韶关市测绘院单基站CORS系统的建立与应用

黄毓，董龙桥

(韶关市测绘院，广东韶关 512000)

韶关市测绘院单基站CORS系统的建立与应用

黄毓∗，董龙桥

(韶关市测绘院，广东韶关 512000)

简要介绍广东韶关市测绘院单基站CORS系统的基本情况，陈述了系统的原理和建设过程及在城市测量中的应用，总结了CORS系统在建设和应用过程中的一些具体做法和经验。

单基站CORS系统；CORS RTK；坐标转换；城市测量

1 前 言

目前国内市场上的连续运行参考站网络系统(网络CORS)建站方案动辄几百万甚至上千万的资金投入，相对于那些对CORS只停留在小规模应用的单位而言就显得投入与产出过于失衡，导致许多行业与单位只能对CORS系统望而却步。租用人家网络CORS系统，又受到转换参数保密等各方面的制约。相比之下单参考站CORS系统，只要较少的投资即可在一个中小城市建立一个CORS基站，满足当地测量用户不同层次空间信息技术服务的需要，并且施工周期短，见效快，单基站系统还可以随时增加新的基站，加大实时RTK作业的覆盖区域，一旦建立虚拟参考站系统的条件成熟，只要进行系统软件的升级，花费不大的投资，单参考站系统即可轻松地升级成虚拟参考站网络系统。

2 系统介绍及原理

韶关市测绘院单基站CORS系统设计指标:覆盖整个韶关市建成区。精度要求平面≤±3 cm，高程≤±5 cm。主基站建设于2008年11月底正式启动，根据韶关区域的实际情况，经过踏勘选址、技术设计、CORS参考站的建设、网络通讯的建设、系统的性能测试，于2009年2月全部建设及精度验收完成，并投入使用。

连续运行参考站系统是建立在GPS等技术平台上。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。根据系统功能的要求，本系统的硬件由如下几个单元组成:GPS基站、电源系统、用户系统，整个系统的原理如图1所示。

图1 系统原理

3 建设过程

基准站由仪器室和观测墩两部分组成。

(1)观测墩:用于支撑GPS观测天线。观测墩建立于基岩上的称为基岩站，建立于屋顶上的称为屋顶站。观测墩柱体内预埋PVC管道，用于铺设天线电缆。仪器墩外部进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置，并用透波材料的天线罩覆盖，以避免自然环境如强风、雨雪、日照、盐蚀等对天线的损坏。韶关市测绘院CORS参考站采用的是屋顶站，建立于韶关市测绘院办公楼上，如图2所示。

图2 韶关市测绘院CORS参考站

(2)室外观测墩防雷:室外天线防雷的接地网，原则上使用观测墩所在的大楼防雷地网。

(3)观测墩点位选取:点位选取在符合选点基本要求的基础上，选在建筑物的主承重支柱上。在选取的点位上通过连续采集24 h静态数据，查看及分析卫星信号情况、是否存在干扰源等，进一步确定观测墩点位。观测墩考虑到与建筑物的美观、结构等因素，整体钢筋混凝土浇灌，自然凝固稳定后，将天线通过归心盘调平居中安装在观测墩上。天线电缆通过事先在观测墩内埋设的PVC管和天线与服务器主机连接。

观测墩的建设:凿开点位所在的水泥板约600× 600 mm，深约10 cm，直至露出楼面钢筋。凿开的楼面上在承重柱上用水钻至少钻4个深60 cm～80 cm、间距约为16 cm的矩形排列的钻孔(孔径为38 mm)；并对钻孔进行清洗、风干。如图3所示。

4个钻孔中植入直径为20 mm的螺纹钢筋(长度视观测墩设计高度定)，作为观测墩支柱的主筋，并将植入的钢筋与凿出的楼面钢筋焊接在一起；主筋上每隔15 cm捆扎一个钢筋直径为8 mm的钢筋圈形成钢笼；根据观测墩基座设计的样式再捆扎相应的基座钢笼，并也与凿出的楼面钢筋焊接，如图4所示。

图3 建观测墩过程(一)

图4 建观测墩过程(二)

将直径为300 mm的无缝不锈钢管套在主支柱钢笼外(安装时尽量保持钢管的竖直度)，其底部与基座钢笼顶部焊接在一起，之后浇灌混凝土，如图5所示。

待混凝土基本定位后，安装观测墩对中器，用圆水准管严格整平安装强制对中器，并保证强制对中器水平居中，如图6所示。

图5 建观测墩过程(三)

图6 建观测墩过程(四)

(4)仪器室:用于安置基准站设备。要求距离观测墩距离不超过天线电缆的许可长度(60 m)，本次建设天线电缆长30 m。服务器主机如图7所示。

图7 服务器主机

(5)基站服务器安装调试:

①服务器软件(基准站控制软件－BASE TRANS软件，EagleServer服务监听软件)安装

②网络调试:服务器网络采用电信静态光纤网，确保带宽及固定IP。

③移动站通讯:移动站采用移动或者联通卡通过上网访问服务器，下载基站数据。

4 参数的获得

整个建设过程中，求转换参数至关重要。根据设计原理，需要求出基站作业范围内转换参数。为保证精度，必须由高等级点作为起算点进行推算，在整个区域内布设控制网，边长控制在5 km～10 km，使用静态进行联测，整网平差后得出参数(四参数＋高程拟合)和基站坐标(基站大地坐标)。使用时将基站大地坐标输入到基站控制软件中固定发射，移动站就使用求出的七参数在区域内都能达到要求的精度。

根据韶关建城区实地范围，本次基站建设在测绘院办公楼楼顶，控制范围半径25 km。根据航片图及地形图，首先图上选点，再实地踏勘，埋石布点。由于韶关属于粤北山区，地形较复杂，为了更准确地求取转换参数，该次控制共布设了35个点，9个二等水准点，其中GPSC等点7个，整个控制网符合GPS静态D级网要求。共求出1954北京和1980西安两套参数。最终得出参数，实地检测后符合精度要求。控制网如图8所示。

此次参数求取，共投入10台南方双频GPS，经过3天时间完成外业静态数据采集。得出四参数与高程拟合。经过测试，符合精度要求。在整个检查过程中，每个点都能很快达到固定解。从检查后得出的精度看，求出的参数在工作范围内都能达到精度要求。

图8 控制网图

由于篇幅有限，只截取了控制区域内分布均匀，具有代表性的GPS－C级点坐标及二等水准点高程的检验比对值。平面数据见表1，高程数据见表2。

坐标比对表 表1

高程比对表 表2

5 城市测量中的应用及经济效益

由于测绘院CORS参考站系统具有自动化程度高，精度高，覆盖面积大的优点，虽然只投入使用半年，但已深受测量员们的青睐，在测量过程中，只带一台CORS RTK流动站接收机，一根对中杆，一个电子手簿，一个人就能测量，测量的精度是厘米级，比常规的RTK少了1台基准站，测量时少了一个看基准站的人，并且不用每次测量时寻找已知点进行坐标参数转换，开机就能进行测量。

(1)控制测量

控制测量是城市测量的先行工作，如何快速精确的提供控制点，直接影响后续测量工作的进度和效率。常规的控制测量如:导线测量，至少需要投入4个人，要求点点通视，后续还需要平差计算，且精度不均匀。静态GPS测量，虽然不需要点间通视且精度高，但观测时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业处理发现超限则必须返工。CORS RTK无论是作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。韶关建成区国道323线与韶关大道共14 km带状地形图测量，沿路布设了60个控制点，采用CORS RTK代替城市二级导线测量，只投入了2个测量员，1.5天就提交了控制成果。实践表明CORS RTK投入使用后的成本只是传统的导线测量的1/3左右，而且时间大大缩短。

(2)界桩与道路中线放样

CORS RTK用于点及线路放样，放样工作一个人就能完成，将点坐标或线路的起点，终点，转折点和曲线半径输入电子手簿，即可放样。放样时屏幕有箭头指示偏移方向和偏移量，便于东南西北移动，直到误差小于设定的为止。在韶关丹霞山申请世界自然遗产活动中，17天就将丹霞山142个保护界碑放样出来。与常规全站仪放样相比，无须先做控制测量，无须受通视约束，大大降低了成本，节省了人员，提高了效率。

(3)数字地形测量

采用CORS RTK编码法测图，只需要一个人就能完成。在地形不复杂，比较开阔的地方，该模式有比较好的效果，比较适应城郊区域的地形测量工作。韶关浈江区转业园 1∶500地形图测绘，总面积为1.7 km2，多为平整开阔地和内部道路。我们投入2台CORS RTK流动站，2名测量员，4天时间就结束了全部外业测图工作。充分发挥了CORS RTK快速高精度定位的优势，与传统的测图方法相比，人员少，费用省，效率高。

6 体 会

(1)CORS是一个系统工程，建站时须兼顾多专业多部门的应用，要为以后的升级，拓展规划留有足够的软硬件空间，还要考虑到各流动站品牌的兼容性，如天宝，徕卡，南方等品牌都能作为CORS RTK流动站接收RTCM、CMR等差分数据格式，稳定使用。

(2)与静态GPS相比，CORS RTK相对而言容易出错，尤其在控制测量中，必须进行可靠性检查，确保CORS RTK正确后再进行下一步工作。在使用CORS RTK进行控制测量时，观测次数(不同时段)要两次，每次观测初始化两次，两次初始化成果须野外比对结果，比对值为两次初始化采集的最后一个历元坐标，较差必须小于 2MO，根据双观测值之差求观测值中误差来判断CORS RTK的精度。

(3)在电离层和对流层强烈活动的情况下，CORS RTK定位误差会很大或无法解算，所以应该避开此时段。韶关地区11时～15时，CORS RTK定位精度很差且很难得到固定解。

(4)CORS RTK也有一定的局限性，即GPS定位的普遍问题，如信号遮挡、多路径效应及通讯问题，而且CORS RTK建站和设备的价格还是过高，这些问题会在短时间内一定程度影响CORS技术的推广应用。

[1]黄俊华，陈文森.连续运行卫星定位综合服务系统(CORS)建设与应用.北京:科学出版社，2009

[2]林颂，莫传山.南宁市GNSS连续运行参考站网络系统建设的体会.城市勘测，2008(4)

[3]肖育明.浅谈GDCORS网络RTK在城市测量中的应用.测绘时空，2008(3)

Establishment and Application of the Single Base CORS of Shaoguan Institute of Surveying and Mapping

Huang Yu，Dong LongQiao
(Shaoguan Institute of Surveying and Mapping，Shaoguan 512000，China)

This paper describes basic Information of CORS in Shaoguan Institute of Surveying and Mapping，Sets out the principles and construction process of the system，the application of measurement in the city.Summarizes the CORS used in the construction and application process in a number of specific practices and experiences.

single base of CORS；CORS RTK；Coordinate Transformation；City Survey

1672－8262(2010)03－62－04

P228

A

2009—08—21

黄毓(1978—)，男，工程师，主要从事城市测绘技术管理工作。