董永祥

(安徽理工大學 測繪學院,安徽 淮南 232001)

0 引 言

工程建筑物基坑放樣常規(guī)測量方法一般先用全站儀導線測量布設(shè)控制點,然后在控制點的基礎(chǔ)上進行建筑物點位的放樣.但是由于導線測量受到控制點密度不足、測站間需要通視等問題困擾[1],耗費人力、時間和資金,隨著科技的進步,人們就選擇了新方法解決這一問題.

隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的快速發(fā)展,GNSS連續(xù)運行參考站(CORS)系統(tǒng)得到了迅速的推廣和應用.CORS系統(tǒng)具有多基站、全天候連續(xù)運行、效率高、精度高、不存在誤差積累、測站間無需通視等優(yōu)點,被廣泛應用于控制測量、地形圖測量、地籍測量、房產(chǎn)測量中[2-5].單基站CORS和多基站CORS系統(tǒng)均屬于CORS系統(tǒng),基于多基站CORS的網(wǎng)絡(luò)CORS-RTK已逐漸成為實時動態(tài)(RTK)定位發(fā)展的主流[6-8].網(wǎng)絡(luò)CORS-RTK就是利用連續(xù)運行衛(wèi)星定位基準站的觀測信息,以GNSS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),建立差分信息解算模型,解算出高精度的差分數(shù)據(jù),然后通過無線通信數(shù)據(jù)鏈將差分數(shù)據(jù)分發(fā)給用戶.網(wǎng)絡(luò)CORS-RTK技術(shù)與單基站CORS相比,覆蓋范圍更廣、操作簡單、一體化程度高,同時也彌補了以電臺為信號傳播方式的常規(guī)RTK的點位精度隨距離的增加而降低的不足,為建筑物點位放樣中已知點位分布差或太遠的情況提出了解決之道[9-11].

千尋位置服務以高精度定位為目標,擁有自己的CORS站和位置服務系統(tǒng),其中的網(wǎng)絡(luò)CORS服務相對于省CORS系統(tǒng)服務除了擁有省CORS系統(tǒng)的優(yōu)點,特別之處在于覆蓋范圍廣,通用全國,通過北斗地基增強全國網(wǎng)的整合與建設(shè);它的網(wǎng)絡(luò)CORS只需一個賬號,就可以在全國范圍內(nèi)使用;提供全天候不間斷的響應服務[12].

在建筑物基坑放樣中,由于放樣區(qū)被圍墻遮擋,使用全站儀無法進行測量,并且控制點位于路中央,架設(shè)基站影響交通,且對接收機有影響,針對上述情況,本文以淮南市XXX城三期工程為例,闡述用千尋位置服務中的網(wǎng)絡(luò)CORS+RTK的作業(yè)模式在基坑放樣中的應用.

1 千尋網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)與原理

CORS系統(tǒng)由基準站、數(shù)據(jù)處理中心、用戶、通信模塊四部分組成.基準站包括GNSS接收機、避雷針、天線、電源;數(shù)據(jù)中心可以進行數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)播發(fā)控制,通信采用GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸.多基站CORS系統(tǒng)則是把多個固定基準站連接起來,接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心,經(jīng)處理中心處理獲得差分信息,通過移動聯(lián)通的GPRS網(wǎng)絡(luò)或者CDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)給流動站用戶,用戶不需要架設(shè)基準站,只要用流動站接收機,設(shè)置好IP地址和用戶名密碼即可進行測量.千尋網(wǎng)絡(luò)CORS是多基站CORS系統(tǒng),通常采用虛擬參考站技術(shù),主要原理如圖1所示.

首先各基站將檢測到的信息發(fā)送至數(shù)據(jù)中心,其次數(shù)據(jù)中心對接收機的信息進行調(diào)整,建立誤差改正模型,然后各用戶將收到的初始信息傳送至數(shù)據(jù)中心,由數(shù)據(jù)中心在用戶的附近建設(shè)一個虛擬的參考站,數(shù)據(jù)中心對該虛擬參考站的信息進行更改后的準確信息傳送給用戶,最后由虛擬基準站和移動站組成的網(wǎng)絡(luò)RTK,利用虛擬參考站傳動的信息進行改正,獲得更為準確的位置[10,12-17].

千尋位置是基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)(兼容GPS、GLONASS、Galileo)基礎(chǔ)定位數(shù)據(jù),利用全國1450個地基增強站及自主研發(fā)的定位算法,融合各類定位技術(shù),以互聯(lián)網(wǎng)的方式提供一周連續(xù)24小時高可用差分播發(fā)服務,面向全國31省市范圍的各類終端和應用系統(tǒng),提供動態(tài)厘米級和靜態(tài)毫米級定位服務[12].

分別從戰(zhàn)略定位、服務范圍、坐標基準、運維體系方面,千尋位置服務與CORS系統(tǒng)服務的對比如表1所示.

千尋位置服務以CGCS2000為坐標基準,全天候不間斷提供公共服務,進行全國范圍服務;而國土局CORS系統(tǒng)也是以CGCS2000為坐標基準,但是工作時間一周5天,每天8個小時提供所在省市的特殊需求服務.

表1 千尋位置服務與國土局CORS系統(tǒng)服務的對比

千尋位置服務與省市CORS系統(tǒng)服務精度對比為:采用千尋位置服務、湖北CORS、湖南CORS進行測量檢核后的對比分析,表明千尋的CORS與省市CORS差值在厘米級,可以滿足生產(chǎn)工程領(lǐng)域的精度要求[12].

2 千尋位置服務-RTK在基坑放樣中的應用

2.1 工程概況

本次基坑放樣地點位于淮南市某小區(qū),面積2 km2,測區(qū)地勢平坦,地勢大體東南高,西北低.測區(qū)(如圖2)周圍有四個已知控制點(已知點坐標如表2所示),且四周有鐵皮圍墻,根據(jù)已有儀器設(shè)備,擬采用千尋CORS-RTK進行建筑物基坑放樣,只需用RTK放樣出待放樣點的平面位置坐標即可,高程選用水準儀測量.

表2 已知點坐標m

表注:出于單位信息保密考慮,坐標前面數(shù)據(jù)用*代替.

2.2 RTK技術(shù)系統(tǒng)的外業(yè)放樣

本次作業(yè)在不知道當?shù)刈鴺讼档霓D(zhuǎn)換參數(shù)的情況下,使用 4個已知點,進行參數(shù)求解.完成相應的坐標轉(zhuǎn)換之后才能進行相應的點位放樣工作.放樣流程圖如圖3所示.

儀器選用測i70兼容北斗的四系統(tǒng)的小型接收機,配備專用SIM卡,初始化時間在5 s以內(nèi).手簿中的相關(guān)設(shè)置為PDOP值小于6,衛(wèi)星截止高度角大于10°,工作模式設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)CORS,坐標參數(shù)系統(tǒng)選用西安80坐標系,投影帶設(shè)置為東經(jīng)117°,3°一帶;投影選高斯投影.

在登錄好網(wǎng)絡(luò)CORS后,還要對其精度進行測試,在測區(qū)范圍周圍選擇4個已知點,使用實時動態(tài)(RTK)方法對其進行測量,將得到的WGS-84坐標轉(zhuǎn)換為高斯平面坐標,然后利用四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型,將其轉(zhuǎn)換為西安80坐標系下的平面坐標,并與已知點進行比較,檢核結(jié)果如表3所示.

表3 精度檢核表

由表3可看出,平面點位中誤差最大值10.32 mm,最小值7.09 mm;控制起算點的精度完全符合《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJTT73-2010平面坐標轉(zhuǎn)換點位中誤差不大于20 mm的要求,滿足建筑物基坑放樣的精度要求[20].

2.3 點位放樣及精度分析

為了防止誤差超限,影響放樣的精度,每次放樣前都要進行控制點的檢核.當觀測條件不好、或精度超限時重新放樣該點位,流動站作業(yè)人員在同一放樣點獨立觀測兩次,當兩次觀測成果較差小于±3 cm,取第二次放樣點位置作為最終結(jié)果,才能最終定樁釘釘.本次作業(yè)一共放樣37個點,放樣點的偏差統(tǒng)計如表4所示.

表4 放樣點偏差統(tǒng)計

表注:出于單位信息保密考慮,坐標前面數(shù)據(jù)用*代替.

為了繪圖方便,按照放樣點順序?qū)Ⅻc位編號對應起來,點位中誤差分布如圖4～5所示.

由表4及圖4、圖5可看出，通過RTK測得37個放樣點平面坐標,97 %的點X方向中誤差在20

mm之內(nèi),100 %的Y方向中誤差在20 mm之內(nèi),比較集中穩(wěn)定.從圖5中可以看出點位中誤差小于20 mm的占95%,在20～40 mm占5%,經(jīng)計算,CORS-RTK方法的測量點位中誤差平均值為8 mm,均滿足國家《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJTT73-2010要求的平面點位中誤差小于70 mm的精度要求,因此本次千尋位置RTK的基坑放樣厘米級定位應用是成功的.

3 結(jié)束語

建筑物基坑放樣中采用CORS-RTK方法,千尋位置服務系統(tǒng),高效方便,效率提高了5倍左右,而且平面點位中誤差95%在2 cm以內(nèi),完全滿足國家《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJTT73-2010的平面點位中誤差小于70 mm的要求,省時省力,節(jié)約成本,提高了經(jīng)濟效益,具有明顯的實用價值.