杜仲進(jìn)，朱小玉，孫善一

（安徽理工大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，安徽 淮南232001）

0 引 言

近年來(lái)，隨著全球定位系統(tǒng)的不斷發(fā)展，特別是RTK技術(shù)的興起，推動(dòng)著測(cè)繪行業(yè)向著便捷化的方向發(fā)展，雖然實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)在數(shù)據(jù)獲取上更方便、更快捷，精度更高，但由于傳統(tǒng)RTK技術(shù)的局限性，使它在某些方面的應(yīng)用受到阻礙［1]。使用CORS RTK測(cè)量方式可以很好地克服傳統(tǒng)RTK測(cè)量的不足。衛(wèi)星信號(hào)受到遮擋是傳統(tǒng)RTK和CORS RTK都不能解決的問(wèn)題。全站儀在傳統(tǒng)的測(cè)量中的運(yùn)用已經(jīng)很成熟，由于其自身技術(shù)特點(diǎn)也受到自然環(huán)境影響。將網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀配合使用，在山區(qū)的大比例尺地形測(cè)繪中能得到更好的應(yīng)用。

以CORS技術(shù)與全站儀在閩清縣鶴林村的大比例尺（1：1000）地形測(cè)量中的應(yīng)用為例，主要闡述了傳統(tǒng)RTK的不足與CORS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及CORS技術(shù)與全站儀配合作業(yè)的基本原理、作業(yè)模式、注意事項(xiàng)，這種模式應(yīng)用于山區(qū)地形圖測(cè)繪具有較大的優(yōu)勢(shì)［2]。

1 傳統(tǒng)RTK與CORS技術(shù)比較

1.1 傳統(tǒng)RTK與其不足

傳統(tǒng)RTK技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，該技術(shù)需要一個(gè)本地的基準(zhǔn)站。在作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站觀測(cè)同步觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)播發(fā)給流動(dòng)站。流動(dòng)站依據(jù)本機(jī)的觀測(cè)值、基準(zhǔn)站觀測(cè)值和坐標(biāo)、廣播星歷進(jìn)行實(shí)時(shí)相對(duì)定位，從而計(jì)算流動(dòng)站的瞬時(shí)位置坐標(biāo)。

傳統(tǒng)RTK的局限性：

1）測(cè)量范圍的局限：由于差分技術(shù)的前提是差分的兩站的衛(wèi)星信號(hào)傳播路徑相同或者類似。此時(shí)兩站的共同誤差大部分可以消除。但當(dāng)距離大于50km以上，誤差相關(guān)性大大減少，以至于差分之后殘差很大，定位精度下降。

2）通信數(shù)據(jù)鏈作用距離的局限：傳統(tǒng)RTK多采用UHF和VHF電臺(tái)播發(fā)RTCM差分信號(hào)，由于電臺(tái)的衍射性能差，而且都是站間準(zhǔn)直線傳播。所以在山區(qū)作業(yè)很不方便，經(jīng)常會(huì)收到衛(wèi)星信號(hào)，但是收不到電臺(tái)信號(hào)。與此同時(shí)山區(qū)海拔高、高差大，電臺(tái)信號(hào)極易受到阻斷。

3）基準(zhǔn)站移動(dòng)頻繁：在測(cè)量過(guò)程中，需要不斷設(shè)置和更換基準(zhǔn)站時(shí)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率和設(shè)備的安全性不高，同時(shí)為基準(zhǔn)站持續(xù)供電一直是外業(yè)測(cè)量難以解決的問(wèn)題。

1.2 CORS技術(shù)與優(yōu)勢(shì)

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（CORS）是利用地面布設(shè)的多個(gè)基準(zhǔn)站，綜合利用各個(gè)基準(zhǔn)站的觀測(cè)信息，通過(guò)建立精確的誤差改正模型，實(shí)時(shí)發(fā)送RTCM差分改正數(shù)，改正用戶的觀測(cè)值精度，在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶的高精度導(dǎo)航定位服務(wù)。同時(shí)CORS RTK技術(shù)集Internet技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和GPS定位技術(shù)于一體，是參考站網(wǎng)絡(luò)式GPS多功能服務(wù)系統(tǒng)的核心支持技術(shù)和解決方案。

CORS RTK克服了傳統(tǒng)的RTK的許多不足，同時(shí)獲得精度更高的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了快捷、方便的作業(yè)模式。

2 CORS RTK配合全站儀的實(shí)測(cè)技術(shù)分析［3]

在利用CORS RTK方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，固定的參考站不直接向移動(dòng)用戶發(fā)送任何改正信息，而是將所有的原始數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)通訊線發(fā)送到控制中心。移動(dòng)用戶在工作前，向控制中心發(fā)送一個(gè)概略坐標(biāo)，控制中心根據(jù)用戶概略位置，由數(shù)據(jù)處理中心自動(dòng)選擇最佳的一組固定基準(zhǔn)站。根據(jù)這些站發(fā)來(lái)的信息，整體進(jìn)行GPS測(cè)量誤差改正，并將高精度的差分信號(hào)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站利用差分信息及本站觀測(cè)值進(jìn)行定位。

對(duì)于全站儀來(lái)說(shuō)，在野外進(jìn)行測(cè)量時(shí)，受到外界環(huán)境影響較小。

在實(shí)際的測(cè)量中，由于使用CORS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，已知轉(zhuǎn)換四參數(shù)（或七參數(shù)），此時(shí)平面已經(jīng)轉(zhuǎn)換成我們通常使用的坐標(biāo)系，由于高程異常的存在，需要進(jìn)行改正，為了獲得測(cè)量需要的點(diǎn)位的正常高，通過(guò)該地區(qū)的似大地水準(zhǔn)面精化結(jié)果，求出高程異常值，從而獲得點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。使用CORS RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只有在載波相位整周模糊度得到固定解時(shí)才開(kāi)始測(cè)量，這樣可以有效的保證精度。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 概 述

鶴林村位于福州市閩清縣金沙鎮(zhèn)境內(nèi)，處于福建省的東部，測(cè)區(qū)范圍大概0.6km2，測(cè)區(qū)地形以丘陵為主。在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)大部分地勢(shì)高差較大，農(nóng)田多為梯田，房屋多建于村級(jí)水泥路面一側(cè)。沿著盤山道路，布設(shè)兩個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)，此外還布設(shè)14個(gè)GPS點(diǎn)，其中六個(gè)為埋石圖根點(diǎn)，其他為圖根點(diǎn)。該控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)全站儀與RTK共同檢核，保證其精度。

3.2 控制測(cè)量

使用CORS RTK模式對(duì)一級(jí)點(diǎn)和圖根點(diǎn)進(jìn)行控制測(cè)量。本次測(cè)量在CORS網(wǎng)絡(luò)的有效范圍內(nèi)。對(duì)于一級(jí)點(diǎn)的測(cè)量，采用三腳架對(duì)中、整平，每次觀測(cè)21個(gè)歷元，采樣間隔2～5s，同時(shí)進(jìn)行平滑處理。一級(jí)點(diǎn)施測(cè)四次，每次測(cè)量平面較差應(yīng)不大于4cm，大地高較差不大于4cm.最后取各次測(cè)量平面坐標(biāo)中數(shù)為最終的結(jié)果。為了保證首級(jí)控制點(diǎn)的精度，采用全站儀進(jìn)行邊長(zhǎng)檢核，測(cè)距中誤差≤±15mm，邊長(zhǎng)較差的相對(duì)中誤差應(yīng)≤1／14000.全站儀實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)應(yīng)經(jīng)過(guò)氣溫、氣壓及投影等各項(xiàng)改算，再與控制點(diǎn)的坐標(biāo)反算邊長(zhǎng)進(jìn)行比較。其他的圖根點(diǎn)只要施測(cè)兩次即可。通過(guò)計(jì)算點(diǎn)位中誤差，可以看出CORS RTK測(cè)出點(diǎn)位的精度較高，如表1，2所示。對(duì)于高程來(lái)說(shuō)，由于獲取的高程數(shù)據(jù)存在異常，首級(jí)控制點(diǎn)高程計(jì)算采用GPS大地高結(jié)合此區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面精化成果進(jìn)行求算。其他圖根點(diǎn)高程計(jì)算也采用上述方法。

表1 一級(jí)點(diǎn)邊長(zhǎng)較差計(jì)算表

表2 同一觀測(cè)點(diǎn)多次觀測(cè)平面坐標(biāo)及點(diǎn)位中誤差

點(diǎn)名 第一次坐標(biāo) 第二次坐標(biāo) 二次觀測(cè)坐標(biāo)的中數(shù)x／m y／m x／m y／m Δx／m Δy／m ΔmD／m 12 95 792.543 9 063.168 95 792.537 9 063.170 0.006 0.002 ±0.002 13 95 752.426 9 022.903 95 752.428 9 022.901 0.002 0.002 ±0.001 14 96 190.233 9 680.115 96 190.256 9 680.104 0.024 0.010 ±0.009

3.3 碎部測(cè)量

對(duì)鶴林村進(jìn)行外業(yè)查看，考慮到此測(cè)區(qū)地形起伏較大，從東往西有一條貫穿整個(gè)村子的水泥路，水泥公路的一邊為坎，另一邊為少量的房屋和山，通往山上有一條小路，小路邊上有較多房屋。坎下多為梯田，在坎下斜坡種植了較多高大的竹子，且非常密集，造成通視情況不好。鶴林村的圖根點(diǎn)都設(shè)在水泥路上，從路上的控制點(diǎn)設(shè)站，全站儀無(wú)法觀測(cè)到坎下的梯田邊界點(diǎn)和高程點(diǎn)。和梯田相鄰的另外一端為山，在從水泥路一個(gè)岔口有一條小路通往山上，路邊有幾幢建筑物，用全站儀測(cè)量比較困難。為了提高測(cè)圖的工作效率，在此房屋門前開(kāi)闊的地方，布設(shè)相互通視的圖根點(diǎn)，用RTK測(cè)出其坐標(biāo)，可以用全站儀在其上設(shè)站，利用已測(cè)得控制點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)行碎部測(cè)量。全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量時(shí)，為了保證測(cè)圖的精度和內(nèi)業(yè)展野外測(cè)點(diǎn)時(shí)，防止圖形的旋轉(zhuǎn)，需要對(duì)測(cè)站進(jìn)行定向。利用已知測(cè)站和后視點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行定向。通過(guò)檢測(cè)定向后視點(diǎn)的坐標(biāo)差來(lái)保證碎部點(diǎn)的精度，如果x＞3cm，或y＞3cm則需要檢查，防止有誤操作，然后進(jìn)行重新測(cè)量定向點(diǎn)。因此，分配一組RTK測(cè)量梯田邊界點(diǎn)、山谷中的一些特征點(diǎn)的高程和通往山上的小路。同時(shí)其他地物用全站儀進(jìn)行觀測(cè)，全站儀組需要兩個(gè)人，觀測(cè)員在測(cè)圖的時(shí)候，同時(shí)輸入點(diǎn)位的地類代碼，另外一人，負(fù)責(zé)立棱鏡，根據(jù)此次鶴林村1：1000地形圖測(cè)量要求，測(cè)圖最大視距不宜大于160m，無(wú)棱鏡儀器最大視距不得大于60m.通過(guò)協(xié)調(diào)配合工作，可以加快測(cè)量的進(jìn)度。外業(yè)觀測(cè)完成以后，還需進(jìn)行野外的調(diào)查，調(diào)查地塊中植物的類別，山谷地貌等，重點(diǎn)調(diào)查房屋的結(jié)構(gòu)，很多房屋后面為很高的坎，用全站儀和RTK都無(wú)法觀測(cè)，在定出房屋前面特征點(diǎn)時(shí)，房屋背面通過(guò)測(cè)距儀進(jìn)行量距。這樣配合可以大大提高測(cè)圖的效率。

4 CORS技術(shù)配合全站儀的優(yōu)勢(shì)與對(duì)測(cè)量工作效率的提高

采用CORS RTK配合全站儀在地形圖測(cè)繪中進(jìn)行控制測(cè)量和碎部測(cè)量具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，工作效率有很大提高。

1）采用CORS RTK進(jìn)行測(cè)量，CORS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，不受傳統(tǒng)RTK作業(yè)距離的限制，可以很快的解算出整周模糊度，定出點(diǎn)位三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)快速作業(yè)。在碎部測(cè)量時(shí)，地物周圍環(huán)境無(wú)嚴(yán)重遮擋時(shí)，只需一人即可作業(yè)，加快了作業(yè)速度。

2）CORS RTK定位出點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，沒(méi)有誤差的累積，精度較高，作業(yè)之前可以用高等級(jí)的點(diǎn)進(jìn)行檢核，減少了全站儀對(duì)于點(diǎn)位的檢核，提高了效率。

3）在山區(qū)進(jìn)行地形圖測(cè)繪，全站儀組與CORS RTK組進(jìn)行配合，可分區(qū)域進(jìn)行，與傳統(tǒng)的作業(yè)方式比較，減少了人力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

利用CORS技術(shù)配合全站儀在山區(qū)地形圖測(cè)繪中，很好地解決了傳統(tǒng)RTK的不足之處和單純使用全站儀造成圖根點(diǎn)位誤差累積與傳播，受到山區(qū)通視條件的影響，利用CORS技術(shù)可以很好地定位出點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，在提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)精度也得到了保證。

［1]李征航，黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理［M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

［2]唐曉洪.應(yīng)用RTK技術(shù)的礦山地形測(cè)量研究［J].科技資訊，2010（27）：23.

［3]浙江省測(cè)繪局和國(guó)家測(cè)繪局重慶測(cè)繪院.CHT 2009－2010.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［S].國(guó)家測(cè)繪局標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，2010.