邹磊 郭小强
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摘 要:在利用该系统开展国土资源测绘工作时,一方面要加强硬软件系统的建设工作,并定期更新系统,以提高CORS 系统的整体兼容性。另一方面还要求测绘人员熟练掌握 CORS系统的操作技术要点,能够高效率地完成测绘点选择、测绘数据分析处理等工作,提高国土资源测绘工作的时效性。
关键词:国土资源测绘;CORS系统;数据采集与处理
1 国土测绘中CORS系统的应用优势
1.1 全天候作业
基于 GPS技术的 CORS系统,具备了较强的抗干扰能力和环境适应能力,在雨、雪、雾等天气下,都能够实现全天候的外业测量工作,并且对测绘精度也没有明显的影响。
1.2 定位精度高
连续运行参考站(Continuous Operation Refer?ence Station,CORS)是在 GPS 技术上发展而来的,因此在实际运用中也集成了 GPS 精确、快速定位的特点。在进行国土资源测绘时,只要测绘人员提前进行选点,并且保证测绘点在有效范围之内,CORS 系统就可以通过获取该测绘点的三维坐标和经纬度,然后在电子地图上标记处位置点。从识别目标到获取信息,再到信息反馈,整个流程在数秒之内就可以完成,在定位精度、实效性上都可以满足国土资源测绘工作的基本要求。除此之外,CORS系统还具有自动纠错功能,在测绘环节中,如果某项参数出现错误,系统会根据差分解算法进行错误参数的自动剔除,从而消除了错误参数对测绘结果精确度的干扰影响。
1.3 智能化测绘
在早期 CORS系统应用中,虽然其能够代替人工完成现场国土资源数据获取等繁重的任务,但是操作起来比较麻烦,测绘时间上相比于人工测绘也没有明显的优势。随着近年来各种精密仪器和自动化设备的投入使用,CORS系统的应用优势也得到了进一步的突显。例如,通过融合卫星定位和数字通信两种技术,可以确保测绘信息几乎是同步的反馈到地面接收站,这就方便了测绘人员更加及时地了解测绘信息。另外,测绘所得的数据中,还可以通过数据处理中心,自动完成数字信号与电信号的转换,然后再将电信号转化为直观的图像,为测绘人员工作开展也提供了便利。
2 CORS系统的主要构成
2.1 基准站
2.1.1 基准站功能
基准站的主要功能是接收 GPS 卫星反馈的测绘数据,并根据要求对这些测绘数据进行特殊的处理,例如将电子数据转化为图表或图像等。结合国土资源测绘的工作要求,对于 CORS 系统的基准站提出了以下功能要求:(1)提高基准站的智能化程度,尽可能实现无人操作下正常运行。(2)选择整体式结构,将天线、主机、服务器等重要的功能设备,全部集中在同一建筑内,一方面方便了后期管理和维护,另一方面也提高了系统运行稳定性。(3)为了保证测绘工作的连续性,要求在无外部电源供电时,基准站的备用电源仍然能够维持 3-5 h的正常供电。
2.1.2 功能模块
(1)天线。地面基准站天线主要用来接收卫星传输信号以及按照测绘人员的操作指令,发出测绘控制信号。在天线的选择上,考虑到国土资源测绘精度性和时效性的要求,一般选择双频天线,必要时还可以在天线外侧增加一个带通滤波放大器,或是加装外部天线罩,都可以起到提高抗干扰能力的效果。
(2)基准站主机。基于 Windows的操作系统,内置 4 GB的 CF卡,满足主机内进行数据转化与处理的需求。同时,提供外向型串口,技术人员可以通过USB设备对主机内部程序进行更新或优化,方便根据测绘工作要求进行功能拓展。
(3)控制软件。主机上安装有多个应用软件,分别对应不同的控制功能,例如将接收到的 GPS数据,按照时间顺序进行分类,后期测绘工作中可以输入时间,快捷地查找到相应的数据。
(4)UPS 设备。在基准站正常供电时,UPS 进行充电直到满电;当基准站断电时,UPS设备提供暂时供电,保证了基准站各项功能的正常运行,为技术人员进行抢修提供了时间。
2.1.3 基准站建设
(1)观测墩建设。为了提高信号接收效果,基准站的天线架设高度较高,观测墩的作用是保证天线的稳定性,一般修建于屋顶,观测墩外侧要进行防晒、防水处理。
(2)如果基准站海拔高度较高,在观测墩上还要额外增加避雷设备。将避雷针与观测墩内的钢筋连接,可以顺利将雷电导入地下,避免对基准站各电气设备造成损害。
(3)仪器室建设。主要存放各类功能性电气设备,例如 GPS接收机、UPS电源系统等,要加强仪器室的安全保护,保障电力安全。
2.2 数据中心
2.2.1 数据采集作业要求
对于外业测量中所用的一些基础性设备,应当提前进行检查,以保证各设备工况正常。例如提前做好水准器的校正,在外业观测时可以直接使用。现场测量时,应当选择一处相对平整、视野开阔的位置安装三脚架,然后将 GPS 接收机及其天线架设完毕。进行观测前,还要提前选取就近的一处目标,进行测试实验,以判定 GPS 接收机是否能够精确的获取目标位置,确定测量精度满足要求后,方可对目标点进行测绘。
每完成一个目标点的测绘,需要做好测绘数据记录,并与该测绘点标号进行对应,然后将设备移动至下一处位置继续进行其他目标点的测绘工作,操作步骤如上。
2.2.2 数据处理中心
作为 CORS系统的核心组成,数据处理中心应当同时满足大存储容量、高处理效率和高安全等级等多方面的要求。具体来说,包含以下两方面内容。
(1)硬件模块。数据处理中心应当至少配备 4台专用主机,其中 2台正常使用,1台用于存储备份,1台用于主机故障后替换使用。主机内存选择 6 GB或 8GB,满足数据运算速率,硬盘容量 4 TB,同时指出云存储模式,可以将海量的临时数据存储到云盘中,利用完毕后可以随时清理。
(2)软件模块。按照功能划分有信息服务、系统运行监控、网络安全管理等。以网络安全管理为例,通过定期进行数据处理中心网络系统的运行检查,实现风险及漏洞的识别和处理,保障数据安全。
2.3 通信网络系统
(1)无线监控系统,可以配合 GPS系统完成全天候、无障碍的数据获取。另外,无线监控系统还能够根据数据库存储余量的变化,调节数据接收速率,由于 GPS传输数据流远远超出了地面接收站的运算和处理能力,因此,需要无线监控系统提供多个分站,用来暂存卫星传输数据。
(2)数据处理中心。无线监控系统及收到的数据,会按照时间顺序发送给数据处理中心,按照国土资源测绘要求完成处理。
(3)数据解算中心,将处理完毕后的信息,通过解算中心发送给国土资源局,并在内部管理系统中完成数据的同步更新。
3 CORS系统在国土资源测绘中的应用
3.1 测试前的准备工作
在实际工作中,将 CORS系统应用到国土测绘中时,首先要做的就是因地制宜地对 CORS系统进行相应的设置。具体而言,需要根据自身的实际情况,在遵守相关设计准则的基础上,对 CORS系统进行科学设置。例如在对网络 RTK 进行测量时,根据具体需求可以设置相应的流动工作站,并通过多种方式来获取需求的测量信息。现实中,在对 CORS系统的网络进行设置时,必须严格遵守流动站控制手册中的相关规定;在对坐标进行输入时,也要确保输入坐标值的准确性。
3.2 外业巡查
CORS系统应用到国土外业测绘中,往往需要测量图根点跟碎部点。在测量图根点之前,首先需要将CORS系统实施还原处理,进而才能保证国土测量工作具有较高的精确度,使系统功能能够有效发挥出来。我们在开展国土实际测绘时,需要根据当地的实际情况来合理调整好相应的图根控制点精度,等到数值稳定以后,才可以实施记录操作。在测绘碎部点时,一般会将 RTK 技术应用到测绘工作中。根据流动站控制手册中的有关内容,需要让专业人员来实施测绘操作,这样才能更好地保证国土测绘工作的准确性。当我们完成了待测碎部点的采集工作以后,还需要输入相应的绘图编码。储存输入的信息,往往可以让CORS系统来自动完成。
3.3 内业处理
外业巡查主要负责做好国土资源测绘数据的采集工作,而内业处理则主要将这些采集到的数据进行专门的处理,以便于满足国土资源测绘的不同需要。内业处理的流程如下:首先,利用USB设备将主机中导入到的计算机中,然后,计算人员利用计算机上的应用软件,对这些数据进行分析和利用,例如进行新旧数据匹配、图斑叠加融合等,实现数据库资源的更新。
4 应用CORS系统时的注意事项
4.1 提前做好系统运行检查
基于 CORS系统的国土资源测绘工作,虽然简化了一些基础性的工作,但是在测绘指令发送和测绘数据分析等方面,还需要技术人员熟练掌握专业技术。为了确保 CORS系统各项功能正常发挥,要求在系统操作之前,提前做好配套设备的检查。例如输入测绘点坐标时,要求技术人员核对坐标是否准确;同时仔细阅读操控说明书,检查主机控制软件是否正常运行等。通过开展系统运行检查,既可以提高 CORS系统运行和数据处理效率,又能够保证输出结果的精确性,提高了国土资源测绘结果的参考价值。
4.2 合理选择控制点
国土资源测绘面积广泛,为了减轻测绘工作压力,可以提前设置若干个测绘点,然后用这些测绘点的信息,近似地代替整个测绘区域的信息。因此,测绘点的合理选择就显得十分必要。测绘人员一方面要结合国土资源测绘工作的要求,另一方面又要考虑测绘区域的地形地貌等客观因素,结合这两方面确定测绘点。在后期进行 GPS卫星测绘时,可以自动识别这些测绘点,提高测绘工作效率。
4.3 及时进行设备复位
每次测量工作前,技术人员都需要对系统数据和应用软件进行清零、复位,以消除测绘误差影响。另外,在本次测量工作结束后,要求测绘人员将数据进行备份并分类保存后,将原数据删除,以节省出存储空间,为下一次测量工作的数据存储提供必要的条件。
结 语
综上所述,进入21世纪后,我国城市化进程逐渐加快,对土地资源的需求越来越大,导致土地资源变得越来越紧缺。在国土测绘工作中,采取CORS系统,可以有效的减少人力、物力和财力资源的投入,提升测绘工作的准确性与效率,提高土地资源的使用效率。笔者结合多年工作经验,深入分析CORS系统在国土测绘中的具体应用,以期为相关人员提供借鉴与参考。
参考文献
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