秦勇 李小川 譚興明

石柱土家族自治縣城鄉(xiāng)規(guī)劃測(cè)繪有限公司 重慶 409100

引言

在當(dāng)前工業(yè)測(cè)量中，采用CORS技術(shù)可實(shí)時(shí)采集基站信息，以此為依據(jù)確定目標(biāo)位置，在城市基建、自然環(huán)境修復(fù)、災(zāi)害預(yù)防等工作中得到廣泛應(yīng)用。為了滿足更高的精度要求，需要在COPS技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行坐標(biāo)差分處理，使測(cè)量結(jié)果精度達(dá)到毫米級(jí)別，使工程變形監(jiān)測(cè)更加精準(zhǔn)可靠。

1 CORS坐標(biāo)差分技術(shù)原理

將GPS接收機(jī)安裝在已知點(diǎn)基準(zhǔn)站上，對(duì)至少5個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，使目標(biāo)位置得到確定，精準(zhǔn)計(jì)算基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。因受到時(shí)鐘誤差、衛(wèi)星星歷、大氣折射等因素影響，產(chǎn)生一定的數(shù)據(jù)誤差，該坐標(biāo)與已知坐標(biāo)不同，可將坐標(biāo)改正數(shù)借助數(shù)據(jù)鏈將其傳遞給用戶站，用戶站依據(jù)接收的坐標(biāo)改正數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)改正，用公式表示為：

式中，Xk、Yk與Zk分別代表的是X軸、Y軸與Z軸中坐標(biāo)改正數(shù)；Xk1、Yk1與Zk1分別代表著X軸、Y軸與Z軸的已知坐標(biāo)；△X、△Y與△Z分別表示的是X軸、Y軸與Z軸的誤差值。通過(guò)位置差分定位技術(shù)的應(yīng)用，可使測(cè)量精度得到顯著提升，且信息傳輸量較小，計(jì)算方式簡(jiǎn)單，但不足在于無(wú)法保證基站與用戶站觀測(cè)的衛(wèi)星處于組別相同，需要進(jìn)行深入分析和校正[1]。

2 CORS基礎(chǔ)上的坐標(biāo)差分處理技術(shù)

2.1 精度分析

在測(cè)量過(guò)程中，定位坐標(biāo)精度要求約為2cm，但實(shí)際測(cè)量時(shí)受到多種因素影響，難免會(huì)出現(xiàn)偏差。對(duì)此，應(yīng)對(duì)CORS技術(shù)對(duì)變形監(jiān)測(cè)的敏感度進(jìn)行分析。采用R8接收機(jī)于當(dāng)?shù)谻ORS系統(tǒng)相連接，采樣間隔時(shí)間為5s，獲得8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，5個(gè)持續(xù)觀測(cè)值；再采用全站儀后視定向技術(shù)獲得全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，以該坐標(biāo)為已知數(shù)，完成數(shù)據(jù)信息的采集工作。在首次觀測(cè)后，將全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)朝著一側(cè)以相同的距離移動(dòng)，首次移動(dòng)距離為1cm，然后連續(xù)移動(dòng)3次，每次均增加1cm，對(duì)每次RTK的位置進(jìn)行記錄，選取每次變化間的坐標(biāo)差，將全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化情況統(tǒng)一到X軸、Y軸與Z軸中，從而更加直觀形成的觀測(cè)各點(diǎn)間的變形情況。

2.2 處理方法

利用全站儀獲取坐標(biāo)值，但CORS與后視定向坐標(biāo)系不同，可利用四參數(shù)法將已知值替換為CORS坐標(biāo)，針對(duì)基點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)施差分處理，使差分值應(yīng)用到CORS中，獲取糾正后的坐標(biāo)，與真實(shí)值對(duì)比分析，以確保差分技術(shù)促進(jìn)CORS測(cè)量精度提升。在X軸與Y軸中，監(jiān)測(cè)誤差可用以下公式計(jì)算：

式中，m代表的是測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換與真實(shí)值的差；n代表的是各測(cè)點(diǎn)測(cè)量總數(shù)；代表的是中誤差，可將系統(tǒng)定位的精準(zhǔn)度體現(xiàn)出來(lái)，確保全站儀系統(tǒng)能夠完全一致。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，已知坐標(biāo)差分處理后測(cè)量精度范圍在0～2cm之間，與原本觀測(cè)值進(jìn)行比較，精度范圍微微收縮，部分點(diǎn)位在X軸上的精度有所提升。

2.3 處理流程

針對(duì)采集的信息資料，通過(guò)構(gòu)建直線模型的方式可將差分改正值體現(xiàn)出來(lái)，主要流程如下：第一步：在監(jiān)測(cè)點(diǎn)中記錄坐標(biāo)（x,y,z）與觀測(cè)值t，可將其自動(dòng)記錄在電子手簿中；第二步：獲取移動(dòng)監(jiān)測(cè)站中的數(shù)據(jù)信息，與基點(diǎn)坐標(biāo)差分處理，使觀測(cè)坐標(biāo)得以改正；第三步：利用直線內(nèi)插法，獲得歷元間差分改正數(shù)；同時(shí)對(duì)各個(gè)移動(dòng)站經(jīng)過(guò)差分改正后的坐標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算。在歷元差分處理模式下，可采集到8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在X軸、Y軸和Z軸之間的差分改正值。通過(guò)推導(dǎo)差分后的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，計(jì)算不同軸向的誤差中位數(shù)，與初始觀測(cè)值對(duì)比分析。根據(jù)對(duì)比結(jié)果可知，經(jīng)過(guò)差分處理后8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在三個(gè)方向中位誤差規(guī)律不明顯，主要在0～4mm之間波動(dòng)，但D點(diǎn)Y軸方向與F點(diǎn)X方向的中位誤差變化相對(duì)較大，剩余各點(diǎn)經(jīng)過(guò)差分處理后，中位誤差得到顯著降低，這意味著在本次試驗(yàn)中直線內(nèi)插模的應(yīng)用具有一定效果，對(duì)精度提升有所助力[2]。

2.4 處理效果

在CORS測(cè)量過(guò)程中，只要保證理想的觀測(cè)條件，基站與流動(dòng)站同步觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量超過(guò)5個(gè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。同時(shí)，如若GPS與測(cè)量地的CORS系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠順利連接，確保能夠采集到基站初始數(shù)據(jù)，則CORS測(cè)量精度便具有可靠性。通過(guò)上述差分處理可知，通常情況下平面精度位于0～30mm之間，高程精度相對(duì)較弱，通常在10～40mm之間，少數(shù)歷元位置在1～2mm處發(fā)生突變，可通過(guò)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間、周期等方式得以優(yōu)化。根據(jù)CORS的變形敏銳度驗(yàn)證結(jié)果可知，在多個(gè)方向人為產(chǎn)生的變化量不同，CORS動(dòng)態(tài)測(cè)量對(duì)于厘米級(jí)別的變形量效果良好，但對(duì)于毫米級(jí)別的變形監(jiān)測(cè)效果一般，且穩(wěn)定性不足，容易發(fā)生突變。與全站儀監(jiān)測(cè)相比，CORS測(cè)量是在已知坐標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行差分處理，其測(cè)量結(jié)果真實(shí)可靠。對(duì)于數(shù)據(jù)間的差分來(lái)說(shuō)，可通過(guò)構(gòu)建直線模型的方式，判斷改正數(shù)與歷元之間是否存在聯(lián)系。在上述研究中，單純構(gòu)建一種模型進(jìn)行處理，難以充分確定關(guān)系，還可依靠其他模型進(jìn)行檢驗(yàn)，尋找差分改正值間的聯(lián)系，滿足毫米精度要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)上述研究分析可知，當(dāng)前CORS技術(shù)對(duì)厘米級(jí)別的變形監(jiān)測(cè)效果良好，但因受到不確定因素影響，導(dǎo)致測(cè)量誤差產(chǎn)生，無(wú)法滿足毫米級(jí)別監(jiān)測(cè)要求，只能通過(guò)差分處理的方式縮小誤差，促進(jìn)監(jiān)測(cè)精度提升，為工業(yè)測(cè)量提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。