CORS系统在某供水工程测绘中的应用

魏学文

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

0 引言

CORS系统是Continuously Operating Reference System的简称，即：连续运行卫星定位参考站系统，可以定义为山西省内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、数据通信和互联网(LAN/WAN)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经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。与传统的GPS作业相比，连续运行参考站具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。

某供水工程是山西省重点工程，是山西大水网骨干工程，横贯平顺、潞城、黎城、襄垣、长治市、屯留和长治县等7个县（市），东依太行山脉、西临长治盆地，工程建成后，能够有效缓解晋东南地区工农业用水紧张局面。其主要测绘任务包括：平面控制网测量、高程控制网测量、1/500地形图测绘、1/2000地形图测绘、1/2000纵横断面测绘、施工放样，具有线路长、范围广、勘测周期短、测绘内容多等特点。CORS系统在本工程测绘中的广泛应用，不仅提高了测量精度，还显著提高了测量效率。

1 平面控制测量应用

1.1 传统平面控制测量

该工程测绘初期，采用传统的测绘方式，平面控制使用静态GPS作业方式，从国家C级GPS点引测至测区，分别布设D、E两级GPS网，必须同步观测，观测时段90 min和60 min，搬站时间综合60 min，除去星历不好的时段，加上必要重复观测、不合格重测和补测，需要6台（套）静态GPS接收机，6个作业人员，2辆汽车，2名司机，内业数据处理，平均每天观测8点，全网观测总时间30 d。

1.2 CORS系统平面控制测量

工程测绘中期，我省CORS系统的逐步建立和完善起来，以其显著的优势吸引着众多测绘人员的关注，但其测量精度、应用范围是否能够满足本工程的需要呢？为此，我们在本测区使用CORS系统对已有平面控制点进行了检测。

1）检测要求：

a）选取测区不同区域的平面控制点检测，共39点；

b）双星CORS移动站仪器，高度截止角10°，PDOP值小于3，设置历元10；

c）脚架严格对中整平；

d）观测前，对接收机进行预热和静置，同时应检查电池的容量、接收机的储存空间是否充足；

e）天线安置的对中误差小于2 mm；分别从不同方向量取天线高3次，精确至l mm，较差小于3 mm时取平均值；

f）观测中，不许在接收机近旁使用无线电通信工具；

g）CORS系统信号强劲，稳定保持5 s固定解后方可采集；

h）约定每次重新初始化称为1个测回，每点观测2个测回，每测回记录3次数据，3次读数较差小于1.5 cm，该测回取3次读数平均值；测回间较差小于2 cm，该点坐标取2个测回平均值；超出上述限差时，需重测或补测；

i）检测完成后，CORS测量成果和静态GPS测量成果精度比较见表1。

表1 CORS系统平面控制点检测比较表

2）检测精度

计算CORS系统测量点位中误差m点=±29.1 mm。根据《水利水电工程测量规范》（SL197）（以下简称《规范》）4.1平面控制精度要求：“当进行1/500比例尺测图时，其二等、三等、四等、五等基本平面控制最弱相邻点点位允许中误差为±5 cm”的规定，可见本测区CORS控制点点位精度能够满足本工程首级平面控制测绘的要求。

2 高程控制测量应用

2.1 传统高程控制测量

根据本工程的技术设计方案，水准线路分别测设5条，检测测段9段，总长约200 km。在已完工程的高程控制测量中，使用较先进的精密水准仪进行等级水准测量，需要一台（套）自动安平水准仪，5名以上作业人员，1辆汽车，1名司机，加上必要重复观测、不合格重测和补测，对地形高差大的测段，测量难度和时间大幅增加。平均每天观测6 km，全网观测总时间为70天。

2.2 CORS系统高程控制测量

本工程的取水枢纽部分位于长治盆地东部的太行山边缘山区，河谷狭窄、山势陡峭、沟壑纵横、植被茂密，测区引测直接水准线路一条。供水管线部分位于长治盆地的中部，地势平坦开阔、工农业发达、村镇众多，分别沿管线测设直接水准线路。

根据水准模型原理，高程异常的不均匀将影响到高程测量的精度。为了检验CORS系统的高程测量精度，分别对各条线路的部分直接水准点进行CORS高程观测和计算。

1）检测要求

a）选取测区不同区域的高程控制点检测，共26点。

b）其他同平面控制检测要求b)～h)。

c）检测完成后，CORS测量成果和水准仪直接水准测量成果精度比较见表2。

2）检测精度

按照式（1）测量误差理论计算CORS系统测量高程中误差，m高=±23.1 mm。根据《规范》5.1高程控制精度要求：“最弱点高程允许中误差为±h/20。当h=0.5 m时，允许中误差为±h/16”的规定，即：±h/20=±5 cm； ±h/16=±3 cm。可见本测区CORS高程精度能够满足本工程首级高程控制测绘的要求。

3 CORS系统的应用总结

3.1 应用效果

根据上述检测结果，CORS的测量方法避免了误差的累积，精度完全满足平面和高程控制测量的限差要求。

使用CORS系统进行平面和高程控制测量，每点观测时间平均约6 min，测量过程仅需移动站1台，1辆汽车，1名司机、2名作业人员，迁站时间约10min，除去不良观测时段，每天测设平面控制点可达30点以上，与原静态GPS测量比较，效率提高3～5倍，综合成本节约70%左右；与水准测量比较，CORS系统高程测量不仅能与平面测量同时进行，而且不受地形高差、视距和水准路线的限制，综合成本仅为水准测量的20%左右，大幅提高了测量经济效益。

表2 CORS系统高程控制点检测比较表

3.2 CORS系统应用的注意事项

为了保证CORS系统的测量精度，在测量过程中应该注意以下几点：

1）使用性能稳定、接收可靠、精度较高、双星或多星的仪器设备；

2）选择测区GPS信号干扰少、CORS网络信号强、传续稳的点位；

3）远离GPS干扰源；

4）检查测区的CORS信号是否稳定，网络延迟是否严重（通讯延迟小于3 s，可靠性100%）；

5）避开中午、早8时和强对流天气观测；

6）查看星历预报，选择较好时段观测；要求PDOP＜3；

7）固定解、收敛精度稳定2～5 s后进行观测记录，每点观测2个测回，每测回记录3次数据，3次读数较差小于1.5 cm，该测回取3次读数平均值；测回间较差小于2 cm，该点坐标取2个测回平均值；超出上述限差时，需重测或补测；

8）联测已知国家控制点，检查观测精度。

3.3 应用拓展与展望

通过CORS系统对本工程平面控制、高程控制的检测分析，CORS系统在本测区范围内具有较高的测量精度，满足《规范》各项限差要求，所以，对于较低精度要求的测绘内容都可以广泛使用。

1）在工程项目基础测绘中，作为首级平面和高程控制点使用；

2）在CORS信号不能覆盖的范围外，利用CORS系统测设控制点，作为平面和高程控制网的起算控制点，高效地引入测区控制；

3）对于单纯的地形图测绘任务，可直接使用CORS系统测设图根控制，并进行比例尺在1/500以下的地形图测绘；

4）对于断面测绘项目，不再受到RTK基站距离的限制，通过CORS系统的多基站无缝衔接，实行不间断全程测量；

5）对于工程踏勘选线、施工放样、地籍测量等项目，不必逐级布设控制点，直接利用CORS系统完成三维坐标的测量。

综上所述，CORS系统不仅具有较高的测量精度，而且能够创造非常可观的经济效益，相信，CORS系统必将在国家经济腾飞、兴水战略的背景下，为我省的大水网工程和小水库工程建设发挥重大的作用。