CORS在地下金属管线定位测量中的应用

李 阳

（重庆市万州区规划设计研究院，重庆 404000）

CORS通俗来讲就是卫星定位系统。CORS依托的是现代网络技术和数字通信技术的发展，CORS系统包括空间站部分、数据处理部分、通信系统部分和地面用户管理四部分组成。CORS应用于测量技术的前提是拥有足够的测量设备，测量的区域范围内要建立很多GPS参考站，参考站和参考站之间可以出现检测范围重叠状况，但是不能留有不能被检测的空白区域。而且要保证每个GPS参考站能够24小时不间断工作。GPS卫星定位就是测量的数据来源，通过不断地采集数据然后将数据传输进计算机中，计算机对数据进行预处理，最终获得测量物的测量数据。

地下金属管线的测量涉及了测绘学和地理学等多方面的技术应用。在测量之前要进行测量规划，测量过程不仅要实现管线位置的探测[1]，还要进行管线状态的检验。很多事故的发生都是由于地下金属管线的状态检测结果不准导致的。因此选择一种误差率小检测方式对地下金属管线的检测具有积极影响。地下金属管线的测量方式可以融合更加先进的技术。CORS技术在测绘领域的运用已经炉火纯青。CORS系统可以将测量数据进行储存并直接通过计算机进行数据分析。地下金属管线的测量

1 CORS在地下金属管线定位测量中的具体应用

1.1 布置测量控制网络

测量控制网络包含计算机网络和信息网络，在计算机网络中将GPS与CORS系统相结合。就可以实现GPS与CORS的数据共享。同一地区的数据无需进行两次收集节省了一步采集数据的时间。在计算机中将系统进行结合后先做好控制网络的布置，然后再进行地下金属管线的测量可以提高测量效率。在进行网络布置的时候要根据地下金属管线测量地的测量区域大小和管线大致的掩埋深度确定网络布置的密度，首先布置一级测量网，根据一级测量网的密度来确定二级测量网的密度[2]，以此类推直到所有的测量网布置完成。如果测量地区的地形比较复杂，例如在丘陵聚集的地区进行地下金属管线监测，就必须增加监测网的密度。如果检测地处于地下水聚集区域，就需要增设加密点来辅助测量，加密点与控制网络进行信号关联。以防因为地形原因导致地下金属管线测量不准确。

测量控制网络建立之后，就要进行参考站的选择。参考站的选择标准一是GPS的基站数量，二是GPS基站的信号辐射范围。地下金属管线的测量需要基站的信号覆盖范围在50km2左右，然后根据具体的测量需求决定基站的建设数量，GPS基站如图1所示。

图1 GPS基站实物图

基站的建设数量和建设的地理位置是同一时间进行敲定的，数量和位置都布置合理是参考站建设的一大难点。需要借助计算机系统的数据处理系统根据地形的复杂程度进行分析和计算。地下金属管线地表出露部分可以采用直接检测的方式，依靠CORS系统定位出露部分的具体位置，连接测量仪和金属管线，开启测量仪向金属管线中输入电流。控制电流输入的大小，探测电流在管线中游走的路线探测金属管线在地下部分的具体位置。地下掩埋较浅的金属管线可以在管线上放置信号接收装置，CORS系统发出探测信号，信号接收装置接收到信号后直接将地下金属管线地的数据信号传输回CORS系统的数据采集装置。需要注意的是信号接收器的信号接收距离有限，不能探测掩埋过深的管线。掩埋较深的地下金属管线可以使用电磁场感应法进行检测，直接向地下金属管线发射电磁场，基于金属的导电性，地下金属管线会在接收到特定电磁场的情况下形成特有磁场。

地下金属管线在测量的时候，地表的信号发射站、电缆等基础设施都会对测量仪发射的测量信号造成干扰。干扰信号会造成管线测量误差，CORS系统的定位系统可以辅助测量仪将因为信号干扰造成的测量误差降低到最小。在管线测量结束后，要随机在管线点中抽出一部分进行再次测量，结果与正式测量的结果进行对比，误差率小于2%才能证明此次测量的数据有效。

1.2 采集数据信息

CORS是以GPS为核心的测量技术，在实际的测量中采集信息可以通过传感器完成。传感器的设计运用了数字化技术，对地下金属管线的测量数据通过电磁波传递出去，CORS的卫星系统接收到信号之后，对测量数据进行预处理，完成预处理数据经过真伪辨别，将错误的数据进行剔除，真实的数据保留下来并传输到计算机中。在测量数据采集环节，很多地下金属测量工程想要完整的拿到金属管线的数据，需要使用各种仪器进行多次测量。而多次测量意味着多次误差叠加，测量精度值直线下降。利用CORS只需要一次测量就可以采集到所有的数据，保证了数据采集的精确性，也节省了很多工作时间。

1.3 实现数据处理与储存

地下金属管线定位测量的数据传输到计算机中后，需要对数据的准确性进行二次验证，以防有漏测错测的现象发生。由于地下金属管线不会在短时间内出现很大变化，所以即使出现数据缺失只要进行补救测量就可以将数据直接进行补充。确认过测量数据准确无误后[3]，就可以利用CAD软件进行测绘图纸的制作。探测数据库的数据通过数据转换软件转换为金属管线的属性数据。金属管线属性分为点属性和线属性。测量数据按照属性分类分别填入属性表中。再将测量的平面坐标与点属性和线属性进行一一对应。填好的数据要经过数据检查，首先检查管线属性表中的数据是否与作业人员入库的数据一致，数据存疑的地方进行标记，将普通数据进行分类储存。然后将生成的图像进行检查，CORS中的三维建模功能可以将二维图纸转换为三维立体图像，可以更加直观的展示出地下金属管线的测量结果。检查合格后直接形成金属管线测量的完整数据。

2 仿真实验

为了验证本文所设计的运用CORS对地下金属管线定位的方法是否满足地下金属管线的测量要求设计了本次对比实验，使用文献中提到的金属管线电磁感应测量方法和直接测量法以及本文设计的方法对地下金属管线进行定位，在三种测量方式下，将金属管线测量定位误差进行对比。

2.1 实验准备

实验需要准备充电器、测量仪、电容箱、计算机。在仿真软件中构建金属管线的仿真模型，管线的地下掩埋深度为50m，模拟软件运行3s时开始进行测量，CORS系统的网络密度为每100km3设置三个基站。电容箱实时进行充电，以免在进行直接测量的时候充电器断电导致产生设备故障误差。

2.2 实验结果

利用上述实验仪器对金属管线进行仿真测量，测量定位数据经过转换处理后与实际位置进行对比，计算出误差值，结果如下表。

由表1可知，本文设计的方法的定位误差和定深误差都小于电磁感应测试方法和直接测量法的测量误差，直接测量方法由于信号干扰严重，定位误差偏差较大。电磁感应方法的信号发射机可以避开一些信号干扰大的干扰设施，定位误差比直接测量法小一些，但电磁感应测量方法只能控制信号的发射，不能控制金属管线的磁场变化，因此定深误差较大。本文设计的方法融合了CORS强大的卫星定位技术，因此本文设计的方法可以有效的减少地下金属管线中的测量误差。

表1 不同方式测量地下金属管线的误差对比

3 结语

本文设计了将CORS融入地下金属管线测量的方法，并通过实验验证该方式可以有效减少测量误差。但是本次验证实验是在仿真软件中完成的，与实际操作相比简化了很多步骤，希望在日后的研究中可以将实验细节完善，得出更加准确的结果。