CORS系统和传统测量方式在城市部件普查工作中的比较

摘要： CORS系统应用于市政部件普查，是现代城市管理的新方法与趋势。本文给出了CORS的原理，详细介绍了CORS和传统测量方式在市政部件数据采集中的应用，并对二者进行了比较。

关键词： CORS；全站仪；部件普查；比较；网络RTD

中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：

1前言

CORS（Continuously Operating Reference System）是连续运行卫星定位综合服务系统的简称。它综合应用GNSS定位技术、计算机技术、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术进行实时差分改正信息解算，实时地向不同类型、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位、伪距），各种改正数、状态信息，以及提供其他有关GPS服务项目[1]。

市政部件作为城市最微小的细胞单元，是城市管理的主要对象。它是以物质形态为特征的城市基础结构系统的基本组成部分，是城市可利用的各种设施，主要指城市市政管理的各项设施[2]。具有类型复杂、产权单位和维护单位多、更新速度快等特点。在城市测绘领域中，传统的市政部件采集是利用全站仪进行测量，目前乌鲁木齐市利用全站仪加CORS进行部件采集。因此，有必要对CORS系统和传统测量方式在市政部件的采集方式进行比较。

2CORS原理

2.1 CORS的构成CORS基本工作原理是：利用GPS导航定位技术，在一个城市、一个地区或一个国家，根据需求按照一定距离建立长年连续运行的一个或若干个固定GPS参考站，利用计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术将各个参考站与数据中心组成网络，由数据中心从参考站采集数据，利用参考站网络软件进行处理，然后向各种用户自动发布不同类型的GPS原始数据、各种类型RTK改正数据等。进行野外作业时，用户只需要一台GPS接收机，即可进行mm级，cm级，dm级，m级的，实时、准实时的快速定位，事后定位或导航定位。

目前，CORS系统主要分为五个部分：基准站网、系统控制中心、用户数据中心、用户应用系统和数据通信。

2.2 网络RTD市政部件采集，主要运用的是网络RTD技术，即网络伪距相位差分（RTD-Real Time DGPS）技术，它是网络RTK的补充。当前国内主要提供单基站的RTD和多基站的局部区域RTD两种服务。

2.2.1 单站RTD单站差分数学模型简单，就是用户的伪距观测值加上距离改正数。

已知，（X，Y，Z）是参考站的坐标，（X，Y，Z）是测得的各卫星的地心坐标（其中j=1，2，3……），则每颗卫星准确时刻到基站的距离R表示为：

单站伪距差分由基站提供所有卫星改正数，用户接收机只需要观测任意4颗卫星就可以完成定位，不过它的差分精度随着用户与参考站之间距离的增大而降低。

2.2.2 多基站RTD多基站RTD也称区域RTD，它是具有多个参考站联合改正的区域RTD系统，它弥补了单站RTD随着距离增大精度降低的不足。用户在范围内可以收到多个参考站提供的改正信息，经过平差计算可以实时求出自己的改正数，相对单站RTD，多基站RTD的稳定性和精度也有一定程度的提高。用户通过对各参考站改正信息的比较，可以识别并删除错误信息。多基站RTD数学模型比较复杂，这里不进行论述。它的数学模型算法主要有最小方差法、加权平均法和偏导数法。

3市政部件数据采集

市政部件是城市经济、社会活动的基本载体，是真正属于城市的不可移动的要素[3]。按照建设部的规定，城市管理部件可以分为七大类即：公共设施类、道路交通类、市容环境类、园林绿化类、房屋土地类、其它设施类和部件扩展类。准确掌握市政部件的内容、数量、状态、位置、属性，是实施有效城市管理的前提，也是提高城市管理效率的根本要求。部件普查是对城市进行网格化管理推进区域范围内所有的城市管理部件所进行的一次地毯式调查，在此基础上根据一定的分类规则和编码规则，赋予每一个部件一个唯一的号码，实现对市政部件的数字化、信息化管理。

3.1 传统市政部件测量通常情况下的市政部件测量工作也称之为部件的平面位置测量，主要是通过全站仪测量出部件在大比例尺地形图上的位置。由于市政部件分为点状部件、线状部件和面状部件三类，在测量点状部件时应测定其定位中心点的位置，线状部件和面状部件按实际位置测绘。表1规定了部件的定位精度。

表1为各类城市管理部件平面位置测量精度

外业数字化测量调查有两种方法：一种是先控制后碎部的测量调查方法，即与测绘地形图一样，先布设图根控制点，然后测量部件；另一种是直接进行碎部的测量调查方法，即用图上已有的地物特征点作控制，确定部件图上位置的方法。一般说来，前者精度高，但效率低，后者的精度主要取决于作为控制点的地物特征点的选择。图根控制点的密度根据部件测量的精度要求进行合理布设。由于部件定位精度不高，采集数据时，对于地形图上有较高精度的明显地物点（如房角、检修井、围墙转角、路灯等），可采用三个（含三个）以上明显地物点进行后方交会，求解设站点坐标。

图根控制点应选在符合观测条件，通视良好，便于保存的地方。在进行部件测量时应注意以下几点。

①测量点编号以图幅（区域图）为单位进行顺序编号，做到不重不漏。

②在对部件要素进行外业定位测量时，首先要明确各种类型部件要素的定位依据和定位点。对雨水箅子等点状部件，以要素中心点定位；对存车支架等线状部件，要沿线状要素的走向依比例描述；面状部件则是勾绘范围线。

③采集前均须进行设站检查，点位中误差不应超过5cm。照准一图根点作为起始方向观测另一图根点作为检核，算得检核点的平面位置较差不大于0.1m，方可进行数据采集。测距边不得大于250m，定向边宜采用长边。

④实地进行勘丈时，必须绘制草图，且必须站站清，草图中的部件点号要保证与电子手簿中的测点号一致。

⑤对于工作底图上己有的部件，经现场确认、标绘，并按照不低于20%的比例对己有部件进行平面位置检测，若部件平面位置误差超出允许误差的个数与该检测部件总数之比小于5%时，该图上部件的平面位置可作为部件的空间数据，若超过5%时，该图内部件的平面位置应实测。

⑥对于工作底图上由于漏测或新增等因素而没有的部件，可利用相对关系采用钢尺或测距仪进行现场补绘，变化较大的区域应根据现场情况采用测绘仪器进行现场测绘。

⑦对于区域地形变更的，应标绘出变化范围，待地形图补测后进行部件补调。图2是传统的市政部件数据采集技术流程。

图2

3.2CORS系统在市政部件采集中的应用在CORS下网络RTD的作业，非常适用于市政部件调查。在CORS支持下，采用带实时差分功能或后查分的GPS手薄，可以单人、单机对数据进行采集，只需把仪器放在部件位置中停留几秒钟即可记录地理信息空间位置，与此同时，作业人员需要记录该空间实体的属性信息，避免方位信息和属性信息的分步采集，从而实现了空间方位信息和属性信息的同步采集，改变了空间信息采集和更新的作业方法，提高了工作效率。在内业处理的时候，也只需要把属性信息从手簿中导到相应软件中即可，不需要二次录入。

网络TRD的工作模式简单，单人单机即可完成作业，同时它的设备较小，携带方便，操作也简单，重要的是它实现了测量和属性数据采集的一体化，非常适用于城市部件普查项目。目前，由于适合部件普查的网络RTD手簿较少，在实际作业中使用的还不多。

3.3 CORS与传统部件数据采集方式比较与传统部件数据采集方式相比，CORS系统具有以下优势：①减少了作业人员数量，用网络RTD手簿进行部件采集只需要1名工作人员即可，而传统的全站仪测量则需要2-3名工作人员。②网络RTD的定位精度不高，但是完全能满足城市部件普查的测量精度要求，从而可以替代全站仪进行数据采集。③在CORS服务区域内进行部件数据采集不需要再进行控制测量，直接拿手簿即可进行。④在全站仪进行部件测量时，在一些拐角地方需要移动仪器，重新架站，从而容易产生积累误差，影响测量精度。RTD手簿则完全不需要架站，它即拿即用的功能，省去了架站这一环节，加快了工作速度。⑤传统部件测量对工作底图的要求较高，工作人员在测量时需随身携带，并随时进行标注和判断。用网络RTD进行部件测量时，工作人员可以不依赖工作底图，只要把指定范围内的部件记录下来即可。但是在内业处理的时候两者都需要工作底图。⑥对于区域地形变更的，不用待地形图补测后进行部件补调，可以先进行调查，等地形测量结束后再把部件添加进去即可，保证了部件采集的完整性。

4结束语

当前，大多城市都在进行数字城市建设，但传统测量方式仍是进行部件采集的主要手段。随着CORS理论与技术的日趋成熟，其巨大的优越性已经凸显出来。目前，随着经济的快速发展，全国各省、市已经建成或者在建CORS基站。CORS系统功能强大，市政部件普查只是它众多实际应用中的一个例子。CORS的出现必将对传统城市部件采集方式产生巨大影响，但是，当前适合部件普查的RTD手簿不多，是今后发展的一个方向。

参考文献：

[1]黄俊华，陈文森.连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京：科学出版社，2009.

[2]王建强.市政部件数字化调查系统的研究与实现[J].测绘与空间地理信息，2009，6（3）：78-80.

[3]陈平.网格化城市管理新模式[M].北京：北京大学出版社，2006.

[4]刘洪江，曹玉香，张长荣，林峰.杭州市数字城管市政部件数据采集方案研究与实现[J].城市勘测，2008，17-19.

作者简介：车造成，工程师，主要从事工程测绘工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。