張覺(jué)曉　史紅金

摘 要：茂名地區(qū)山洪災(zāi)害調(diào)查項(xiàng)目，時(shí)間緊，精度要求高，作業(yè)范圍廣，需要覆蓋茂名地區(qū)的高精度多星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)CORS。茂名水文局與廣州南方測(cè)繪儀器有限公司合作，在極短的時(shí)間建立臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)cors系統(tǒng)，不但解決了基站覆蓋的問(wèn)題，移動(dòng)站開(kāi)機(jī)就能測(cè)量，同時(shí)還解決項(xiàng)目技術(shù)要求的精度問(wèn)題，確保了項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)CORS；精準(zhǔn)WGS-84坐標(biāo)；高程精度0.3m

中圖分類(lèi)號(hào)： P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）12-165-2

1 概述

茂名水文分局在山洪災(zāi)害項(xiàng)目調(diào)查項(xiàng)目中要求3個(gè)月完成茂名地區(qū)1.1萬(wàn)多平方公里的調(diào)查任務(wù)，任務(wù)時(shí)間緊，范圍廣，同時(shí)需要投入十多支隊(duì)伍，儀器設(shè)備及人員投入都相當(dāng)大，任務(wù)中技術(shù)要求高，為避免分組眾多測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，需要建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但是又沒(méi)有太多的資金投入，需要同時(shí)解決平面和高程精度的問(wèn)題。

2 項(xiàng)目介紹

2.1 項(xiàng)目背景介紹

山洪災(zāi)害防治區(qū)基本情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查采用全面調(diào)查與重點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合的方式。對(duì)于所有防治區(qū)內(nèi)的人口分布與財(cái)產(chǎn)，將以城（集）鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、行政村（居民委員會(huì)）、自然村 （組）等居民聚落為單元，調(diào)查其中的居民戶(hù)數(shù)和居民人數(shù)、財(cái)產(chǎn)和住房分類(lèi)情況、政區(qū)其他基本情況，調(diào)查企事業(yè)單位的基本信息。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合歷史洪水調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)查勘，對(duì)城（集）鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、行政村（居民委員會(huì)）、自然村組等居民聚落劃分危險(xiǎn)區(qū)，調(diào)查相應(yīng)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的居民戶(hù)和居民人數(shù)、財(cái)產(chǎn)和住房分類(lèi)情況；有條件的地區(qū)，可對(duì)重要的沿河村落進(jìn)行詳查，以居民戶(hù)為單元，調(diào)查居民戶(hù)的人員和住房情況，測(cè)量宅基高程；對(duì)于重要城（集）鎮(zhèn)，則以住房座為單元，調(diào)查每座樓房?jī)?nèi)的人員和住房情況，測(cè)量宅基高程，測(cè)量 1：2000 地形圖上級(jí)調(diào)查機(jī)構(gòu)指導(dǎo)下級(jí)調(diào)查機(jī)構(gòu)審核工作， 進(jìn)行隨機(jī)抽查、檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，避免系統(tǒng)性偏差。

2.2 坐標(biāo)系統(tǒng)

①平面控制測(cè)量坐標(biāo)系：平面控制測(cè)量采用WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)；已建設(shè)完成CORS 站?。ㄊ校┑臏y(cè)區(qū)進(jìn)行平面控制測(cè)量，選擇WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)；尚未完成CORS 站建設(shè)的省 （市）的測(cè)區(qū)平面控制測(cè)量采用精密單點(diǎn)定位或單點(diǎn)定位，以獲取平面控制點(diǎn)WGS84坐標(biāo)。②高程系統(tǒng)：高程控制測(cè)量的高程采用正常高系統(tǒng)，按照1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)起算。

2.3 測(cè)量精度滿(mǎn)足的要求

①平面控制點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)大于0.2m；②高程控制點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的高程中誤差不應(yīng)大于0.1m；③縱、橫斷面特征點(diǎn)相對(duì)于鄰近平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)大于 1.5m；④縱、橫斷面特征點(diǎn)相對(duì)于鄰近高程控制點(diǎn)的高程中誤差不應(yīng)大于0.3m； ⑤縱、橫斷面特征點(diǎn)相對(duì)于鄰近橫斷面特征點(diǎn)的高程中誤差不應(yīng)大于0.3m。

3 問(wèn)題及解決方案

3.1 遇到的問(wèn)題

①項(xiàng)目要求精度高、作業(yè)區(qū)域范圍廣。②目前茂名地區(qū)的省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)cors覆蓋密度小，偏遠(yuǎn)產(chǎn)區(qū)的縣鎮(zhèn)無(wú)法覆蓋完全。③由于目前省內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)CORS只能接收單GPS衛(wèi)星，對(duì)于本次項(xiàng)目調(diào)查區(qū)域多為居民地，房屋遮擋情況下，單GPS衛(wèi)星很難收斂達(dá)到項(xiàng)目的精度要求，迫切需要兼容北斗衛(wèi)星采集系統(tǒng)。④已知控制點(diǎn)不具備精密定位的WGS-84坐標(biāo)，只有水準(zhǔn)高程。⑤基站發(fā)射坐標(biāo)需要具備精確WGS-84坐標(biāo)，而單點(diǎn)定位的WGS-84坐標(biāo)存在測(cè)量平面坐標(biāo)系統(tǒng)誤差。⑥自己架設(shè)基站，工作煩瑣，覆蓋范圍小，需要重復(fù)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，并且對(duì)人員的技術(shù)水平要求高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3.2 提出解決方案

針對(duì)以上項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題，我們提出建設(shè)CORS基站，兼容GPS、GLONASS、北斗三種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：通過(guò)聯(lián)測(cè)IGS站獲得精準(zhǔn)WGS-84坐標(biāo)，解決基站坐標(biāo)問(wèn)題，同時(shí)解決重復(fù)架設(shè)基站及重復(fù)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)的問(wèn)題。

結(jié)合項(xiàng)目本身時(shí)間緊湊等性質(zhì)， CORS基站不適合永久建設(shè)，而且建設(shè)基站費(fèi)用比較高，所以最后采取租用CORS的方案。

4 解決方案具體實(shí)施

4.1 實(shí)施的可能性

4.1.1 北斗衛(wèi)星使用帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

如圖1中房屋遮擋的測(cè)量中，由于樓房遮擋，GPS+GLONASS衛(wèi)星（3+3）水平和豎直面精度都很差，無(wú)法達(dá)到固定解測(cè)量狀態(tài)；圖2中同樣位置，雖然四周遮擋了，由于有了北斗衛(wèi)星，多了5顆衛(wèi)星天頂方向的衛(wèi)星，能夠快速且高精度達(dá)到固定解采集狀態(tài)。

“北斗”特有的5顆地球同步軌道衛(wèi)星設(shè)計(jì)對(duì)中國(guó)區(qū)域進(jìn)行區(qū)域增強(qiáng)，衛(wèi)星信號(hào)更優(yōu)。

低緯度接近赤道的地區(qū)，這5顆衛(wèi)星正好處于高截止角的天頂方向，衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)，尤其適用于樓房密集的天井類(lèi)環(huán)境，大大提高了RTK在測(cè)量中的可用性。

4.1.2 NRS虛擬參考站技術(shù)

NRS虛擬參考站系統(tǒng)是廣州南方測(cè)繪儀器有限公司自主研發(fā)的一套能提供網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)的CORS系統(tǒng)，也是國(guó)內(nèi)第一套能支持網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)的商業(yè)CORS系統(tǒng)，NRS虛擬參考站系統(tǒng)軟件用于GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)的運(yùn)行與管理，采用NRS虛擬參考站技術(shù)的工作模式，系統(tǒng)使用多基站網(wǎng)絡(luò)綜合誤差改正模型的處理方式使整個(gè)控制區(qū)域得到整體差分?jǐn)?shù)據(jù)改正，提供真正的網(wǎng)絡(luò)RTK解決方案。

4.1.3 Gamit軟件全球高精度解算軟件

GAMIT軟件由美國(guó)麻省理工學(xué)院（ MIT） 和斯克里普斯海洋研究所（SIO） 聯(lián)合開(kāi)發(fā)。該軟件是世界上最優(yōu)秀的GPS定位和定軌軟件之一，當(dāng)解算長(zhǎng)基線(xiàn)時(shí)，相對(duì)精度能達(dá)到10-9量級(jí)，解算短基線(xiàn)的精度能優(yōu)于1mm，GAMIT軟件的特點(diǎn)是運(yùn)算速度快、精度高、計(jì)算自動(dòng)化等，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

由于軟件解算速度快、精度高，符合項(xiàng)目特點(diǎn)，在茂名地區(qū)的山洪災(zāi)害調(diào)查項(xiàng)目中，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，我們使用GAMIT軟件解算CORS基站數(shù)據(jù)。

4.1.4 RTK硬件設(shè)備

由于此次項(xiàng)目的開(kāi)展地點(diǎn)多位于縣鎮(zhèn)山區(qū)并且四五月份雨水量較大，山多雨密網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度不一，所以對(duì)于移動(dòng)端的要求一是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定，二是堅(jiān)固防水?；谝陨峡紤]，并且經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，最終選定S862013款RTK作為移動(dòng)端實(shí)施項(xiàng)目。

4.2 選點(diǎn)布網(wǎng)

根據(jù)NRS網(wǎng)絡(luò)CORS技術(shù)指標(biāo)及CORS選址建站規(guī)范，茂名地區(qū)山洪災(zāi)害調(diào)查任務(wù)范圍及重點(diǎn)測(cè)量地區(qū)，選點(diǎn)在水文站或者鎮(zhèn)政府三防辦安裝設(shè)備。共計(jì)13個(gè)站覆蓋整個(gè)茂名地區(qū)，均為樓頂站，采用預(yù)制不銹鋼桿固定安裝樓頂接收天線(xiàn)，平均邊長(zhǎng)60km。基站數(shù)據(jù)通過(guò)站點(diǎn)的辦公網(wǎng)絡(luò)傳回服務(wù)器中心，服務(wù)器則采用租用儀器供應(yīng)商服務(wù)器的形式，并且數(shù)據(jù)由儀器供應(yīng)方進(jìn)行維護(hù)。辦公網(wǎng)絡(luò)存在延遲超限的（大于500ms），開(kāi)通電信的專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)延遲的問(wèn)題。具體布網(wǎng)如圖3。

4.3 實(shí)施步驟

4.3.1 基站坐標(biāo)聯(lián)測(cè)

在一周的時(shí)間內(nèi)完成了13個(gè)基站的安裝調(diào)試，并通過(guò)采集的連續(xù)3天的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用Gamit軟件與IGS站進(jìn)行聯(lián)測(cè)（選取了：北京房山BJFS、烏魯木齊URUM、拉薩LHAZ、武漢WUHN），得出精準(zhǔn)WGS-84坐標(biāo)，解決項(xiàng)目中平面坐標(biāo)的問(wèn)題。

4.3.2 高程轉(zhuǎn)換參數(shù)獲取

高程系統(tǒng)采用移動(dòng)站連接網(wǎng)絡(luò)CORS，在測(cè)區(qū)均勻采集85高程水準(zhǔn)點(diǎn)求取高程擬合參數(shù)。對(duì)于測(cè)區(qū)沒(méi)有水準(zhǔn)點(diǎn)的地方，采取在空曠的位置連接廣東省廳CORS，采集WGS-84坐標(biāo)后交由省廳CORS中心轉(zhuǎn)換得到85高程，再加入進(jìn)行參數(shù)求取。

4.3.3 精度檢查

參數(shù)求取后，采用移動(dòng)終端連接CORS系統(tǒng)，輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)，經(jīng)檢驗(yàn)精度誤差如下：

檢查結(jié)果平面誤差均在5厘米以?xún)?nèi)，高程誤差均在7厘米以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足項(xiàng)目測(cè)量要求（由于測(cè)量中控制點(diǎn)保密等問(wèn)題，故沒(méi)有列出實(shí)際點(diǎn)與控制點(diǎn)坐標(biāo)）。

5 總結(jié)

在此次的茂名市山洪災(zāi)害調(diào)查中，由于第一次采用租用并建立臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)CORS的方案，在實(shí)施過(guò)程中碰到了各種難題，但是都一一解決，保證了項(xiàng)目精度、減少了錯(cuò)情、避免了重復(fù)架設(shè)基站，以及找控制點(diǎn)校正帶來(lái)的麻煩和誤差，獲得了很好的效果，及時(shí)地完成任務(wù)。這次的項(xiàng)目合作，在廣東省水文局組織的檢查、驗(yàn)收中獲得了肯定，為今后其他地區(qū)項(xiàng)目的順利開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李德基.建設(shè)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（CORS） 的方法與應(yīng)用探討[J].測(cè)繪與空間地理信息，2010（6）：1-3.

[2] 廣州南方測(cè)繪儀器有限公司.NRS網(wǎng)絡(luò)參考站系統(tǒng)軟件技術(shù)說(shuō)明[EB/OL].http：//www.southgnss.com/DownLoad_

view.asp？did=16&sid=10，2010-03-01/20160420.

[3] 鄂棟臣.應(yīng)用GAMIT/GLOBK軟件進(jìn)行高精度GPS數(shù)據(jù)處理[J].極地研究，2005（3）：1-3.

[4] 廣州南方測(cè)繪儀器有限公司.CORS實(shí)施細(xì)則[EB/OL].

http：//www.docin.com/p-50923942.html， 2010-05-08/20160420.