温州市大门大桥施工中网络单基站CORS技术应用

赵站杨

（中铁大桥局集团第一工程有限公司，河南 郑州450053）

随着GPS技术和网络信息化的飞速发展，网络单基站CORS技术已被广泛用于桥梁测量放样中。建设GNSS连续运行参考站网形成连续运行卫星服务系统已成为GPS发展在工程施工中应用的热点之一，CORS系统是一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通讯和互联网技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供GPS观测值，状态信息以及GPS相关服务项目系统。

1 工程概况

温州市大门大桥工程起于乐清市翁垟镇第二中学南侧，连接规划柳（市）翁（垟）公路，向东跨越滩涂及沙头水道，在小门岛西侧南端角隅登陆，终点位于温州市石化产业基地以及温州港三大枢纽港之一的大小门岛。线路全线7.656km。其中大门大桥长6.155km，主桥为（135＋316＋135）m双塔双索面PC梁斜拉桥。工程主线采用四车道一级公路建设标准。设计行车速度80km／h，桥面宽度为标准双向四车道＋两侧3.5m管线区，主桥桥面宽32.2m，引桥桥面宽31m，路基宽度24.5m，总投资约20.36亿元。

2 参考站的建设和设计

2.1 参考站的设计

连续运行GPS测量服务系统应充分考虑工程的具体需要和施工区域的客观条件，确保工程设计、施工和今后运营管理阶段各项测绘、定位和监测等工作的服务需要，系统应做到连续、可靠、高精度、多功能。采用现代通讯、计算机网络、GPS等技术相结合的系统设计方案，构建一个通用性的连续运行GPS测量服务系统，在整个工程范围内提供高精度定位、RTK测量等服务。

由于测量仪器品牌、型号不统一，给测控中心建设参考站带来一定的困难。综合考虑，采用目前流行的GPRS通讯模式，实现任何品牌、型号GPS测量仪器的兼容。为此，参考站要使用一套数据播发软件，施工单位的流动站增加一个GPRS通讯模块。在保证系统安全的前提下采用国际通用的系统规范和传输协议，实现数据共享服务功能。

系统设备建成后，在大桥工程区域内，全天24h播发定位信息，利用一台GPS测量型接收机进行工程各级控制点测量（非全荫蔽区），实时精度要求达到2cm内，后处理精度达到5mm内。在有效定位信号覆盖区域内，满足非全荫蔽区工程测量、实时定位等的要求。与多种实时用户数据中心连接，完成系统信息的实时广播，即可以采用GPRS或UHF电台技术向系统有效覆盖区域内的用户进行差分修正信息的广播，同时考虑系统扩展性，在整个系统完全建成后可以实现向工程区域内播发差分修正信息。通过Internet或其他手段，实现向工程建设单位、监理单位提供事后精密定位服务的功能。能够为其他行业或部门提供相关服务及科学研究，例如，导航、授时、气象、地震等。系统安全性良好，能够有效抵御天气等外界因素对系统正常运转的影响，同时防止他人对网络进行攻击、破坏系统运行的稳定性。

2.2 参考站的建设

2.2.1 站址的选择

连续运行GPS测量服务系统的主要功能之一是实现覆盖整个工程区域内的RTK测量信息，这种测量方法的关键是求解整周模糊度初始化，并始终保持整周模糊度。因此RTK测量除要求有足够数量卫星外，还要求参考站与流动站间的数据通信必须良好。

基准站宜设置在视野开阔、地势较高、地基稳定桥位测区内。基准站 WGS－84坐标的中误差应不大于±1.0m。基准站上空5°～15°高度角范围内不能有成片的遮挡物。基准站周围200m的范围内不能有强电磁波干扰源。基准站应远离电磁波信号反射强烈的地形、地物和大面积水面。流动站和基准站间的距离不大于15km。

桥位区建立一个参考站系统，保证在桥位跨海区域内任何一点均有RTK信号覆盖。目前一般双频GPS接收机的RTK作用距离都可以达到15km以上，且大门大桥跨水域距离约为6km。精度实现厘米级实时测量与定位。根据现场的考察，结合选址原则，利用2号首级控制网点，做为大桥连续运行的参考站站址，见图1。

图1 大桥参考站选址示意图

2.2.2 基本设备及配置

Trimble连续运行参考站——单基站设备配置要求:①单基站:采用Trimble NET R5等；②Trimble单基站差分软件（GPSNet）

计算机系统:Microsoft Windows 2000，Service Pack2or later；Windows XP Professional；Pentium III PC with 1.6GHz Processor；512MB RAM；20G hard disk；USB or parallel port for licensing.

网络通讯:需要一级域名（即固定IP地址）；参考站墩标建设:根据各参考站选址情况，首级网控制点采用强制对中墩最为合适；

避雷系统:为了防范雷电的破坏，必须使用避雷针（避雷器）和电涌保护器保护系统；

单基站控制中心软件采用Trimble差分软件进行管理，这是系统运行的核心。

2.2.3 终端流动站

流动站是系统的应用终端，只要支持移动通讯并能接收 CMR、CMR＋、RTCM3.0或 RTCM2.3中任一种格式的流动站产品，都可加入该连续运行参考站系统。控制中心与流动站之间的数据通讯可选择GPRS或电台等通讯手段。

2.2.4 参考站管理

参考站采用有人看管、无人值守，全自动运行方式。所有参考站均由控制中心监控运行。参考站应由专人管理，保证参考站设备的安全，控制中心应派人定期巡视检查。设备出现故障时，控制中心应及时派技术人员赶赴现场解决问题。

2.2.5 系统的扩展

有了单基站系统，系统可升级到Trimble VRS，进行网络RTK／RTD应用，扩大作业范围，增强系统的应用领域，将以工程为中心的参考站扩大到一个地区、一个省甚至更大的范围。系统将使流动站用户在70km范围内三角网里任意一点实现RTK厘米级定位。

3 网络单基站CORS系统实时定位精度分析

利用流动站每5个历元的观测数据解算得到流动站坐标，为检验系统的定位精度、稳定性及可靠性提供保证。系统精度检验采取坐标比较方式，即已知坐标为理论值，利用观测值与理论值的差值进行分析。在CORS系统覆盖范围内选取6个高精度坐标的已知点，对其中4个加密点进行GPS实时定位测量。

检测的数据见表1，从检测的数据来看，△X最大值为16mm，最小值为1mm，△Y最大值为12 mm，最小值为1mm，△Z最大值为20mm，最小值为0mm，符合RTK测量精度满足施工要求。

表1 试验检测值与设计坐标比较

4 结束语

通过对温州市大门大桥一期工程GPS NET参考站的建立和应用，网络RTK技术在桥梁下部施工中的放样精度完全满足桥梁施工的要求，达到设计预期精度。为大桥顺利施工提供了强有力的技术保障。单基站CORS系统无论是在测量精度、测量效率、测量的灵活性都具有较大的优越性，自该系统投入使用以来，在日常生产测量中，特别是在放样工作中发挥着重要的作用，不仅提高了测量的工作效率，而且降低了劳动强度。由于CORS RTK采集的各点均为独立观测，缺乏必要的检核条件，从而出现“假固定”现象，即屏幕上显示满足精度要求的固定解，但实际测量的坐标值是错误的，因此在测量中，必须进行可靠性检查，在使用CORS RTK进行控制测量时，在不同时段观测次数要两次以上，每次初始化结果与野外测量结果进行比对，对比值小于规范规定，根据两次观测差值求观测中误差，由中误差判断CORS RTK的精度。

［1］赵站杨，许成功.杭州湾大桥箱梁架设方法［J］.工程建设，2010（1）:48－52.

［2］李书群，高飞，吴兆福，等.单基站CORS在电网GIS数据采集中的应用［J］.测绘工程，2013，22（1）:59－62.

［3］刘志强，刘全海，王解先，等.城市CORS参考站稳定性监测与区域地表变形分析［J］.测绘工程，2013，22（4）:80－84.

［4］王春林，高飞，李书群.单基站CORS在电力线路测量中的应用［J］.测绘工程，2012，21（6）:82－85.

［5］王智超，张琛，尉红波，等.单基站CORS系统的定位精度研究［J］.全球定位系统，2012，37（3）:9－11.

［6］刘绍堂.建筑工程测量［M］.郑州:郑州大学出版社.2006.

［7］刘绍堂，肖海红，赵站杨.GPS RTK在杭州湾跨海大桥桩基定位中的应用［J］.西南科技大学学报:自然科学版，2005（4）:42－45.