重庆某长江航道测量及精度分析研究

张涛

摘 要：本文基于笔者多年从事长江航道测量的相关工作经验，以基于CORS的长江某航道测量为研究对象，论文首先探讨了CORS系统的工作原理和特点，进而对应用实例进行了详细的解析，包括数据的采集和精度分析的具体流程，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：CORS 重庆 航道 测量 精度

中图分类号：U612 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0049-02

随着三峡175 m蓄水的完成，长江航运迎来了新的发展高峰，同时也给重庆内河航运发展赢得了历史性机遇。然而重庆嘉陵江、乌江、小江等支流航道大多为三级通航能力以下的自然航道，通航能力比较有限，严重制约了上游地区和库区经济的发展，因此航道的建设和维护成为了航运发展必须解决的首要目标，而高效的测绘技术则是航道建设和维护的前提。伴随现代测量技术的飞速进步，全球卫星定位系统（GPS）已成为现代测量的主要技术工具，同时以GPS为基础的网络RTK技术也成为当今测绘技术的主流，它在航运建设与发展中起到了不可磨灭的作用。本文主要介绍重庆地区性CORS系统-重庆市连续运行卫星定位服务系统（CQGISS）在重庆地区内河流域进行航道测量的应用。

1 CORS系统简介及CQGISS技术解读

1.1 CORS系统简介

连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，简称CORS系统）最早诞生于20世纪末，经过十多年的不断发展，CORS在解算方法和服务功能上得到了不断的改善，已被广泛地应用于城市规划、交通运输、国土监测等领域中来。目前，国内外已将CORS列為现代空间定位技术应用的重点方向，我国部分地区已陆续建立了各自的省、市级CORS系统，加大推进CORS应用的力度，不断扩大其应用的范围。

CORS系统是网络RTK技术发展的一种最新形式，它是建立于卫星定位、计算机网络、数字通讯等技术的综合运用，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5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。CORS技术目前在技术算法上分为虚拟参考站（VRS）、区域改正参数（FKP）方法、主辅站技术（MAC）、改进的综合误差内插法（MCBI）等。

1.2 CORS系统工作原理和特点

由基准站网负责采集GPS卫星观测数据并输送至数据处理中心，数据处理中心根据各基准站所采集的实时观测数据在区域内进行整体建模解算，自动生成一个对应于流动站点位的虚拟参考站（包括基准站坐标和GPS观测值信息）并通过现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分修正信息，从而实时解算出流动站的精确点位。

该系统相较于传统RTK测量模式，主要体现在以下几点。

（1）覆盖范围广，不受地域或地形限制。（2）使用方便，无需架设参考站，实现单机作业，节约时间和经费。（3）作业精度更高，相较于临时基站可能引起的偏差可以有效避免。（4）使用现代通信技术进行数据传输，安全可靠。

1.3 CQGISS简介及工作原理

重庆市连续运行卫星定位服务系统（CQGISS）是区域性连续运行卫星定位系统，它由多个连续运行GPS基准站（分布在渝北、长寿、巴南、合川、璧山等区县）、数据处理中心、通信网络组成。该系统由重庆市地理信息中心于2005年开始建设，到2009 年已初步具备重庆地区网络覆盖，已开始广泛服务于国土资源测绘生产和城市规划中。

CQGISS采用了主辅站技术（I-MAX）和虚拟参考站技术（VRS），由于VRS技术在可靠性以及技术成熟度上的优势，后期的大量运用中多采用VRS技术。虚拟参考站技术（VRS）工作原理：数据处理中心实时接收各参考站观测数据，并接收用户站的概略坐标，在此坐标处生成一个VRS（用户站附近产生一个物理上不存在的虚拟参考站），利用参考站精确已知的坐标和参考站实时观测数据来对VRS位置的对流层延迟和电离层延迟建模，计算VRS虚拟观测值，按照RTCM差分电文格式向用户发送标准原始观测值或者改正数，从而实现高精度实时定位。

2 CQGISS在航道测量中的应用

2.1 实例概况

本文以长江干道某55 km河道水下地形图测量为工程背景（分幅示意图如图1所示），坐标系统采用1954北京坐标系，高程系统为1956黄海高程，测图比例尺1∶2000。

2.2 应用实例解析

2.2.1 仪器设备

野外数据采集采用中海达V8（单移动站）一台，海鹰1601数字测深仪，专用测量船。

2.2.2 坐标系统及参数转换

目前，内河测量坐标系普遍采用的是1954北京坐标系和1956黄海高程系统（或吴淞高程系统），由于受到对参数保密的限制，我们通过CQGISS系统使用单移动站采集的数据只能得到一个准确的WGS84坐标系的坐标，还不是当地坐标系的坐标，因此涉及参数转换的问题。解决的方案有两种：一是将采集的数据全部发送给地理信息中心解算（事后处理模式），但该方案不能实时获取当地坐标；二是通过我段布设在长江沿岸的精密控制点（E级GPS点）求取转换参数，该方案只需在测区内采集一个控制点即可计算出三参数（完全能满足航道测量规范要求），然后通过单移动站即可实时获取当地坐标。

2.2.3 外业数据采集

外业数据采集使用海鹰1601数字测深系统及中海达自由行数据采集软件进行数据采集，数据采集测量通常有横断面和纵断面测量两种模式，通常情况采用横断面测量能更好地反映河床地形。由于本次测量处于冬季水位较枯季节，受长江自身河道情况的限制，我们采用了纵断面测量模式。

2.2.4 内业数据处理

利用自由行数据处理软件对原始水深数据进行人工检查，确认没有出现假水深的情况下方可进行采深取样，如有个别假水深通过测量过程记录对原始数据进行判断并修改，以使数据尽可能保证精度，最后以无验潮模式通过改正得到南方CASS成图系统需要的DAT原始数据文件。地形图绘制采用南方CASS 2008成图系统，全图采用纵向分幅。

2.2.5 精度分析

为了验证CQGISS系统在航道测量中能否达到相应的航道测量规范要求，在本次测量任务中，我们利用传统RTK测量模式作为对比。由于水下测量无法取得固定的公共点来做对比测量，同时水下和水上测量都是采用的同一套系统，并不存在系统误差，因此选取了沿岸固定的地面点来作为公共点来做对比试验。表1为通过对比得出的结果。

根据中误差计算得平面：M中=19 mm<200 mm

高程：H中=12 mm<100 mm

通过上述计算结果可知，平面和高程中误差完全满足《水运工程测量规范》1∶2000地形图精度要求，说明利用CQGISS方案进行常见的几种大比例尺水下地形测量是可行的。

3 结语

通过上述案例可以看出，运用CORS这一网络RTK技术来实行常规测量已成为一种趋势，不管是精度还是效率都比传统RTK测量具有先天的优势。相信随着重庆地区CORS测量系统的逐步成熟并完善，它将成为当今测绘生产的优先选择。

参考文献

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