(lián)測(cè)了5個(gè)C級(jí)國(guó)家控制點(diǎn)，形成了39個(gè)控制點(diǎn)的GPS網(wǎng)。GPS靜態(tài)觀測(cè)滿足技術(shù)規(guī)定，每個(gè)控制點(diǎn)觀測(cè)不少于45min。

同時(shí)，我們下載了附近可以利用的4個(gè)河北CORS系統(tǒng)參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將這4個(gè)參考站數(shù)據(jù)加入GPS網(wǎng)進(jìn)行解算。解算時(shí)，我們采用了兩種方法，即只有4個(gè)參考點(diǎn)數(shù)據(jù)作為起算數(shù)據(jù)和只有5個(gè)C級(jí)國(guó)家點(diǎn)數(shù)據(jù)作為起算數(shù)據(jù)。

經(jīng)過(guò)兩次GPS網(wǎng)解算，我們對(duì)解算出的34個(gè)控制點(diǎn)成果做了比較，發(fā)現(xiàn)利用河北CORS系統(tǒng)直接解算出來(lái)的控制點(diǎn)成果只比傳統(tǒng)靜態(tài)測(cè)量結(jié)果平面差不到4.5cm，高程差不到3cm，滿足《油氣輸送管道工程測(cè)量規(guī)范》要求。

3.2 河北CORS在中線測(cè)量上的應(yīng)用

線路中線測(cè)量全部采用河北CORS系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量。所有中線樁數(shù)據(jù)采集后，整理成為河北CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的特定格式，然后利用河北CORS中心的在線轉(zhuǎn)換服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)系到1954北京坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，同時(shí)得到1985國(guó)家高程。

3.3 河北CORS在碎部測(cè)量和縱斷面測(cè)量上的應(yīng)用

碎部測(cè)量和斷面測(cè)量主要就是利用河北CORS系統(tǒng)采集線路沿線的地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。河北CORS系統(tǒng)所提供的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在線路測(cè)量中能很好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，只要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)好，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)比傳統(tǒng)RTK測(cè)量要方便、快捷。

在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)很差，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)用不方便時(shí)，我們換成傳統(tǒng)設(shè)定基站，RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量模式進(jìn)行測(cè)量。這時(shí)，我們也對(duì)部分中線樁進(jìn)行了測(cè)量，其成果與直接利用河北CORS系統(tǒng)測(cè)量轉(zhuǎn)換出來(lái)的成果比較，如表1所示。從中可以看出，中線樁成果相差很少，進(jìn)一步說(shuō)明了河北CORS系統(tǒng)測(cè)量成果的正確性。

4? 作業(yè)實(shí)施

在河北CORS下用RTK進(jìn)行控制測(cè)量，控制點(diǎn)點(diǎn)位的選取比較隨意，靈活性比較大，站與站之間不要求通視，僅限于手機(jī)和衛(wèi)星信號(hào)是否處于良好的狀態(tài)，而不必考慮信號(hào)如何收發(fā);測(cè)區(qū)水稻田居多，因此點(diǎn)位的布設(shè)要考慮到農(nóng)民耕種對(duì)點(diǎn)位的破壞;另外測(cè)區(qū)多湖泊和河流，布設(shè)的控制點(diǎn)應(yīng)盡量的遠(yuǎn)離，以避免多路徑效應(yīng)的影響。測(cè)區(qū)管線都是由計(jì)量站、油井、中轉(zhuǎn)站、輸油碼頭相互連接，為了防止點(diǎn)位的破壞，統(tǒng)一的把點(diǎn)位布設(shè)到有人管理的計(jì)量站、中轉(zhuǎn)站內(nèi)，以便于長(zhǎng)期的保存，但是這些地方都具有變壓器以及其他發(fā)電設(shè)備，所以布設(shè)的時(shí)候兼顧點(diǎn)位的距離都保持遠(yuǎn)離它們200m以上。

5? 誤差分析

5.1 CORS 接收機(jī)誤差

CORS 系統(tǒng)是由若干臺(tái) GPS 接收機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)行，采集 GPS 原始數(shù)據(jù)，輸出RTK/DGPS 數(shù)據(jù)，再傳送給 GIS/GPS 導(dǎo)航用戶。其誤差來(lái)源主要是三大部分，即：與GPS 衛(wèi)星有關(guān)的衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差及相對(duì)論效應(yīng);與信號(hào)傳播有關(guān)的電離層折射延遲、對(duì)流層折射誤差以及多路徑誤差;與 GPS 接收機(jī)有關(guān)的接收機(jī)鐘差、接收機(jī)位置誤差等等。GPS 的誤差源在空間和時(shí)間上是高度相關(guān)的，差分 GPS 原理能夠使用這些相關(guān)性來(lái)改善整個(gè) GPS 系統(tǒng)的性能，可以減少或者消除衛(wèi)星誤差、接收機(jī)鐘差、星歷誤差、大氣折射誤差等，同時(shí) CORS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)基準(zhǔn)站的觀測(cè)值，建立整個(gè)區(qū)域內(nèi) GPS 測(cè)量的主要誤差模型（如電離層折射誤差模型、對(duì)流層折射誤差模型和衛(wèi)星軌道誤差模型等），并將這些誤差從觀測(cè)數(shù)據(jù)中減去，形成“無(wú)誤差”的觀測(cè)值。

5.2 RTK 測(cè)量誤差

RTK流動(dòng)站用戶施測(cè)精度受到整周未知數(shù)解、多路徑效應(yīng)、電離層影響、潮汐現(xiàn)象、天線高等因素影響。同時(shí) RTK 儀器本身的誤差、軟件解算的誤差、對(duì)中誤差、信號(hào)的穩(wěn)定性誤差，不同時(shí)刻衛(wèi)星的狀態(tài)和觀測(cè)條件引起的誤差，都給定位的精度帶來(lái)影響。

RTK作業(yè)的時(shí)候要嚴(yán)格的控制PDOP<6，衛(wèi)星數(shù)>6的時(shí)間窗口，這個(gè)時(shí)間段測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)是最佳的。接收機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)該通過(guò)菜單及時(shí)查看測(cè)站信息：接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星健康狀況、各衛(wèi)星信噪比、相位測(cè)量殘差實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及收斂值、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄和電源情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料情況，并及時(shí)作出相應(yīng)處理。在 CORS系統(tǒng)下作業(yè) RTK 的用戶，CORS系統(tǒng)已建立覆蓋區(qū)域電離層的誤差模型，并隨差分信號(hào)發(fā)送到流動(dòng)站，消除電離層誤差，使得 RTK 的作業(yè)范圍和精度就能夠大大的改善。

5.3 CORS 數(shù)據(jù)中心與 RTK 數(shù)據(jù)通訊誤差

數(shù)據(jù)通訊是參考站網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)中心與流動(dòng)站之間交換信息的主要手段。通訊的質(zhì)量直接影響 CORS 模型解算和流動(dòng)站作業(yè)的效率和質(zhì)量。通訊是否暢通、有效、安全、可靠，并且是否具有較大的容量、高效率、低誤碼率的數(shù)據(jù)傳輸能力直接關(guān)系到位置定位的精度。

數(shù)據(jù)通訊誤差包括：有線通訊線路信號(hào)的衰減和無(wú)線通訊信號(hào)的流失和誤碼。數(shù)據(jù)通訊中一般采用標(biāo)準(zhǔn)電纜來(lái)連接天線和接收機(jī)，但是隨著電纜的增長(zhǎng)，就必須采用天線信號(hào)放大器來(lái)減少信號(hào)的衰減了，否則就會(huì)影響接收機(jī)接收數(shù)據(jù)的能力，從而降低了定位精度，所以工作中一般采用幀中繼（FR）和光纖的混合通訊，且電纜的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)30m。在無(wú)線通訊中，通常采用GSM、GPRS、CDMA和TDMA的上網(wǎng)功能，采用這種無(wú)線的通訊方式不僅用戶數(shù)不受限制，而且它不會(huì)降低 RTK 的定位精度，傳送、接收 RTK 數(shù)據(jù)無(wú)距離限制，且一般不會(huì)受到干擾。

6? 結(jié)語(yǔ)

CORS 的出現(xiàn)無(wú)疑是一個(gè)革命性的技術(shù)，在一個(gè)地區(qū)甚至一個(gè)國(guó)家，只需要架設(shè)幾個(gè)或者幾十個(gè)上百個(gè)永久的基準(zhǔn)站，就能覆蓋一個(gè)比較大的區(qū)域，那么下次出去做外業(yè)測(cè)量就不用再架設(shè)基準(zhǔn)站了。

本文深刻闡述了CORS系統(tǒng)的功能和作業(yè)優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用該方法對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量工作模式帶來(lái)巨大的沖擊，極大的提高了野外作業(yè)的精度和效率。同時(shí)從多方面、多角度對(duì)CORS 下作業(yè)方式可能產(chǎn)生的誤差做了全面的分析研究。

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