鄭洪剛

（天津港航工程有限公司，天津 300457）

近幾年隨著數(shù)字通訊技術(shù)及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS） 技術(shù)的迅猛發(fā)展，建立在多基站網(wǎng)絡(luò)GNSS 技術(shù)基礎(chǔ)上的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuous Operational Refe re nce System，CORS） 已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。在實(shí)際工作中通過(guò)使用CORS 系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，很好地解決了GNSS 在使用中設(shè)站困難、遠(yuǎn)距離無(wú)法接收基站信號(hào)、信號(hào)差、精度低及GNSS 使用中自設(shè)站耗時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)用高等問(wèn)題。鑒于目前海上風(fēng)電項(xiàng)目以及施工范圍較大的項(xiàng)目作業(yè)時(shí)自設(shè)GNSS 基準(zhǔn)站困難或者無(wú)法設(shè)立的情況，本文根據(jù)青島港前灣港區(qū)泛亞碼頭工程及華能山東海上風(fēng)電工程的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)不同的測(cè)量作業(yè)模式測(cè)得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了CORS 系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的穩(wěn)定性及可靠性，為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供參考。

1 CORS 系統(tǒng)的概念

CORS 系統(tǒng)建立在連續(xù)運(yùn)行的GNSS 參考站、數(shù)據(jù)鏈通信等技術(shù)平臺(tái)之上，它將高新科技的GNSS 定位技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)、地理信息技術(shù)和軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)完美結(jié)合在一起?？梢詾椴煌鳂I(yè)場(chǎng)景、不同精度要求、不同品牌測(cè)量?jī)x器的用戶提供相同的、不間斷的、實(shí)時(shí)的、各種精度的測(cè)量數(shù)據(jù)服務(wù)。根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，系統(tǒng)硬件主要由參考站、數(shù)據(jù)中心、用戶等幾部分組成。

2 CORS 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于傳統(tǒng)的自設(shè)站GNSS 測(cè)量技術(shù)，CORS系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)具有很多無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1） 覆蓋范圍更廣。相對(duì)于自設(shè)基準(zhǔn)站的GNSS測(cè)量技術(shù)十幾千米的最大覆蓋范圍，CORS 系統(tǒng)覆蓋范圍可以說(shuō)大得多，目前多個(gè)省市自治區(qū)都有自建的CORS 系統(tǒng)，可覆蓋省內(nèi)任何區(qū)域范圍。

2） 信號(hào)更加穩(wěn)定。CORS 系統(tǒng)采用可靠的數(shù)據(jù)鏈通信方式，依托于現(xiàn)在5G 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是施工環(huán)境復(fù)雜地區(qū)、海上施工地區(qū)等，CORS 系統(tǒng)信號(hào)更加穩(wěn)定可靠。

3） 可以野外單機(jī)作業(yè)。CORS 系統(tǒng)采用連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站，用戶注冊(cè)賬號(hào)后，可以直接接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使用，使用方便、資金投入少。

4） 擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)?？捎行到y(tǒng)誤差和周跳，增強(qiáng)差分作業(yè)的可靠性[1]。

5） CORS 系統(tǒng)以連續(xù)運(yùn)行的GNSS 參考站為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，全天不間斷地采集空間衛(wèi)星信息，再通過(guò)CORS 系統(tǒng)軟件對(duì)電離層、對(duì)流層等一系列誤差進(jìn)行系統(tǒng)綜合誤差改正，建立覆蓋整個(gè)CORS 系統(tǒng)網(wǎng)區(qū)域的精確差分信息解算模型，提高了作業(yè)區(qū)域的精度一致性，降低了系統(tǒng)誤差，長(zhǎng)距離作業(yè)時(shí)CORS 系統(tǒng)與自設(shè)基站比較而言精度更高更有保證。

3 CORS 系統(tǒng)在施工中的精度分析

為了驗(yàn)證CORS 系統(tǒng)在實(shí)際工程施工中的精度及穩(wěn)定性，在青島港前灣港區(qū)泛亞碼頭工程中，選擇堆場(chǎng)部分PHC 管樁沉樁測(cè)量工作為本次分析研究的對(duì)象。本工程要求沉樁完成后對(duì)PHC 樁逐根進(jìn)行樁位偏差測(cè)量，樁位偏差不大于50 mm。

3.1 儀器配備

根據(jù)本次工程實(shí)際施工需求及對(duì)CORS 系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性研究分析的需要，共配備2 臺(tái)型號(hào)為中海達(dá)IRTK2 的GNSS，儀器使用前均已通過(guò)測(cè)量?jī)x器計(jì)量檢定中心檢定合格。

3.2 控制測(cè)量

根據(jù)本次對(duì)比研究分析需要，控制測(cè)量采用不同作業(yè)方式進(jìn)行，但使用的儀器、控制點(diǎn)數(shù)量、采集歷元數(shù)、采集時(shí)間段完全一致，避免其他因素影響測(cè)量結(jié)果。

1） 流動(dòng)站數(shù)據(jù)采集：根據(jù)本工程甲方提供的控制點(diǎn)成果表，采用自設(shè)GNSS 基準(zhǔn)站測(cè)量方式和CORS 系統(tǒng)測(cè)量方式建立兩個(gè)項(xiàng)目測(cè)量作業(yè)文件，分別對(duì)控制點(diǎn)采用快速靜態(tài)測(cè)量方法采集原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集時(shí)使用強(qiáng)制對(duì)中裝置對(duì)中后，每個(gè)控制點(diǎn)上采集300 個(gè)歷元數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)點(diǎn)位的原始坐標(biāo)。

2） 參數(shù)計(jì)算：流動(dòng)站采集原始坐標(biāo)完成后，經(jīng)GNSS 儀器隨機(jī)軟件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算。轉(zhuǎn)換方式選擇四參數(shù)+高程平面擬合。解算結(jié)果應(yīng)符合CH/T 2018-2019《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK） 技術(shù)規(guī)范》中各控制點(diǎn)位的殘差值均小于20 mm、高程殘差值均小于30 mm 的要求，如有超限應(yīng)重新進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。

3.3 CORS 系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及精度分析

據(jù)本次CORS 系統(tǒng)精度穩(wěn)定性對(duì)比分析需要，在本工程施工區(qū)不同位置選取具有代表性的15 根樁，待沉樁完成之后，采用不同測(cè)量作業(yè)方式對(duì)其樁心位置偏差進(jìn)行測(cè)量，并且將坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

數(shù)據(jù)采集時(shí)，采用和樁等直徑的蓋板覆蓋到樁頂上，并事先在蓋板圓心位置做好標(biāo)記。采用強(qiáng)制對(duì)中裝置將GNSS 接收機(jī)放置到圓心位置，使用不同作業(yè)方式對(duì)該樁心位置進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集，每點(diǎn)采集30 個(gè)歷元數(shù)。將兩種作業(yè)方式測(cè)得的坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樁位偏差數(shù)據(jù)對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)過(guò)對(duì)該項(xiàng)目15 根樁位坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)量作業(yè)模式下X 坐標(biāo)（東坐標(biāo)） 最大差值25 mm，Y 坐標(biāo)（北坐標(biāo)） 最大差值26 mm，最大坐標(biāo)向量28 mm。對(duì)較差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表2，坐標(biāo)向量變化置信區(qū)間在27 mm 以內(nèi)為87%，極大值為28 mm，完全滿足施工50 mm 限差的要求。由此可見(jiàn)CORS 系統(tǒng)作業(yè)模式所測(cè)得的數(shù)據(jù)精度、穩(wěn)定性完全能夠滿足施工需求，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，在后續(xù)類似項(xiàng)目施工中完全可以替代GNSS自設(shè)基準(zhǔn)站作業(yè)模式。

表2 樁位偏差對(duì)比精度分析表

4 CORS 系統(tǒng)在風(fēng)電項(xiàng)目中的應(yīng)用

目前在海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)中，施工測(cè)量定位一直是個(gè)技術(shù)難題，根據(jù)海上風(fēng)電項(xiàng)目施工的特點(diǎn)，施工區(qū)域一般距岸較遠(yuǎn)，區(qū)域內(nèi)無(wú)可架設(shè)GNSS 基準(zhǔn)站的地方，而如果將GNSS 基準(zhǔn)站架設(shè)在岸邊，伴隨著誤差的空間相關(guān)性隨自設(shè)基準(zhǔn)站和移動(dòng)站距離的增加而逐漸失去線性，在較長(zhǎng)距離下經(jīng)過(guò)差分處理后發(fā)送給流動(dòng)站的數(shù)據(jù)仍然有很大的觀測(cè)誤差，從而導(dǎo)致定位精度降低而無(wú)法滿足施工需求。為此在施工測(cè)量定位中大部分使用國(guó)外RTX 測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)費(fèi)用較高、精度較低、信號(hào)差，首次開(kāi)機(jī)使用時(shí)最少需要等待30 min 收斂信號(hào)時(shí)間，且使用中不能間斷、遮擋和受電磁干擾，否則需要重新收斂信號(hào)，大大制約了施工速度和船機(jī)利用率。近幾年伴隨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)超遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)的發(fā)展，及海上網(wǎng)絡(luò)信號(hào)塔的建設(shè)，CORS 網(wǎng)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用得到了快速發(fā)展，可以很好地解決這些問(wèn)題，大大減少了施工中因定位問(wèn)題而等待的時(shí)間，同時(shí)也提高了定位精度。

為了驗(yàn)證CORS 系統(tǒng)在上海風(fēng)電項(xiàng)目中的可使用性，選擇華能山東半島南海上風(fēng)電項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于山東省海陽(yáng)市南部海域，場(chǎng)區(qū)中心點(diǎn)距離海岸約為30 km，場(chǎng)址東北—西南向長(zhǎng)約為16 km，西南—東北向?qū)捈s為2.7 km。施工中采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)超遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)設(shè)備，將網(wǎng)絡(luò)覆蓋到施工區(qū)域內(nèi)，施工中采用RTX，CORS 系統(tǒng)不同測(cè)量方式，以三點(diǎn)共圓的原理為基礎(chǔ)，分別測(cè)量出基礎(chǔ)施工中30 根大直徑鋼管樁的直徑，并對(duì)直徑偏差進(jìn)行分析，見(jiàn)表3。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用CORS 系統(tǒng)測(cè)出的結(jié)果基本和實(shí)際樁徑相符，精度優(yōu)于RTX 測(cè)量方式測(cè)出的樁徑結(jié)果，且在使用中無(wú)需等待，開(kāi)機(jī)聯(lián)網(wǎng)即用，大大縮短了測(cè)量定位所耗費(fèi)的時(shí)間。由此可見(jiàn)，CORS 系統(tǒng)作業(yè)模式所測(cè)得的數(shù)據(jù)精度、穩(wěn)定性完全能夠滿足海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工需求，且數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠、穩(wěn)定，完全可替代RTX、自設(shè)基準(zhǔn)站等傳統(tǒng)作業(yè)模式。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)兩個(gè)工程項(xiàng)目真實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，可以看出CORS 系統(tǒng)在施工測(cè)量中具有較高的精度和穩(wěn)定性，完全可以替代自設(shè)基準(zhǔn)站、RTX 等傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)模式，尤其是在海上風(fēng)電項(xiàng)目中，CORS 系統(tǒng)定位速度快、精度高的特性很好地滿足了海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工需求。同時(shí)也為后續(xù)將CORS 系統(tǒng)引入船載打樁定位系統(tǒng)，以適應(yīng)更復(fù)雜的風(fēng)電基礎(chǔ)（如高樁承臺(tái)基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)等） 提供了有效的理論支撐[2]。