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摘要:目前RTK技术已经在航道水深测量中的广泛应用,随着近年来CORS系统的建成,没有了电台基站差分改正信号辐射长度的限制,带状狭长的内河航道水下地形测量在该系统的支持下得到了更好地实现。
关键词:CORS;测绘技术;航道水深测量
中图分类号:U61 文献标识码:A 文章编号:
当今,测绘技术日新月异,GPS RTK技术的应用,RTK结合数字测深仪在电脑测深软件帮助下实现自动化测深,极大地提高了工作效率、测量精度;但传统RTK受到电台基站差分改正信号辐射长度的限制,对于弯曲狭长的航道水深测量工作存在缺陷,随着近年来广西测绘地理信息局建立的CORS系统,其覆盖范围大、24小时连续不断地利用网络给用户提供差分信号,为广西GPS用户提供了极大的方便,广西内河的航道的水深测量在CORS系统支持下也更好地得以了实现。
1、 CORS 理论
CORS是连续运行参考站系统Continuous Operational Reference System的缩写。CORS理论源于1980年代中期加拿大提出的主动制约系统。理论认为全球定位系统(GPS)主要误差源来自于卫星星历,若能利用一批永久性参考站,可为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。随着基准站点概念的提出, 这一理论的实用化得到了推进。它的主要理论基础,就是在同一批测量的GPS站点中选出一些点位可靠、对整个测区具有制约意义的测站,采取较长时间的连续跟踪观测,通过这些站点组成的网络的解算,获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数,用于测区内其他测站观测值的精密解算。
2、CORS的组成
CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,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。
基准站网:基准站网由范围内均匀分布的基准站组成。目前广西已建成覆盖广西大部分区域的CORS基准站网络,供广大测绘用户使用。
数据处理中心:数据处理中心是CORS的核心,是实现高精度实时动态定位的关键所在。处理中心全天连续不断地接收各基准站数据,进行数据处理,形成多基准站差分定位用户数据,组成一定格式的数据文件,分发给用户。
数据传輸系统:各基准站数据通过光纤专线传输至监控分析中心,该系统包括数据传输硬件设备及软件控制模块。
数据播发系统:系统通过移动网络(如中国移动,中国联通等网络)、UHF电台、Internet等形式向用户发送定位数据。
用户应用系统:包括用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统以及自主式导航系统和监控定位系统等。
CORS工作流程图
3、CORS系统的优势
CORS系统的建成改变了传统的RTK测量作业方式,在测量领域所带来了前所未有的影响。传统GPS-RTK和CORS方式的RTK有相同之处:两者都是在同步观测条件下,流动站接收基准站发送的GPS差分改正值,进行实时差分定位。不同的是在传统GPS-RTK作业时,用户一般都要选择开阔没有遮挡、安全的地方架设基准站,设置基准站的各种参数等一些繁琐的步骤,并且测量误差也会随着流动站与基准站距离的增大而增长,在这种方式下,远距离的操作性就大大降低。而CORS方式的RTK作业时,用户不需要架设基准站。所以CORS方式的RTK进行野外作业时,不用携带其它基准站设备,只需要在手簿里设置好连接CORS网络的参数,便可开始测量,实现了野外单机作业,大大提高了工作效率,降低了测绘劳动强度。总结来说,CORS相对于传统GPS-RTK最大的优势体现在两点:1、用户不用架设基准站。2、作业时不受距离的限制。
4、实例应用
为了提供建设南宁罗文大桥基础性资料,受某单位的委托,我局对邕江罗文部分航道地形进行测量。
概述
(1)测量范围
南宁拟建罗文大桥上下游各500米的河段地形。
(2)测绘内容
1、河岸地形测量。2、航道水深测量。
(3)测区概况和已有资料利用情况
拟建罗文大桥河段位于南宁市区青川大桥上游约4公里,左岸有江北大道,右岸有江南大道,交通方便。该河段属自然河段,水流平缓。
已有资料情况:河岸上有已经布设好的控制网,覆盖测区的控制点有A、B、C,经校核已知控制点符合精度要求,能满足测量任务的需要。
测量依据、执行标准
(1)《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》(GB/T7927-1995);
(2)中华人民共和国行业标准《水运工程测量规范》( JTJ203-2001 );
(3)中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)。
工程实施
(一)连接(设置)网络RTK
以南方S82T为例,南方S82T接收机本身内置了GPRS/CDMA模块。只需要在接收机里插入SIM卡,以中国移动的GPRS作为GNSS流动站接收机与CORS中心的数据通信方式。我局已经在广西测绘地理信息局申请了CORS账号,获得了CORS中心授权给予的用户名和密码。接着需要进行的是相关参数设置,GPRS无线上网参数设置、CORS中心服务器的IP地址和端口设置、CORS中心授权的用户名和密码设置等。以上步骤都完成后,就可以进行网络RTK作业了。
(二)求取参数正是因为CORS系统建成,免去了传统的摆基站,利用电台发射差分改正信号的做法。直接使用GPS移动接收机求取参数即可。做法如下:A、B这两个已知点来求取参数,那么首先要有 A、B 两点的 GPS 原始记录坐标和测量施工坐标。进入工程之星软件,新建工程,进入设置投影参数界面输入椭球参数名,选择北京54椭球并输入南宁本地中央子午线108度,在固定解状态下,测出已知点A、B两点的坐标,并保存这两点点坐标。然后点击“输入”求转换参数,点击“增加”,输入刚才所测控制点A已知坐标 “确定”之后,点击“从坐标管理库选点”,选择刚才所对应测的点A,“确定”后第一个点就增加完成了。重复上面的步骤再增加另外的B点。完成上面的操作后,用于计算转换参数的A、B两点都添加到库里面了。两个控制点都输入无误后,单击“保存”,输入文件名,保存成功后点击“应用”, 控制点坐标库会自动计算出四参数和高程拟合参数,把所求的参数应用到当前工程中,查看所求的四参数,旋转角的值在-0.5—0.5之间,比例在-0.95—1.05之间表示参数合格,这时候选C控制点去测量检查一下,如果误差在允许范围内就可以开始测量了。
(三)河岸地形测量
用RTK现场采集地形数据,数据内容有控制点、河岸坡顶线、水涯线、地形点、灯塔等地形要素,整个过程完全由一个人操作。
(四)航道水深测量
水深测量采用中南方S82T GPS(RTK)接收机及配套的数字化测深仪,使用中海达6.0版软件导航, GPS接收机与测深仪换能器连接在同一根杆上并固定在测量船上,使两仪器中心位于同一点,定位中心与测深仪换能器中心一致。将测深仪的换能器固定在离船头1/3~1/2的地方,将GPS接收机固定在换能器的测深杆上,将所用测量设备连接并通电,检查各种设备一切正常后,校对水深值,符合《水运工程测量规范》就可以进行水深测量了。
5、结 语
随着城市CORS系统建设的完善,它不仅给狭长的内河航道测量带来方便,CORS在整个测绘领域中也将会得到更加广泛地应用,而我们在利用连续运行参考站进行网络RTK作业时,使用过程中不可避开地会遇到一些问题,这就要求我们更加深入学习CORS的基本理论,在工作中要认真仔细地操作整个作业流程,然后针对出现不同的问题,予以不同的策略进行浅析处理。
参考文献
(1)吴春花.CORS RTK在甬江航道无验潮水深测量中的应用.城市建设理论研究(电子版).2011(17)
(2)中华人民共和国行业标准《水运工程测量规范》( JTJ203-2001 )
(3)中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)
关键词:CORS;测绘技术;航道水深测量
中图分类号:U61 文献标识码:A 文章编号:
当今,测绘技术日新月异,GPS RTK技术的应用,RTK结合数字测深仪在电脑测深软件帮助下实现自动化测深,极大地提高了工作效率、测量精度;但传统RTK受到电台基站差分改正信号辐射长度的限制,对于弯曲狭长的航道水深测量工作存在缺陷,随着近年来广西测绘地理信息局建立的CORS系统,其覆盖范围大、24小时连续不断地利用网络给用户提供差分信号,为广西GPS用户提供了极大的方便,广西内河的航道的水深测量在CORS系统支持下也更好地得以了实现。
1、 CORS 理论
CORS是连续运行参考站系统Continuous Operational Reference System的缩写。CORS理论源于1980年代中期加拿大提出的主动制约系统。理论认为全球定位系统(GPS)主要误差源来自于卫星星历,若能利用一批永久性参考站,可为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。随着基准站点概念的提出, 这一理论的实用化得到了推进。它的主要理论基础,就是在同一批测量的GPS站点中选出一些点位可靠、对整个测区具有制约意义的测站,采取较长时间的连续跟踪观测,通过这些站点组成的网络的解算,获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数,用于测区内其他测站观测值的精密解算。
2、CORS的组成
CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,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。
基准站网:基准站网由范围内均匀分布的基准站组成。目前广西已建成覆盖广西大部分区域的CORS基准站网络,供广大测绘用户使用。
数据处理中心:数据处理中心是CORS的核心,是实现高精度实时动态定位的关键所在。处理中心全天连续不断地接收各基准站数据,进行数据处理,形成多基准站差分定位用户数据,组成一定格式的数据文件,分发给用户。
数据传輸系统:各基准站数据通过光纤专线传输至监控分析中心,该系统包括数据传输硬件设备及软件控制模块。
数据播发系统:系统通过移动网络(如中国移动,中国联通等网络)、UHF电台、Internet等形式向用户发送定位数据。
用户应用系统:包括用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统以及自主式导航系统和监控定位系统等。
CORS工作流程图
3、CORS系统的优势
CORS系统的建成改变了传统的RTK测量作业方式,在测量领域所带来了前所未有的影响。传统GPS-RTK和CORS方式的RTK有相同之处:两者都是在同步观测条件下,流动站接收基准站发送的GPS差分改正值,进行实时差分定位。不同的是在传统GPS-RTK作业时,用户一般都要选择开阔没有遮挡、安全的地方架设基准站,设置基准站的各种参数等一些繁琐的步骤,并且测量误差也会随着流动站与基准站距离的增大而增长,在这种方式下,远距离的操作性就大大降低。而CORS方式的RTK作业时,用户不需要架设基准站。所以CORS方式的RTK进行野外作业时,不用携带其它基准站设备,只需要在手簿里设置好连接CORS网络的参数,便可开始测量,实现了野外单机作业,大大提高了工作效率,降低了测绘劳动强度。总结来说,CORS相对于传统GPS-RTK最大的优势体现在两点:1、用户不用架设基准站。2、作业时不受距离的限制。
4、实例应用
为了提供建设南宁罗文大桥基础性资料,受某单位的委托,我局对邕江罗文部分航道地形进行测量。
概述
(1)测量范围
南宁拟建罗文大桥上下游各500米的河段地形。
(2)测绘内容
1、河岸地形测量。2、航道水深测量。
(3)测区概况和已有资料利用情况
拟建罗文大桥河段位于南宁市区青川大桥上游约4公里,左岸有江北大道,右岸有江南大道,交通方便。该河段属自然河段,水流平缓。
已有资料情况:河岸上有已经布设好的控制网,覆盖测区的控制点有A、B、C,经校核已知控制点符合精度要求,能满足测量任务的需要。
测量依据、执行标准
(1)《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》(GB/T7927-1995);
(2)中华人民共和国行业标准《水运工程测量规范》( JTJ203-2001 );
(3)中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)。
工程实施
(一)连接(设置)网络RTK
以南方S82T为例,南方S82T接收机本身内置了GPRS/CDMA模块。只需要在接收机里插入SIM卡,以中国移动的GPRS作为GNSS流动站接收机与CORS中心的数据通信方式。我局已经在广西测绘地理信息局申请了CORS账号,获得了CORS中心授权给予的用户名和密码。接着需要进行的是相关参数设置,GPRS无线上网参数设置、CORS中心服务器的IP地址和端口设置、CORS中心授权的用户名和密码设置等。以上步骤都完成后,就可以进行网络RTK作业了。
(二)求取参数正是因为CORS系统建成,免去了传统的摆基站,利用电台发射差分改正信号的做法。直接使用GPS移动接收机求取参数即可。做法如下:A、B这两个已知点来求取参数,那么首先要有 A、B 两点的 GPS 原始记录坐标和测量施工坐标。进入工程之星软件,新建工程,进入设置投影参数界面输入椭球参数名,选择北京54椭球并输入南宁本地中央子午线108度,在固定解状态下,测出已知点A、B两点的坐标,并保存这两点点坐标。然后点击“输入”求转换参数,点击“增加”,输入刚才所测控制点A已知坐标 “确定”之后,点击“从坐标管理库选点”,选择刚才所对应测的点A,“确定”后第一个点就增加完成了。重复上面的步骤再增加另外的B点。完成上面的操作后,用于计算转换参数的A、B两点都添加到库里面了。两个控制点都输入无误后,单击“保存”,输入文件名,保存成功后点击“应用”, 控制点坐标库会自动计算出四参数和高程拟合参数,把所求的参数应用到当前工程中,查看所求的四参数,旋转角的值在-0.5—0.5之间,比例在-0.95—1.05之间表示参数合格,这时候选C控制点去测量检查一下,如果误差在允许范围内就可以开始测量了。
(三)河岸地形测量
用RTK现场采集地形数据,数据内容有控制点、河岸坡顶线、水涯线、地形点、灯塔等地形要素,整个过程完全由一个人操作。
(四)航道水深测量
水深测量采用中南方S82T GPS(RTK)接收机及配套的数字化测深仪,使用中海达6.0版软件导航, GPS接收机与测深仪换能器连接在同一根杆上并固定在测量船上,使两仪器中心位于同一点,定位中心与测深仪换能器中心一致。将测深仪的换能器固定在离船头1/3~1/2的地方,将GPS接收机固定在换能器的测深杆上,将所用测量设备连接并通电,检查各种设备一切正常后,校对水深值,符合《水运工程测量规范》就可以进行水深测量了。
5、结 语
随着城市CORS系统建设的完善,它不仅给狭长的内河航道测量带来方便,CORS在整个测绘领域中也将会得到更加广泛地应用,而我们在利用连续运行参考站进行网络RTK作业时,使用过程中不可避开地会遇到一些问题,这就要求我们更加深入学习CORS的基本理论,在工作中要认真仔细地操作整个作业流程,然后针对出现不同的问题,予以不同的策略进行浅析处理。
参考文献
(1)吴春花.CORS RTK在甬江航道无验潮水深测量中的应用.城市建设理论研究(电子版).2011(17)
(2)中华人民共和国行业标准《水运工程测量规范》( JTJ203-2001 )
(3)中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)