CORS技术在地形测量中的应用与分析

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  摘要:本文主要针对CORS技术在地形测量中的应用展开了分析,对CORS技术作了简要的概述,系统分析了CORS技术的优缺点,并结合了本人的实际工作加以论证分析,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
  关键词:CORS技术;地形测量;应用分析
  20世纪70年代,新一代全球定位系统(GPS)问世,采用卫星直接进行空间点的三维定位引起了测绘工作重大变革。由于卫星定位具有全球、全天候、快速、高精度和无需建立高标等优点,被广泛用在大地测量、工程测量、地形测量及军事的导航、定位上。GPS的广泛应用给测绘技术带来了质的飞跃,不但减轻了测绘工作强度,而且大大提高了测绘工作效率与精度。随着GPS技术的发展,传统的GPS实时动态测量(RTK)技术每次都需要架设基站、作业半径不大的缺点越发凸显,为此,一项新的技术连续运行基准站系统(CORS)应运而生,CORS技术很好的弥补了传统RTK技术的缺点,CORS技术的推广必定又为测绘行业带来一轮新的变革。
  1、CORS技术的概念
  连续运行基准站系统Continuous Operational Reference System,简称CORS系统,是一个或若干个固定的、连续运行的GPS/GNSS基准站,利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络,实时地向不同类型的用户提供不同类型的GPS观测值,各种改正数、状态信息,以及其它有关GPS服务项目的系统。
  CORS主要由数据传输系统、数据处理中心、基准站网、用户应用系统等几个部分构成。
  基准站网是CORS的接收系统,整个CORS网络可以包含一个或无数个基准站。基准站与数据处理中心之间用互联网连接,基准站接收到的数据实时传送到数据处理中心。
  数据处理中心是CORS系统的核心,也就是控制中心。主要设备包括服务器、计算机、网络设备、不间断电源等硬件与系统核心软件组成。它通过通讯线与所有的基准站通讯;通过无线网络(GPRS、CDMA等)与用户应用系统通讯,数据处理中心控制着整个系统的运行。
  数据通讯部分是连接控制中心、地面基准站及用户的桥梁,基准站网所接收到的卫星数据通过数据通讯部分传输到控制中心,控制中心通过通讯网络实时将校正数据传送给用户,从而实现精确定位。
  用户部分就是加装了网络模块的GPS接收机。
  2、CORS技术优势与缺点
  CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式,使用GPS接收机连接CORS系统可以实现精确定位,可以连续不间断工作,求取转换参数后在同一地区选用该参数可以直接测量,不需要重复设站,省去了摆设基站与校正参数等众多工序,节约大量保护控制点的经费,节省了大量人力物力,并可以提供高效的、实时的、高精度的基础测绘数据。CORS是测量行业的新兴技术,与传统的GPS作业相比CORS具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。
  CORS技术也存在自身的缺陷,用户需要通过网络与基准站进行通讯,如果在无网络的边远地区便无法使用CORS进行测量。此外,电磁干扰强和树木茂盛、房屋林立等存在障碍地区也可能影响用户接受CORS信号,从而影响测量精度。这些技术缺点还需要进一步改善。
  3、CORS技术在地形测量中的应用
  CORS系统能够全天候连续不断地运行,测绘工作人员只需要一台GPS接收机就能实现快速、精准定位测量。其高效、高精度、低成本的作业模式在地形测量中得到广泛应用。
  3.1控制测量
  根据《城市测量规范》(CJJ/T 8-2011)规定,城市一级GNSS控制点可以用RTK直接施测。CORS技术布设控制网的方法是实测的地心坐标与已知的参心坐标公共点进行匹配,计算转换参数,完成坐标系统的建立,然后依次对所布设的控制点进行测量,最终取得控制点坐标成果。
  控制测量作业主要技术参数为:同步观测健康卫星数≥5;PDOP<6;卫星截止高度角≥15°。使用CORS(VRS)方法测量时,移动站首先将单点定位确定的位置坐标(NMEA 格式),通过无线移动数据链路(GSM/GPRS)传送给连续运行卫星定位基准站数据控制中心,控制中心在移动站附近位置创建一个虚拟基准站,通过内插得到虚拟基准站各误差源影响的改正值,并以RTCM格式通过NTRIP协议发给移动站用户,移动站接收控制中心发送的虚拟基准站差分改正信息或者虚拟观测值,进行差分解算得到精度可靠的定位成果,该方法经过大量的数据测试论证是可靠的,稳定的。采用CORS(VRS)观测,其技术指标应符合表1的规定。
  相对于GPS静态技术做控制测量, 采用CORS技术可以大大缩短观测时间,节省了人力物力提高工作效率。与传统的三角测量、导线测量相比,CORS技术不受时间与通视条件影响,不累积误差。因此,CORS技术可以高精度并快速地测出各级控制点的数据,在控制测量应用中具有明显的优势。
  3.2地形数据采集
  地形数据采集即地形碎步测量。采用CORS技术进行碎步测量可以在完成控制测量之后实施,也可以在没布设控制点的情况下直接利用已建立的坐标系统转换参数直接施测。也就是说,在地形测量中利用CORS技术可以先控制后碎步,也可以控制与碎步同步进行,这样可以充分利用人力资源,碎步测量人员不必等控制测量人员完成控制测量后才能进场工作,大大提高工作效率。对于CORS信号不理想的地区则利用全站仪配合施测,以保证数据的准确性。
  4、实例分析
  4.1测区概况
  该测区地处惠东南部,属沿海丘陵地区,地势较低,建筑区域少,测区面积为5km2。
  4.2GPS控制网测量
  选取该测区已有的5个GPS-D级控制点,D010、D016、D017、D018作为起算点,D012作为检测点。测区总共布设20个一级点,并在此基础上加密图根控制点。   采用HZCORS对起算点进行外业地心坐标采集,每个点观测四个测回,每测回观测三分钟(自动观测180历元),测回间隔一分钟并重新初始化,对四测回观测值进行比较,平面坐标分量较差最大值为:D016,纬度-0.00020″经度-0.00017″(按城市测量规范要求限差±2cm,经度、纬度的分量较差应小于0.0007″),垂直坐标分量较差最大值为:D016,△H=-0.022cm(限差±3cm),满足规范要求。最后取其四测回测量结果的平均值作为各已知点的最终测量成果。将实测的地心坐标与已知的参心坐标公共点进行匹配,计算转换参数,残差坐标分量最大为:X=0.01m,Y=0.01m。精度满足“规范”要求,坐标系统建立完成。采用此测量模式选择已建立的坐标系统,联测D012,具体结果如下
  4.3碎部测量
  目前HZCORS已全面升级为双星,信号强度与精度大大提高,固定解等待时间大大缩短,对大部分测区可以快速进行碎部点的数据采集。应尽量保证在碎部点的采集过程中采点的均匀,尽量减少重复点,否则DTM的建立会受影响,不利于成图。工作在野外时,要及时将特殊地物等特征点的位置作记录,并画好草图,方便以后电子地图的勾勒。
  4.4内业数据处理与成图
  成图过程:首先将所采集到的数据用传输软件保存到电脑上,将其用转换软件转化DAT文件,将点展入CASS9.1,可以删除一些重复或者没有用的点,然后建立DTM,完成后可以将不合理的三角形过滤删除,就可以绘制等高线成图,其中可以在展点以后勾勒地物,也可以用插入图块命令加入原来的地物图,地形图的绘制便完成了。
  5、结束语
  CORS技术是目前GPS测量新技术,采用CORS技术具有操作简单、省时省力、定位精度高、误差不累积、全天候不间断定位的优点,而且不受时间和通视条件的限制,是GPS测量技术的发展趋势。将CORS技术应用到地形测量中,彻底改变了以往传统地形测量的一些作业方法,不仅测量的精度提高,而且作业速度也大大提高。相信随着CORS技术自身的不断发展和改良,会进一步推动地形测量技术的变革。
  参考文献
  [1] 黄俊华,陈文森.连续卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京.科学出版社,2009
  [2]李军、王卓.论GPS技术在数字化地形测量中的应用[J].民营科技.2010(03).
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