摘要:近年来，全球定位系统(GPS)技术的快速发展,连续运行参考站系统(CORS)技术因其经济性和高效性成为测绘技术中的新宠。下文结合实例,探讨了在矿山测量中CORS的网络RTK技术运用。
关键词:矿山测量； CORS；网络RTK； 精度分析
Abstract: in recent years, global positioning system (GPS) technology of rapid development, continuous operation reference station system (CORS) technology for its economy and efficiency of the surveying and mapping technology be bestowed favor on newly. Combined with examples below, the paper discusses the mine in the measurement of the network CORS RTK technology application.
Keywords: mine surveying; CORS; Network RTK; Precision analysis
中图分类号：TD17文献标识码：A文章编号：
CORS RTK技术，即是利用地面布设的一个或多个基准站组成GPS连续运行参考站(CORS),综合利用各个基站的观测信息,通过建立精确的误差修正模型,通过实时发送RTCM差分改正数,修正用户的观测值精度,在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务。CORSRTK系统是GPS实时动态差分中最先进,精度最高,应用最广泛的差分系,它采用了载波相位动态实时差分方法,极大地提高了外业作业效率。其实时精密差分定位精度,平面:10mm+2ppm；高程:20mm+2ppm。
1CORSRTK基本工作原理
CORS系统是利用全球卫星导航系统GNSS,计算机、数据通信、互联网络技术,在一定区域内以一定间隔建立的长年连续运行的若干个固定GNSS参考站组成的网络系统。CORS系统由参考站子系统、数据处理中心子系统、数据通信子系统和用户应用子系统四部分组成。各子系统由数据通信子系统互联,形成一个分布于整个城市的局域网。
CORS是在一个较大的区域内均匀的布设多参考站,构成一个参考站网,各参考站按设定的采样率连续观测,通过数据通信系统实时的将观测数据传输给系统控制中心,系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析,然后对整个数据进行解算,实时估算出网内的各种系统误差改正项(电离层、对流层、卫星轨道误差)获得本区域的误差改正模型。通过无线电传输设备把改正数据传给流动站,随机计算机根据相对定位的原理实时计算并显示出流动站的三维坐标和测量精度。网络RTK技术是CORS核心技术,能够提供高精度实时动态定位服务,与基于单基站的载波相位实时差分定位相比,能有效降低作业成本、扩大作业半径,提高生产效率。
2JSCORS(江苏连续运行卫星定位综合服务系统)构建
JSCORS于2006年7月正式启动,2008年底正式投人使用。目前共有70个GNSS连续运行参考站组成,利用现代计算机、数据通讯和互联网技术组成的网络,实时的向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动提供经过检验的不同类型的GPS观测值、各种改正数、状态信息以及其他GPS服务项目的系统。系统完全覆盖了江苏省10万多平方公里。
JSCORS系统能够全年365d,每天24h连续不断地运行,全面取代常规大地测量控制网。通过建设JS-CORS系统,建立省空间基础设施的三维动态地心坐标参考框架,同时建立起城市独立坐标、国家坐标(老北京54、新北京54、西安80、CGCS2000)和国际标准地心坐标(WGS84)转换关系,通过已建立的似大地水准面模型,实现由大地高到正常高的转换,建立江苏省统一的坐标基准。彻底解决了江苏省各地区之间坐标系统的差异问题。
3CORSRTK技术在矿业权核查测量中的应用实例
3.1工程概述
某矿业权核查区共设置采矿权14个,分布于6个乡镇,总测量面积约2000km2。采矿权范围内及周边的主要地物、地形、地貌等特征点种类较多,采矿权开拓工程、采场位置、范围、形状及主要地理要素等内容繁杂,地形地貌相当复杂。以往采用的单基站RTK作业模式,由于距离测区较远,已超出了RTK的控制范围。如果采用常规测量手段施测十分困难,很难在短时间内完成这么大量的测量工作。由于江苏省建立起了江苏连续运行卫星定位综合服务系统(JSCORS),因而在本次矿山测量采用JSCORS作为首级控制测量,网络RTK技术直接测量细部地物点,部分隐蔽地区,加密图根点配合用全站仪实测。
3.2求定测区转换参数
利用已知的控制点成果求取“区域性”的转换参数,以便适用于独立坐标系统。其区域性,理论上消弱了变形影响,提高了转换的可靠性。JSCORS技术使用上点采集的方式获取转换参数,此种方法是在无WGS84成果的情况下使用,即将流动站安置于控制点上采集WGS84坐标,每次测量前总要先对测区进行点校正(WGS84地心坐标与独立坐标间的转换)。测前在测区边沿选择4个分布均匀的已知控制点进行点校正,求解坐标转换参数,并将已知控制点坐标数据添加到水准库,进行高程曲面拟合解算出高程拟合参数。测量时以其它两个已知控制点作为检核,当检核精度满足拟测量等级时,方可开始正常作业。将校正参数记录在笔记本上,每次测量前应认真核对本参数,确保本测区参数的唯一性。JSCORS测量校核点位残差分布值见表1。
3.3控制测量
该测区能够接收到长期GPS运行参考站信号,并具有CQ2000似大地水准面模型,直接采用JSCORS网络技术测量已知6个C级GPS控制点,并加密6个D级控制点。RTK测量时进行两个时段的观测,并进行坐标较差检核,符合限差要求的,取两次测量的平均数作为控制点坐标。然后将12个控制点布设D级控制网,采用静态GPS测量技术,按《全球定位系统城市测量技术规程》中的要求进行复测,并把测量结果、已知成果与网络RTK测量结果进行比较。在GPS卫星信号接受比较理想环境下,选择能相互通视,容易埋设标志的地方选择图根点,并采用JSCORS网络技术实施测量,整个测区内共引进图根控制点44个,抽取50%进行复测比较,并统计最大点位较差为1.2cm,整个点位中误差为0.09cm。
3.4碎部测量
常规测量中,碎部测量工作至少需要2人,一人在测站看镜,一人司测尺,司尺人员受测站人员指挥,且受测线长度,通视等条件的限制。而采用JSCORS网络技术进行野外碎部点采集时,只需单人操作。移动站利用电脑手薄手动记录。“跑尺”人员知道所测地形,真正做到所测即所看。在通常情况下,有效距离可达10~15km。在采集大范围内碎部点时,可将手动采集改为自动采集,在保证标高不变的情况下,只需移动流动站即可,更加方便快捷。
3.5CORSRTK测量精度分析
对收集到的核查区6个C级点进行测量校核,最小高程误差0.012,最大高程误差0.032,最大相对点位中误差±0.025,最小相对点位中误差±0.011,精度符合矿山测量规范要求。
根据表2统计结果可以看到:网络RTK测量结果与常规GPS测量技术获取的测量结果都在厘米级,较差最大值为1.3cm,最小值为0.6cm,平均较差1.1cm。检测点位中误差为:0.8cm,相对高程中误差m=0.031。因此JSCORS技术中的网络RTK技术完全可以用于本次矿业权核查的控制和碎步点测量。
4结论
综上：(1)CORS的网络RTK测量技术与常规方法相比,因其精度高、实时性和高效性强,在很大程度上提高了作业质量和工作效率。用户可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况,根据待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,降低劳动强度,提高工作效率。由于JSCORS测量技术的应用使江苏省率先在全国完成矿业权核查任务。(2)为保证CORS的网络RTK测量精度,尽可能地检测一定数量的测区内和相邻的控制点进行检核；在做控制测量时需采用一些如延长测量时间、选择最佳观测时段、增加观测次数的方法来提高测量精度；同精度两次测量值的较差取2cm以下为宜。(3)采用CORS的网络RTK测量技术来进行矿山测量各项精度指标都可以达到规范要求,完全可以代替常规仪器来进行矿山控制、碎步点测量工作。具有无需点与点之间相互通视的技术优势,使面积范围大,矿体分布在各山间洼地互不相连的矿山测量由困难重重变成得心应手。
参考文献:
[1]云龙.JSCORS在工程测量中的应用[J].常州工学院学报,2008(21):283-285.
[2]俊华,陈文森.连续卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京:科学出版社,2009.
[3]江苏省卫星连续运行参考站综合服务系统技术设计书[R].江苏省测绘工程院,2006.