CORS系统在河北乐亭新区供水工程测量中的应用

贾 力

（河北省唐山市水利规划设计院，河北 唐山063000）

1 CORS系统概述

随着GPS技术的突飞猛进和普及，其在各个领域测量中的应用越来越重要，而利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（CORS，Continuous Operational Reference System）已成为GPS应用的发展热点之一。

河北省卫星定位综合服务系统（以下简称CORS）是由河北省地理信息局负责，同时与河北省气象局、河北省环境地质勘察院、中国人民解放军66240部队，本着降低系统建设成本、资源互补、共建共享的原则，合作建设的重点项目。整个系统由数据通信、用户应用系统、基准站网络、数据处理中心等4个子系统组成。经过4a的建设和测试，系统于2011年底臻于成熟，彻底实现了在全省范围内覆盖网络RTK的服务。系统完成了控制中心的服务器假设、分析计算、GNSS数据管理、基准站与国际IGS站以半年为周期的定期联合解算、对外播发软件的安装测试、磁带库、防火墙、磁盘阵列的安装调试等包括网络在内的一系列工作，并开发了河北省卫星定位服务收费软件等公共服务应用软件。

建成后CORS系统的优势有以下几方面：①在保证精度的前提下，扩大了流动站与基准站的作用距离；②在控制范围内定位精度是均匀的，其定位误差不会因距离的增加而增大；③对于长距离或大范围的GPS测量，用户无需再架设自己的基准站和布设控制网，节省了人力和物力，提高了作业效率；④提高了定位的可靠性，确保了定位质量；⑤改进了OTF初始化时间，提高了作业效率；⑥既可以进行实时定位，又可以进行事后差分处理；⑦可以满足各种控制测量、疏浚定位、水运工程测量、变形观测、施工放样定位、船舶导航、工程监控、生态环保及城市测量与城市规划等各个方面。

由于其高度的灵活性和全天候性，CORS系统在特殊工程如长距离供水管线、带状河道治理等水利工程测量中具有明显的优势。在此类工程中，由于测量路线长、采集点少、作业过程快，所以架设基站的方式会导致频繁迁站，甚至有时会出现架基站所需时间多于测量时间的情况。因此，使用基于CORS系统的作业方式是水利工程测量的最佳选择。

2 工程概况

根据《唐山沿海“四点一带”地区总体规划》，乐亭新区重点发展港口物流、精品钢铁、煤化工、装备制造、生态旅游等产业，区内设置港口物流产业园、精品钢铁产业园、煤化工产业园、装备制造产业园，近期规划面积30km2。根据需水量预测，乐亭新区2010年需水量9185万m3，2020年需水量16560万m3，依据乐亭新区总体规划及唐山市水资源综合配置规划，供水工程首先满足近期需水量需求，供水规模确定为1.05亿m3/a。所以，乐亭新区供水工程的建设具有很大的经济效益和社会效益。

乐亭新区供水工程由取水泵站工程、输水工程和净水厂工程三部分构成。供水管线全长57km，采用地下埋管形式，自滦乐输水总干渠渠首泵站始，途径滦县、滦南县、乐亭新区，最终到达净水厂。工程区位于滦河冲洪积平原上，属滦河下游。管道沿线的地形总体平坦开阔，地势由北向南微倾，总体为低洼平地。自滦县引水枢纽至乐亭工业区水厂，地面高程由20.42m（1985年国家高程基准，下同）渐变为1.40m，相对高差19m。其测量项目有：①宽度100m的1∶1000的带状地形图测量；②横断面测量：断面间隔50m，宽度100m；③管线中心的纵断面测量。

测量精度要求：重合点检核限差Δx≤0.1m，Δy≤0.1m，Δh≤0.2m。

3 作业方案比选

采用南方双星动态双频接收机S86T接收机6台，进行野外数据采集。

根据工程特点及工期要求，设计两套作业方案进行比较：

3.1 方案1：常规基准站方式

根据测区呈带状分布的特点及基准站的作用距离限制，将现有的仪器设备分成两组1（基准站）+2（流动站）RTK作业模式。两个作业组互不干扰，独立作业；同时，由于自设基准站的作业距离的限制，需要沿管线走向布设首级控制网，包括四等水准测量和D级GPS控制测量，并且要求每组GPS控制点间距小于5km。

本方案需布设首级GPS控制点42个，四等水准测量84km，工程量大，作业时间长。

3.2 方案2：CORS作业方式

CORS的作业模式是由统一建设连续运行的基准站，连续不断地发送信号，用户通过中国移动GPRS网络接收数据，而不是传统意义上的电台。从原理上讲，该基站的功率强大，且中国移动信号的覆盖范围广，使得这种方式摆脱了基站和流动站之间的距离限制，可以形象地认为流动站旁边伴有一个虚拟的基准站，流动站的定位精度是均匀的。

本方案需布设首级GPS控制点23个，四等水准测量51km，较之方案1，大大减少了首级控制点的密度和数量，产生了较大的经济效益。

在乐亭新区供水工程测量中，优先选择了方案2。实际作业中，方案2调整为：方案1中的基准站取消，调整为流动站，这样直接作业人员由4人增加为6人。每天施测前，利用首级GPS控制点测区范围内求七参数，检核已知的控制点，校正好仪器后不受距离限制，测区内部精度均匀分布。当重复测区施测时，可对工程进行直接套用，免去了校正仪器的过程，仅对测区内的控制点进行检核即可，这样大大节省了时间、人力和物力。

实践证明，利用CORS系统，首先减少了首级控制测量的工作量，提高了坐标转换参数的精度，特别是提高了大地水准面的拟合精度；其次，摆脱了基准站作业距离的限制，防止了碎步测量中因作业距离增加而丢失电台信号的情况，避免了相邻作业组基准站信号互相干扰情况的发生；最重要的是，平均每天节省了2h的架站、校点的时间，大大提高了作业效率，提前7d完成了测量任务。

4 精度对比

传统的架设基准站的测量方法和使用CORS系统的精度分析在很多文献中均有论述，本文仅结合乐亭供水工程测量中实测数据加以论证。实际测量工作中，在控制点2km以内，以上述两种方法分别测定管线中桩，进行精度统计。整个工程共计复测150个中桩，表1为部分代表性数据统计。

表1 部分代表性数据统计

从表1可以看出，利用省网CORS系统测量的最大误差为0.048m，在误差允许范围内，完全满足精度要求。

5 结语

CORS系统的测量模式除了继承传统GPS测量快捷、精确、操作简便、全天候作业、无需通视等优点外，更显著的特点就是信号可利用性、成果的可靠性和精度水平在系统的有效覆盖范围内大致均匀，同离开最近参考站的距离没有明显的相关性，可以在保证精度的前提下，摆脱基站与流动站之间距离限制，大大提高工作效率，在实践工作中具有广阔的应用前景。

［1］GB/T1831422001，全球定位系统(GPS)测量规范［S］.

［2］卓科荣，唐永航.GPS RTK技术的误差分析及质量控制［J］.浙江测绘，2005（30）.