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        CORS技術(shù)在地下管線測(cè)量中的應(yīng)用淺析

        2021-11-14 10:04:40李志暉張宗可
        地理空間信息 2021年10期
        關(guān)鍵詞:全站儀控制點(diǎn)管線

        李志暉,李 彬,張宗可

        (1.河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院,河南 鄭州 450052;2.河南省有色金屬深部找礦勘查技術(shù)研究 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450052)

        城市地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,是現(xiàn)代化城市高質(zhì)量,高效率運(yùn)轉(zhuǎn)的基本保證,是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)和管理的重要基礎(chǔ)資料。某商貿(mào)區(qū)地下人行通道工程管線測(cè)量項(xiàng)目涉及給排水、通訊、熱力、電力、燃?xì)獾榷喾N管線,由于人流量大、交通受限,通視條件較差,給地下管線點(diǎn)測(cè)量帶來較大困難。如使用傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,效率低下,會(huì)造成工期延誤,無法按時(shí)完成任務(wù)。而CORS技術(shù)由于具有無須通視且可快速測(cè)量、定位精度高等優(yōu)點(diǎn),可以很好地解決這一問題,大大提高了作業(yè)效率,因此使用CORS技術(shù)進(jìn)行地下管線測(cè)量是一種較好的作業(yè)方式。

        1 CORS技術(shù)及工作原理

        連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(CORS)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與GNSS定位技術(shù)、現(xiàn)代大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)交叉融合的產(chǎn)物,通過建立覆蓋一定區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)運(yùn)行的GNSS參考站,利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地向用戶提供多樣數(shù)據(jù),包括不同類型的GNSS觀測(cè)值(載波相位、偽距等),對(duì)流層、電離層等各種GNSS誤差改正數(shù),狀態(tài)信息以及授時(shí)等其他信息[1]。CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五部分組成,各基準(zhǔn)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技術(shù)并不是單一的技術(shù),而是一系列技術(shù)和資源的集成。除了提供實(shí)時(shí)精密定位導(dǎo)航服務(wù)[2-3],CORS擁有高精度框架基準(zhǔn)、連續(xù)不間斷數(shù)據(jù)資源、區(qū)域內(nèi)間距均勻的分布特征,以及與區(qū)域內(nèi)高等級(jí)控制點(diǎn)和似大地水準(zhǔn)面建立的聯(lián)系,都可為各種不同類型的精密定位需求提供解決方案[4-10]。

        2 CORS技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

        2.1 優(yōu) 點(diǎn)

        1)作業(yè)效率高,大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量儀器全站儀的多次“搬站”,作業(yè)人員可以獨(dú)立操作,直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,減少了全站儀數(shù)據(jù)采集中的圖根控制測(cè)量等中間環(huán)節(jié),作業(yè)速度快,勞動(dòng)強(qiáng)度低,節(jié)省了人力成本,提高了作業(yè)效率。

        2)定位精度高,沒有誤差積累,數(shù)據(jù)安全可靠。由于CORS系統(tǒng)一體化程度高、軟件控制精準(zhǔn),作業(yè)時(shí)無需人工干預(yù),大大減少了人為誤差,保證了作業(yè)精度。

        3)作業(yè)條件受限較小,CORS系統(tǒng)可以全天候作業(yè),無需兩點(diǎn)間通視。和傳統(tǒng)測(cè)量手段相比,CORS系統(tǒng)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。

        2.2 缺 點(diǎn)

        1)CORS系統(tǒng)對(duì)測(cè)區(qū)環(huán)境有一定的要求,易受衛(wèi)星系統(tǒng)位置影響,在森林覆蓋濃密、城市高樓密集區(qū),衛(wèi)星信號(hào)易被遮擋,造成衛(wèi)星信號(hào)失鎖,需要重新初始化,作業(yè)時(shí)間被延長。

        2)易受電離層干擾,無線電信號(hào)弱時(shí),造成初始化時(shí)間長,耽誤作業(yè)進(jìn)度。離電磁波輻射源較近時(shí),可能影響測(cè)量精度。

        3)CORS系統(tǒng)測(cè)量成果易產(chǎn)生粗差,測(cè)量時(shí)應(yīng)該復(fù)測(cè)幾次,取其平均值,以保證成果的可靠性。

        3 CORS技術(shù)在城市地下管線測(cè)量中的應(yīng)用

        3.1 資料收集

        到相關(guān)單位收集了地下管線探查階段繪制的管線分布草圖,及測(cè)區(qū)附近的3個(gè)控制點(diǎn)。

        3.2 CORS網(wǎng)與控制點(diǎn)精度一致性

        在進(jìn)行管線點(diǎn)測(cè)量前,利用CORS網(wǎng)架三角架對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,求其3次采集數(shù)據(jù)的平均值,通過比較(見表1)可知,CORS網(wǎng)精度與控制點(diǎn)精度具有符合性、一致性,可以直接用于本次管線點(diǎn)測(cè)量作業(yè)。

        3.3 管線點(diǎn)的測(cè)量

        利用CORS進(jìn)行管線點(diǎn)測(cè)量時(shí),選擇衛(wèi)星較好時(shí)段且衛(wèi)星數(shù)≥5顆時(shí)進(jìn)行作業(yè),每點(diǎn)都測(cè)定兩次取其平均值,其平面較差與高程較差均要小于5 cm,超限則重測(cè),直至達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)的精度。

        對(duì)于受條件所限(如衛(wèi)星信號(hào)遮擋和電離層干擾等)無法使用CORS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集條件的管線點(diǎn),則先用CORS測(cè)量出圖根控制點(diǎn),再用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量。這樣做減少了使用全站儀進(jìn)行圖根導(dǎo)線測(cè)量的環(huán)節(jié),有利于減少累計(jì)誤差。不僅提高了測(cè)量精度,而且提高了測(cè)量效率。

        3.4 CORS數(shù)據(jù)精度評(píng)定

        地下管線探測(cè)點(diǎn)的測(cè)量工作完成后,為確保測(cè)量數(shù)據(jù)成果精度可靠,從地下管線點(diǎn)中隨機(jī)選取16個(gè)重合點(diǎn),用全站儀對(duì)重合點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量獲得檢測(cè)數(shù)據(jù),并與原測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比(見表1),統(tǒng)計(jì)出其中誤差,其計(jì)算公式如下:

        表1 管線點(diǎn)重復(fù)檢測(cè)精度檢查表

        式中,ΔSci、Δhci分別為重復(fù)測(cè)量的點(diǎn)位較差和高程較差;nc為重復(fù)測(cè)量的點(diǎn)數(shù)。

        經(jīng)計(jì)算得到本測(cè)區(qū)探測(cè)工作點(diǎn)滿足管線點(diǎn)測(cè)量的點(diǎn)位中誤差mcs=±16.3 mm≤±50 mm,高程中誤差mch=±10.9 mm≤±30 mm。由此可以看出,CORS測(cè)量成果平面及高程精度均滿足《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》技術(shù)要求,成果精度可靠[11-12]。

        4 結(jié) 語

        本文結(jié)合上海市某商貿(mào)區(qū)地下人行通道工程管線測(cè)量實(shí)踐,對(duì)CORS技術(shù)在城市地下管線點(diǎn)測(cè)量中的應(yīng)用及其精度可靠性進(jìn)行了初步探討,根據(jù)論證可得:CORS技術(shù)應(yīng)用于城市地下管線測(cè)量獲得的平面及高程精度完全滿足《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》技術(shù)要求,成果精度可靠。

        1)經(jīng)測(cè)量實(shí)踐證明,運(yùn)用CORS技術(shù)測(cè)量的管線點(diǎn)數(shù)據(jù)的平面和高程精度均在限差范圍內(nèi),完全滿足《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》的技術(shù)要求,成果精度可靠。

        2)與傳統(tǒng)測(cè)量手段相比,CORS技術(shù)受通視條件、能見度等不利因素影響較小,可以全天候作業(yè),作業(yè)條件受限較小。

        3)CORS技術(shù)具有定位精度高、作業(yè)效率高、節(jié)省人力成本、可便捷移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

        CORS技術(shù)因其具有定位精度高、成果精度可靠等優(yōu)點(diǎn),已被積極運(yùn)用于城市的地下管網(wǎng)建設(shè)中,在實(shí)際測(cè)量工作中,綜合運(yùn)用CORS技術(shù)為地下管網(wǎng)鋪設(shè)提供高精度數(shù)據(jù),已經(jīng)成為地下管線測(cè)量中一種重要的測(cè)量手段。

        隨著CORS技術(shù)的日益成熟,CORS技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛,可應(yīng)于城市規(guī)劃、國土測(cè)繪、地籍管理、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、交通監(jiān)控,礦山測(cè)量等多種經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域,為其提供精度可靠、現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)的測(cè)繪數(shù)據(jù)成果,在這些行業(yè)發(fā)展中起著不可或缺的重要作用。

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