GPS CORS技术在地下管线区域控制测量中的应用探讨

李 鑫，景 浩

(沈阳地球物理勘察院，辽宁沈阳110121)

一、引 言

GPS-RTK系统是由用户部分、地面控制部分和空间部分组成。它是通过公共通讯网络或者电台，把基准站观测的数据和载波信号传输到流动站，然后再经流动站把自身接收的观测数据以及投影参数等和基准站传输的数据进行差分处理得到精确坐标数据。但是GPS-RTK的测量模式必须是建立在测区内有高等级的控制点的基础上，通过频繁假设基准站逐步发展下一级控制点，从而完成整个测区的测量工作。

CORS是一种新的RTK技术，单个CORS基准站的测量覆盖半径就可达到50 km。其系统包括用户应用系统、用户数据处理中心、用户通讯、系统控制以及参考站构成。通过移动通讯系统进行信息传输，进行实时差分定位。应用单台GPS接收机就可以进行测绘工作，并且无误差来的累积。相比原始的测量方法，CORS(连续运行参考站)系统具有很大优势:①改进了初始化时间，扩大了工作半径;②使用方便，提高了工作效率;③完善的数据监控系统，实时监测，消除了周跳和系统误差，增加了作业的可靠度;④无需假设基准站，节约时间，减少仪器设备投入;⑤提供远程服务，实现了数据共享;⑥扩大了应用范围和应用领域;⑦方便了城市规划和城市建设。

二、技术要求

按城市地下管线测量技术要求，城市地下管线探测的精度应符合下列规定:地下管线点的测量精度平面位置中误差mS不得大于±5 cm(相对于邻近控制点)高程测量中误差mh不得大±3 cm，(相对于邻近控制点)。

地下管线图测绘精度:地下管线与邻近的建筑物、相邻管线以及规划道路中心线的间距中误差mc不得大于图上±0.5 mm。

三、施测方法

按照《城市地下管线探测技术规程》和《全球定位系统GPS测量规范》的要求进行。

应用天宝GPS-SPS881进行施测，仪器经辽宁省测绘仪器计量站监测，符合精度要求。

1.收集原有测绘资料

本次测绘原始资料即控制点资料完全有大庆市城乡规划局提供，共计10个不同等级控制点，经调查有6个控制点保存完好。

2.选点、布点

选点人员应充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象及大地点等情况。

点位基本要求:

1)周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°;

2)远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站等)，其距离不小于200 m，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50 m;

3)附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等);

4)交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测;

5)地面基础稳定，易于点的保存;

6)充分利用符合要求的旧有控制点;

7)选站时应尽可能使测站附近的小环境(地形、地貌、植被等)与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

点位布设采用定制的长度7.5 cm，带有直径1.5 cm钉帽的钢钉，钉帽上刻有十字，应用电转、锤子钉在易于保存的地点，点位用喷漆注记，并在附近醒目地点书写点号，并作好点之记。

四、仪器准备及外业观测

1.RTK测量准备

1)全面检查，GPS接收机全面检验包括:一般检视、通电检验、试测检验。

2)RTK测量时应视测量目的、要求精度、卫星状况、接收机类型、测区已有控制点情况及作业效率等因素综合考虑，按照优化设计原则进行作业。

3)为了检验当前站RTK作业的正确性，必须检查一点以上的已知控制点，或已知任意地物点、地形点，当检核在设计限差要求范围内时，方可开始RTK测量。

2.作业要求

RTK作业应尽量在天气良好的状况下作业，要尽量避免雷雨天气。夜间作业精度一般优于白天。

表1 RTK观测的基本条件要求

1)架设脚架作业，当高度不同时，应修高度值。2)开机后经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站号(测点号)、仪器高等信息。

3)接收机启动后，观测员可使用专用功能键盘和选择菜单，查看测站信息接收卫星数、卫星号、卫星健康状况、各卫星信噪比、相位测量残差实时定位的结果及收敛值、存储介质记录和电源情况，如发现异常情况或未预料情况，并及时作出相应处理。

4)不得在天线附近50 m内使用电台，10 m内使用对讲机。

5)天气太冷时，接收机应适当保暖;天气太热时，接收机应避免阳光直接照晒，确保接收机正常工作。

6)在流动站作业时，接收机天线姿态要尽量保持垂直(流动杆放稳、放直)。一定的斜倾度，将会产生很大的点位偏移误差。如当天线高2 m，倾斜10°时，定位精度可影响 3.47cm。

ΔS=20sin 10=3.47cm

7)RTK观测时要保持坐标收敛值小于5 cm。

8)RTK测量主要有仪器误差、软件解算误差、对中(对点)误差、基站坐标传算误差、不同时刻卫星状态和观测条件引起的误差等。在观测过程中要注意采取一定的措施克服上述误差。

经过布点和测量，一共测设551个图根点。

五、控制测量检查

对探测图根控制测量的检查我们采用拓普康全站仪进行的。在一个图根点上架设仪器，观测另一个图根点，直接观测距离及高差，与两个图根点的反算距离和高差进行比较。观测中对全站仪严格按照仪器的要求进行对中及正平，用钢尺量测仪器高，读数至毫米;观测的棱镜架设在三角架上，并对棱镜进行对中正平，用钢尺量棱镜高，读数至毫米。经检查如表2(由于涉及数据较多，本文中仅用试验区检查数据进行说明)。

表2 大庆市地下管网普查探测及监理工程质量检查-控制检查表

续表2

表中边长相对误差最大值为1/7990，高程相对误差最大值为15 mm。

最后，对551个图根点中的180对两两通视的图根点进行了距离和高差检查，检查情况:检查结束后，对距离和高差进行了中误差的计算;边长最大相对误差1/6783;点位中误差为±0.85 cm;高差中误差为±0.58 cm。根据以上检查结果，说明本测区图根控制质量合格。

六、小 结

GPS-RTK技术测量精度高，可以达到厘米级精度，并且不累计传递误差，观测时间短并可实时提供三维坐标，完全可以满足地下管线点测量精度，同时，操作简单方便，可以极大提高工作效率，从而节约了时间，提高了经济效率。近年来，各种用途的连续运行和参考站系统(CORS)的相继建成，在国内个城市发展迅猛，出现了由多基站构成的网络RTK，解决了常规RTK的局限性问题;另外，区域大地水准面的精化，较好的解决GPS高程转换问题。同时一些中小城市也越来越重视基础测绘工作，随着测绘科技的发展，GPS-CORS将得到更广泛的应用。

［1］中国国家标准管理委员会.GB_T 18314—2001全球定位系统 GPS测量规范［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ 61—2003城市地下管线探测技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003

［3］卢辉.CORS系统的构建研究及其在江苏油田管线探测中的应用［D］.西安:西安科技大学，2010.