李飛虎

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610051)

0 前 言

連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)(Continuously Operating Reference Stations，簡稱 CORS)是由多個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站、數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)?？梢蕴峁?shù)據(jù)、定位、定時(shí)等服務(wù)。目前，定位技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展迅速，CORS技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。在地籍測量中發(fā)揮積極作用。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)了基本控制點(diǎn)，獲得了測量參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。為了保證測量精度，必須控制好技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，最大限度地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。特別是CORS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)RTK測量功能，改變了傳統(tǒng)的測量操作模式。它具有效率高、精度高、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。在土地測繪中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了測量效率。

1 CORS系統(tǒng)的基本工作原理

CORS系統(tǒng)是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它由數(shù)據(jù)處理中心、固定參考站和用戶組成。數(shù)據(jù)處理中心又稱控制中心，是整個(gè)CORS系統(tǒng)的核心部分。數(shù)據(jù)處理中心通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與各固定參考站相連，形成專用網(wǎng)絡(luò)。固定參考站是一種固定的GPS接收系統(tǒng)，一般由若干均勻分布的固定參考站組成一個(gè)參考網(wǎng)。負(fù)責(zé)GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的采集、傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，并提供系統(tǒng)完整性監(jiān)測服務(wù)。用戶部分是用戶的接收器，其功能是發(fā)送初始位置并接收差分信息CORS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面，提出了一種充分利用多基站聯(lián)合數(shù)據(jù)的多基站算法。該系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇最合適的固定基站，對GPS誤差進(jìn)行整體校正，并對大氣折射和電離層引起的誤差向用戶發(fā)送高精度的差分信號(hào)。差分信號(hào)的作用相當(dāng)于在移動(dòng)臺(tái)旁形成一個(gè)虛擬參考站進(jìn)行定位計(jì)算，以保證滿足用戶的精度要求。

2 CORS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)、產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等物理支撐系統(tǒng)組成。

2.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測參考站設(shè)備的工作狀態(tài)，對參考站生成的源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、測試、存儲(chǔ)和備份，規(guī)范數(shù)據(jù)中心生成的各類結(jié)果數(shù)據(jù)的管理。

2.2 數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)對參考站的源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，生成結(jié)果數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理包括源數(shù)據(jù)、臺(tái)站信息、地球動(dòng)力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、格式轉(zhuǎn)換、粗差檢測、周跳修復(fù)等預(yù)處理、基線計(jì)算和網(wǎng)平差。數(shù)據(jù)分析包括參考站坐標(biāo)時(shí)間序列分析、速度場分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析等。

2.3 產(chǎn)品和服務(wù)體系

產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)中心形成的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，為用戶提供服務(wù)。

2.4 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)

為滿足國家計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的安全要求，按照數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理分析、應(yīng)用服務(wù)等功能配置工作站、服務(wù)器等計(jì)算機(jī)設(shè)備。

3 CORS技術(shù)分析

在實(shí)際應(yīng)用中，CORS系統(tǒng)是基于連續(xù)基站的，可以實(shí)現(xiàn)24 h連續(xù)觀測。它不僅效率高，而且測量范圍寬。CORS系統(tǒng)具有初始時(shí)間短、測量面積大的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的性能，可以消除誤差，提高運(yùn)行效果。同時(shí)，在測量范圍內(nèi)，CORS系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取相關(guān)信息，節(jié)省了數(shù)據(jù)采集的時(shí)間。CORS技術(shù)的應(yīng)用模式主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①在土地?cái)?shù)據(jù)庫中，隨著測繪技術(shù)的不斷提高，自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，需要建立一個(gè)符合CORS系統(tǒng)控制要求的操作平臺(tái)，地籍?dāng)?shù)據(jù)庫主要包括城市地籍?dāng)?shù)據(jù)庫和農(nóng)村土地確權(quán)登記數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了地籍管理的信息化，提高了土地利用信息采集和處理的效率；②地籍制度，基于GIS的地籍管理系統(tǒng)將OA技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，建立了信息辦公系統(tǒng)，提高了地籍?dāng)?shù)據(jù)的采集和管理水平。

4 CORS技術(shù)在地籍測量中的特點(diǎn)及可行性分析

4.1 CORS系統(tǒng)在地籍測量中的應(yīng)用特點(diǎn)

4.1.1 高測量精度

在控制點(diǎn)的測量結(jié)果中，經(jīng)對比統(tǒng)計(jì)，CORS的平面精度小于5 cm，高程精度小于12 cm。完全可以滿足根控點(diǎn)測量精度的要求，點(diǎn)位精度分布更加均勻。每個(gè)點(diǎn)的誤差都是隨機(jī)產(chǎn)生的，不像傳統(tǒng)的測量方法那樣具有累積性，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。此外，還擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，能有效消除系統(tǒng)誤差和周期性滑動(dòng)，提高差分運(yùn)算的可靠性，完全滿足我國大規(guī)模地籍測量和地形測量的需要。

4.1.2 測量效率高

CORS測量可隨時(shí)觀察，不受視覺條件的限制。同時(shí)，良好的數(shù)據(jù)鏈路模式提高了初始化時(shí)間，擴(kuò)大了有效工作范圍。移動(dòng)臺(tái)在每個(gè)根控制點(diǎn)的觀測時(shí)間不超過3 min。在一般地形條件下，由于控制點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以設(shè)置2個(gè)控制點(diǎn)，一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以采集30個(gè)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)。如果多個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)工作，可大大加快工作進(jìn)度，節(jié)省人員。由于參考站分布均勻，信號(hào)基本覆蓋。不受工作半徑的影響。無需設(shè)置參考站來回尋找參數(shù)，大大提高了工作效率。

4.1.3 人力資源高度配置

通過CORS技術(shù)，建立了多個(gè)參考站。移動(dòng)臺(tái)只需一人操作，無需增加主從控制點(diǎn)或基站。在信號(hào)范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)多人、多地點(diǎn)，并可移動(dòng)式工作。從而大大減少了人員、設(shè)備和資金的投入，節(jié)約了人力物力。

4.2 CORS在農(nóng)村地籍調(diào)查中的局限性

4.2.1 數(shù)據(jù)鏈路傳輸問題

在偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，由于居民生活或其他高頻信號(hào)的干擾源，數(shù)據(jù)鏈路的傳輸質(zhì)量嚴(yán)重降低。在傳輸過程中，移動(dòng)臺(tái)通常都無法獲得信息參考站，阻礙了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.2.2 有效距離問題

由于基站的功率和數(shù)據(jù)鏈路的傳輸質(zhì)量，CORS的有效距離是有限的，即移動(dòng)臺(tái)和固定參考站之間的距離。另外，當(dāng)探測器與固定參考站之間的距離大于一定值時(shí)，測量誤差會(huì)超過有效限值。

4.3 CORS技術(shù)在農(nóng)村地籍測量中應(yīng)用的可行性

目前，全站儀已廣泛應(yīng)用于地籍測量中。但在測量作業(yè)中，需要對全站儀進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布局和點(diǎn)對點(diǎn)視覺控制。一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)只能由移動(dòng)臺(tái)采集幾次。但GORS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集的過程中受衛(wèi)星、天空和周圍環(huán)境的影響，導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)難以采集。當(dāng)CORS與全站儀相結(jié)合進(jìn)行地籍測量時(shí)，可以使全站儀的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，大大加快測量速度，提高工作效率。

5 CORS技術(shù)在地籍測量中的注意事項(xiàng)

5.1 參考站的選定

基準(zhǔn)站的建立是測量順利進(jìn)行的關(guān)鍵。在選擇地址時(shí)，要注意周圍環(huán)境是否有干擾，100 m范圍內(nèi)是否有產(chǎn)生大量電磁輻射的設(shè)備和器具，如高壓線、微波站等。參考站和觀測區(qū)域之間的視野應(yīng)開闊。如果該區(qū)域被高樓或山體阻擋，可以使用高增益天線來增加有效距離。參考站的位置需要有一定的高度，所以可以放在樓頂或山頂上。

5.2 地籍要素測量

地籍調(diào)查的前提是土地權(quán)屬調(diào)查。在CORS的基礎(chǔ)上，將參數(shù)全部輸入系統(tǒng)中，并隨機(jī)采集一個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行正確性檢驗(yàn)，以保證參數(shù)的準(zhǔn)確性。在實(shí)際測量中，測量人員需要觀察移動(dòng)臺(tái)坐標(biāo)的變化。當(dāng)坐標(biāo)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，可以進(jìn)行測量操作。如果存在浮點(diǎn)解和差分分解，則應(yīng)進(jìn)行測量分析，以檢查測量環(huán)境中是否存在信號(hào)阻塞或無線電干擾。

6 CORS技術(shù)在地籍測量中的質(zhì)量控制策略

6.1 合理選擇測量時(shí)間

受地球周圍對流層的影響，會(huì)產(chǎn)生折射效應(yīng)，影響GPS信號(hào)的傳輸速度。在GPS信號(hào)傳輸過程中，由于對流層溫度、濕度等因素的影響，容易引起電磁波的折射，造成測量誤差。一般來說，由于電離層干擾大，可使用的衛(wèi)星基站數(shù)量很少，通常無法接收衛(wèi)星信號(hào)，因此難以進(jìn)行測量作業(yè)。在此基礎(chǔ)上，將CORS技術(shù)應(yīng)用于地籍測量時(shí)，有必要選擇合理的測量周期。在測量前，可以選擇不同的時(shí)間進(jìn)行循環(huán)選擇試驗(yàn)，以獲得CORS信號(hào)接收到的信息，從而合理選擇測量時(shí)間。一般情況下，測量不應(yīng)在中午進(jìn)行，建議在電離層活動(dòng)較弱時(shí)，應(yīng)在上午10點(diǎn)以前或下午4點(diǎn)以后進(jìn)行觀測。在這一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測量工作，不僅測量效率快，而且測量精度高。值得注意的是，如果發(fā)現(xiàn)測量盲區(qū)，建議CORS網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員對基站進(jìn)行防護(hù)，以保證區(qū)域信號(hào)的正常傳輸。

6.2 做好多路徑效應(yīng)處理

理論上，GPS接收機(jī)只能在距離20 000 km以外的地方接收衛(wèi)星信號(hào)。事實(shí)上，由于環(huán)境因素、氣候條件等因素的影響，如果有大面積的水面或高層建筑，很容易反射信號(hào)而被接收機(jī)再次接收，產(chǎn)生多徑效應(yīng)和多徑誤差。為了解決這一問題，可以在天線設(shè)計(jì)中，做好多徑效應(yīng)分析和效應(yīng)控制。合理選擇觀測位置，避免大面積積水或河谷。為了保證CORS技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，需要對各種問題進(jìn)行綜合分析和合理控制，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，滿足地籍測量的要求。

6.3 做好誤差控制

CORS技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用必須進(jìn)行誤差控制。首先要對儀器設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)置，在地籍測量中，儀器設(shè)備是主要的測量工具，其精度直接影響地籍測量水平。基于此，要做好儀器設(shè)備的檢查工作，確保其參數(shù)在正常范圍內(nèi)。使用前，做好調(diào)試工作，確保其正常運(yùn)行。同時(shí)要解決網(wǎng)絡(luò)信號(hào)問題，全站儀控制點(diǎn)布置在測區(qū)周圍。在控制點(diǎn)設(shè)置參考站，以重置CORS系統(tǒng)參數(shù)。在數(shù)據(jù)采集和處理過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照地籍測量標(biāo)準(zhǔn)控制誤差，確保測量結(jié)果的真實(shí)性和有效性。

7 結(jié)束語

在實(shí)際地籍測量中，CORS技術(shù)以其操作簡單、精度高、效率高，已成為一種常用的技術(shù)手段，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。CORS技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。在我國，CORS技術(shù)還處于發(fā)展的初級階段。各地區(qū)都建立了自己的CORS系統(tǒng)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)支持。CORS技術(shù)在不同領(lǐng)域的探索、應(yīng)用和推廣具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這將給測繪工作帶來質(zhì)的飛躍。然而，由于接收衛(wèi)星信號(hào)的不便，CORS技術(shù)在實(shí)際測量過程中遇到一些問題。因此，在使用CORS技術(shù)時(shí)，應(yīng)實(shí)事求是，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，使CORS技術(shù)在地籍測量中發(fā)揮最大的作用。

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