广东省东莞航道事务中心 广东东莞 523000
摘要:近年来,随着计算机网络技术的发展和GPS等现代化测量技术的进步,计算机网络技术和卫星定位技术的融合促进了测量技术的跨越式发展。基于GPS技术的RTK技术已经成为测绘工程发展的主流趋势。CORS系统是RTK技术的一种新的应用形式,在内河航道测量中起到了关键的作用。本文对CORS系统的工作原理和特点进行了阐述,并探讨了CORS系统在内河航道测量中的运用情况。
关键词:CORS系统;内河;航道测量;运用
引言
近年来,计算机网络技术的飞速进步,同时与卫星定位技术的融合实现了测量技术跨越式的发展。实时动态差分即网络RTK概念的提出,是单基站RTK向多基站的发展,这种以多基站为主,以VRS技术为核心、依托于网络环境的GPS系统,在很大程度上扩大了基准站的覆盖范围,提高了其使用效率。基于此,基于多基站构成的网络RTK技术创建而成的CORS系统成为当前GPS技术发展应用新潮流,并在内河航道测量中拥有着广阔的发展趋势和应用前景。
1.CORS系统概述
1.1简介
连续运行卫星定位服务综合系统(ContinuousOpera-tionalReferenceSystem,简称CORS系统)最早诞生于20世纪末,经过十多年的不断发展,CORS在解算方法和服务功能上得到了不断的改善,已被广泛地应用于城市规划、交通运输、国土监测等领域中来。目前,国内外已将CORS列为现代空间定位技术应用的重点方向,我国部分地区已陆续建立了各自的省、市级CORS系统,加大推进CORS应用的力度,不断扩大其应用的范围。CORS系统是网络RTK技术发展的一种最新形式,它是建立于卫星定位、计算机网络、数字通讯等技术的综合运用,由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统5个部分组成,各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。CORS技术目前在技术算法上分为虚拟参考站(VRS)、区域改正参数(FKP)方法、主辅站技术(MAC)、改进的综合误差内插法(MCBI)等(如图1所示)。
图1 CORS工作原理示意图
1.2工作原理
CQGISS采用了主辅站技术(I-MAX)和虚拟参考站技术(VRS),由于VRS技术在可靠性以及技术成熟度上的优势,后期的大量运用中多采用VRS技术。虚拟参考站技术(VRS)工作原理:数据处理中心实时接收各参考站观测数据,并接收用户站的概略坐标,在此坐标处生成一个VRS(用户站附近产生一个物理上不存在的虚拟参考站),利用参考站精确已知的坐标和参考站实时观测数据来对VRS位置的对流层延迟和电离层延迟建模,计算VRS虚拟观测值,按照RTCM差分电文格式向用户发送标准原始观测值或者改正数,从而实现高精度实时定位。
2.CORS系统在内河航道测量中的应用
由于CORS系统具备相当多的优势,因此在内河航道测量中得到了广泛的应用,也达到了很好的测量效果。以东莞航道CORS站为例,以石龙站为主基站,企石站,虎门站,道滘站,中堂站,增城站为辅,CORS站可控制东莞航道百分九十五以上区域,东莞位于珠江出海口,虎门历来就是中国南方的重要门户,溯珠江而上,可分别通达粤东、粤北、粤西乃至广西等地。主要港口——虎门港是国家一类口岸,对外国籍船舶开放,每天都有客货轮直达香港,虎门港已建成2000吨级至35000吨级泊位11个,设计能力600万吨。同时,东莞市境内拥有航道82条,可通航里程798千米。主要航道有东江干流、东莞水道、太平水道、麻涌水道、中堂水道、倒运海水道、大汾北水道和寒溪水水道。其中东莞水道可通航500吨级以下船舶。拥有河口海岸线53千米,万吨级轮船可沿珠江口狮子洋水道进入虎门、沙田、麻涌三镇。为满足船队的安全航行与航道尺度要求,保证航道畅通,需对各类碍航河段采取必要的航道整治措施。由于加密控制点的布设已经多处受损,给航道测量带来很大的困难。此时,应用CORS系统进行测量就能有效避免控制点距离和通视条件差带来的影响,能够快速的进行数据采集工作,从而为航道工程的后期开工节省时间。由此可见,在航道工程施工中,对全线的施工放样复核工作和相邻标段间的顺直度都有很高的要求,而且这项工作时间紧任务重,但是应用CORS系统进行数据的采集,就能够更加高效快捷的对全线的控制点进行参数拟合,还能将整个航道的工程作为一个独立的控制网,有效避免了因各标段独立布网而出现的问题,航道工程的质量更有保障。
2.1作业范围覆盖广的体现
如果使用传统的RTK系统测量水下的地形,基准站假设一次的观测范围是10千米,在信号状况良好的条件下,需要七、八个小时才能完成整个水下地形的测量工作,而是用CORS系统进行航道水下地形的测量,不但不会受到信号辐射的干扰,还不受范围的限制,不用多次进行基准站的假设,节省了大量的时间,只需要三、四个小时就能够完成航道的测量。采集覆盖全线控制点的WGS-84坐标,然后将已经采集过的坐标参数与之拟合,完成施工坐标系统的构建,现场控制点的数据采集和拟合只需要一次,而且不受范围限制,如果需要再次进行测量,只要再次进入已经建好的坐标系统就可以,节省了很多架设、采集和拟合的时间。
2.2作业便捷、效率高
CORS系统携带、操作都极为方便,即不用架设参考站,也可进行单机作业,也省去电台、发射天线、脚架、搭设基站等的时间和作业流程,仅需1个人就可以快速的完成作业。而RTK技术则需要搬动架设基准站,这样既无法有效保证设备的安全性,也会导致效率的降低;另外,RTK的电台和基准站需要内置电源,工作时需要充足电量才能顺利完成作业,但CORS系统只用流动站就能完成数据的采集,避免了供电不足等问题的影响。
2.3内业数据处理
利用自由行数据处理软件对原始水深数据进行人工检查,确认没有出现假水深的情况下方可进行采深取样,如有个别假水深通过测量过程记录对原始数据进行判断并修改,以使数据尽可能保证精度,最后以无验潮模式通过改正得到南方CASS成图系统需要的DAT原始数据文件。
2.4作业精度高的体现
应用RTK技术测量的时候,会受到卫星误差、电离层、卫星分布和卫星数目等的影响,从而导致测量精度受到影响,而且用CORS系统能够及时的发现卫星误差和接收机的解算错误,从而采取有效措施避免误差产生,除此之外,传统的RTK技术会随着基准站距离的增大而增大误差,产生累积误差,而CORS系统几乎不存在累积误差。
结语
现今,CORS系统虽然在航道测量中发挥了很大的优势,但是在其使用过程中仍会受到某些因素的限制,第一,CORS系统缺乏大范围的系统空间覆盖率,要想强化网络只能创建更多站点;第二,CORS系统基站的控制点受到损坏,会对其测量精度指标产生影响。然而,必须承认的是对于空间范围大、跨度大的航道测量而言,CORS系统的作用不可替代,不仅节省了人力、物力、时间,同时高效率、高准确度的完成了航道测量的任务,因此,CORS系统经过不断的完善,将会在航道测量工程上拥有更加广阔的发展前景。
参考文献
[1]赖寅基,傅博,陈春.CORS系统在内河航道测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2013(10).
[2]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.