CORS 系统在河道地形图测量中的应用研究

发表时间:2020/6/30   来源:《科学与技术》2020年5期   作者:宣强 孙艳丽 朱文辉
[导读] 本文主要研究CORS系统在河道地形图测量中的应用
        摘要:本文主要研究CORS系统在河道地形图测量中的应用,结合工程实例详细分析了CORS系统的测量原理、测量流程,最后分析了在实际测量过程中遇到的问题,得出一些有益的结论,供测绘者参考。
        关键词: CORS系统;RTK技术;河道带状地形图
1引言
        河道带状地形图,为河道整治提供基础图件和数据资料。常规的测量仪器,消耗大量的人力,受外界条件制约较大,测量效率低下,不能为河道的治理和防灾减灾提供及时准确的数据。而传统的RTK技术,属于单一参考站,作业距离有限,误差不均匀,并有时含有潜在的粗差、生产效率低、电源供给不便。有时要多次迁站进行观测,作业量大,会耗费大量时间和精力,成本高,精度低。随着全球卫星导航定位系统,计算机,网络等技术的快速发展,利用多基站CORS系统进行地形图测绘,可扩大有效作业范围,有效地削弱或消除各种系统带来的误差,提高测绘的速度与效率,降低测绘劳动强度和成本,可大大提高测量效率。
2 CORS系统结构及工作原理
        连续运行参考站系统,简称CORS。CORS系统基于全球卫星导航系统定位系统,在一个城市、地区或国家,根据需要利用现代计算机、RTK、数据通信和互联网等技术建立一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站组成的网络系统。CORS系统由参考站网、数据通信系统、数据处理中心、用户系统四个部分组成。其工作原理是通过基准站对观测值进行有效采集,利用数据通讯链路将信息发送至数据处理中心,建立精确的误差改正模型,计算误差改正信息并对观测值进行修正,然后将修正后的数据发送给用户。   
3 CORS在宝坻河道中的应用
3.1测区介绍
        天津市宝坻区的一段河流全长约6.5公里,测区内地势起伏较小,沿河道有许多遮挡物,诸如工厂、房屋、高大树木等。大大影响了通视。因此需要对区段的测量工作进行科学合理的设计,避开干扰源和障碍物,保证测量的精度和质量。测区周边有GPS点6个(大沽高程系),天津市地理信息中心布设的连续运行参考站系统覆盖了该区域,但由于有部分地区的环境较复杂有茂密的树林、高压铁塔等干扰源,出现信号接收不到的情况,对测量精度产生影响,因此采用传统RTK技术和网络RTK技术相结合的测量方式。坐标系统采用西安80坐标系,高程系统采用天津大沽高程系。本次测量的任务是测量河道带状图,横断面图并绘制,进行土方量计算,为河道清淤等工作提供数据资料支持。
3.2外业测量
        基准站一般架设在已知控制点上,打开基准站GPS接收机,将手簿连接上基准站,输入测区参数、已知点点号、坐标、高程以及量取的天线高。使用手簿启动基准站,查看启动时给出的启动信息是否合理,如果不合理找出原因后再进行启动。基站启动后打开移动站接收机, 用手簿启动移动站接收机,然后进行移动站参数设置。当移动站连接到基准站的电台时,移动站手簿会显示测量值处于固定中,基准站和移动站检查设置完成后就可以开始测量了。
        当采用连接CORS站作业模式时,首先将手簿中输入测区参数,其次根据CORS中心提供的端口、IP地址等信息输入手簿,最后连接上CORS站,就可以开始测量了,同样当连接上CORS站时, 移动站手簿会显示测量值处于固定中。
3.3绘制河道地形图和河道纵断面图
        地形图绘制采用南方CASS成图系统,将手簿中的碎步点的坐标数据文件进行改正,使数据更加精确,然后将其导入计算机中,在南方CASS软件中进行展点、连线,绘制完整的带状地形图及横断面图。
4 测量过程中遇到的技术问题及分析
4.1测区位置
    网络RTK相比于传统RTK作业半径扩大到100km以上,能够实现快速厘米级实时定位和事后差分,但是测区不能超过基准站的有效覆盖范围,否则网络RTK可能会出现无法得到固定解,并且精度和初始化也会受到影响。
4.2测区环境的影响
    若测点附近有干扰卫星信号的障碍物,如高大建筑物、茂密的树林等,存在多路径效应影响、电离层反射影响等状况时,无法稳定保持接收空间内最少有5颗共视卫星,会出现信号不稳定或者无法连接,初始化时间变长,可能会导致无法获得固定解,测量精度也会受到影响。
4.3设备连接与设置
    GNSS接收机、手簿和通信设备之间需要正确设置与连接,网络RTK使用的账号、密码、IP地址等不能输入错误,否则不能正常接收卫星信号,流动站无法获取固定解。
        实际测量过程中,当流动站和基准站之间的距离过远或者因建筑物和树林的遮挡,信号减弱从而接收不到信息,手簿上显示为差分解或者浮点解,无法进行测量。因此测量半径不能过大,以达到降低测量误差的目的,遇到障碍物可以增加天线高度,选择地势较高,树木遮挡少的位置测量,手簿上显示固定解时才能记录测量数据。

结语
    通过对研究CORS系统的概念、工作原理、组成和实地测量以及使用过程的技术问题分析,发现基于CORS系统的网络RTK技术不易受测量环境、通视条件、布控条件等的限制,能够快速实时的给用户提供精确定位,将网络RTK运用于河道测量工作,大大提高了测绘精度和效率,降低外业测量的劳动强度和成本。但是也会受到环境因素的影响,当测点的信号被干扰时,固定解获得比较困难。随着科技的发展,CORS系统能不断完善,在工程测量方面有更大的实际应用价值。


参考文献
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本文依据天津农学院大学生创新项目撰写,指导教师孙艳丽。

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