淺談CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)在地下管線測量中的應(yīng)用

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摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展和知識(shí)型社會(huì)體系的構(gòu)建轉(zhuǎn)變，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求變得更高，而當(dāng)前的城市地下管線系統(tǒng)已經(jīng)逐漸不能滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的需求，需要不斷研究開發(fā)新的地下管線技術(shù)，加快地下管線建設(shè)和更新速度。在地下管線的實(shí)際測量工作中，一直沿用靜態(tài)測量技術(shù)，雖然測量結(jié)果精度較高，但是測量效率已滿足不了工作需求。而且如果測量完成之后發(fā)生不符合要求情況，需要再次測量，造成時(shí)間和人力的浪費(fèi)，且不能實(shí)時(shí)測量。本文將著重分析目前出現(xiàn)的基于CORS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段上發(fā)展而出的RTK測量技術(shù)應(yīng)用，RTK技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、高精度、數(shù)據(jù)可靠、適用范圍大以及精度均勻等優(yōu)秀特點(diǎn)，對(duì)于地下管線的測量工作提供了較大的幫助。

關(guān)鍵詞：CORS網(wǎng)絡(luò)；RTK技術(shù)；地下管線測量；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、地下管線測量概論

人們在城市生活之中對(duì)于生活設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的要求逐漸增高，不少相關(guān)設(shè)備設(shè)施需要完善，這是保障城市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和吸引人才的重要因素。而我國各大城市的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平發(fā)展穩(wěn)健，使得越來也多的設(shè)施加入城市日常生活中。而這些設(shè)施部分需要使用地下管線，我國城市地下管線由于管理較晚，因此管線密集且沒有詳細(xì)的記載和施工資料注明。

除此之外，關(guān)于底線管線的詳細(xì)施工資料也沒有進(jìn)行檔案建立，使得管線的具體資料遺失。因此在其他管線進(jìn)行施工時(shí)，意外施工事故常常出現(xiàn)，對(duì)城市居民的生活工作帶來不小的損失。

二、CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)講解

1.CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)原理

CORS網(wǎng)絡(luò)是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位參考站，由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)等5部分組成，用于提供GPS觀測值、改正數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息。

虛擬參考站系統(tǒng)其實(shí)是對(duì)多個(gè)基站參考站的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理匯總并返回到用戶端，虛擬參考站系統(tǒng)使用過程中，每個(gè)單一固定的參考站不會(huì)單獨(dú)像使用者的移動(dòng)端發(fā)送信息，而是將所有的GPS測量數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)往系統(tǒng)中心。同時(shí)在用戶實(shí)際使用之前，需要先向系統(tǒng)中心發(fā)送工作目標(biāo)的大概坐標(biāo)，系統(tǒng)中心會(huì)通過計(jì)算對(duì)用戶選擇位置進(jìn)行分析預(yù)估，同時(shí)選取最佳基準(zhǔn)站點(diǎn)進(jìn)行參考，根據(jù)選定參考站對(duì)GPS的相對(duì)誤差進(jìn)行不斷修正，將高精度的誤差數(shù)據(jù)發(fā)送到移動(dòng)用戶設(shè)備上，這類似于一個(gè)虛擬的參考基站設(shè)定在了用戶設(shè)備旁邊，用戶設(shè)備可以采用常規(guī)的RTK技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，如此一來計(jì)算結(jié)果的可靠程度便大大加強(qiáng)，而信號(hào)的精度在有效覆蓋范圍內(nèi)都比較均勻，解決了距離限制問題，保證用戶測量精度。

2.優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的RTK技術(shù)相比，CORS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用帶來了不小的優(yōu)勢，總結(jié)如下：

（1）節(jié)省基站建設(shè)資源，虛擬基準(zhǔn)站完全可以滿足工作需求，實(shí)現(xiàn)了單人作業(yè)，更加節(jié)省建設(shè)成本。

（2）工作范圍擴(kuò)大，距離限制問題得到緩解，只要在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，精度分布均勻。

（3）相較于傳統(tǒng)的RTK技術(shù)，基于CORS網(wǎng)絡(luò)的測量更加精確，由于采用了整個(gè)區(qū)域參考站點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)以及移動(dòng)設(shè)備的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行差值計(jì)算，使得測量精度大大提高。

（4）穩(wěn)定可靠，采取眾多數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

（5）在傳統(tǒng)測量技術(shù)中出現(xiàn)的信號(hào)薄弱問題得到緩解，應(yīng)用更加廣泛，在工程監(jiān)測、農(nóng)業(yè)氣象等領(lǐng)域均有發(fā)展空間。

三、CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)在地下管線測量中的應(yīng)用

1.控制測量

利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行測量控制，有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它不需要進(jìn)行傳統(tǒng)復(fù)雜的操作步驟和精密的計(jì)算過程就可以實(shí)現(xiàn)較為精確的實(shí)時(shí)定位，直接采取參考站提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和校對(duì)，這使得地下管線的測量效率得到了提升，對(duì)數(shù)據(jù)的精確程度登上了新的層次。用戶端設(shè)置成高程精度3cm，每3分鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，各控制點(diǎn)間的精度需要滿足測量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，并且在測量過程中使用GPS定位進(jìn)行監(jiān)控。

2.參數(shù)轉(zhuǎn)換

RTK技術(shù)GPS系統(tǒng)常見為WGS84坐標(biāo)體系，而在地下管線測量過程中，可以采取54和80坐標(biāo)體系，也可以使用獨(dú)立坐標(biāo)體系。不過獨(dú)立坐標(biāo)系使用之前一定要進(jìn)行WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，采用相關(guān)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。具體方法如下：

需要3個(gè)以上能夠控制該測量區(qū)域且分布均勻的已知控點(diǎn)，采用CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)在沒有任何參數(shù)校正的情況下，連接固定參考站進(jìn)行測量，獲得固定參考站的WGS-84坐標(biāo)之后，利用RTK自帶應(yīng)用軟件，將以觀測到的WGS-84坐標(biāo)與提供到的本地坐標(biāo)進(jìn)行校正，計(jì)算出轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換后誤差不宜超過5cm，之后便可以繼續(xù)使用RTK進(jìn)行測量。

3.外部作業(yè)實(shí)施

RTK使用者需要有CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的IP、服務(wù)端口設(shè)置以及用戶名和密碼才可以登錄到當(dāng)?shù)谻ORS系統(tǒng)，這樣才可以登錄并使用系統(tǒng)，進(jìn)行資源共享。CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)已RTCM和CMR格式發(fā)送到用戶的移動(dòng)設(shè)備，確保接收正常之后，就可以進(jìn)行實(shí)際測量工作。

管線點(diǎn)的測量采用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，能夠較為輕松的獲得管線點(diǎn)三維坐標(biāo)，在測量過程中應(yīng)當(dāng)確保定位瞬間GPS接收設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。如果需要用全站儀進(jìn)行測量，那就需要設(shè)置GPS接收機(jī)固定裝置，觀測點(diǎn)每次觀測應(yīng)當(dāng)初始化一次，數(shù)據(jù)采集兩組，每組采集時(shí)間大于10秒，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)位差小于2cm時(shí)，可以取任意合格數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

四、網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)使用中存在的問題及解決辦法

1.衛(wèi)星信號(hào)較差

在使用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到衛(wèi)星信號(hào)較差，鎖定衛(wèi)星少于5顆等情況，而在這種情況下很難獲得固定解。一種原因是由于衛(wèi)星分配情況不好，遇到這種情況，我們可以查看衛(wèi)星預(yù)報(bào)，選擇良好的時(shí)間段進(jìn)行觀測。第二種原因是建筑物或者植被將信號(hào)遮擋，我們可以在四周開闊的地點(diǎn)進(jìn)行觀測或者使用雙星儀器。

2.固定解無法獲取

如果排除問題1中出現(xiàn)的情況之后，依舊得不到固定解，那么可能出現(xiàn)了其他影響因素。這時(shí)候可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行重啟操作，重新連接到CORS網(wǎng)絡(luò)，如果依舊沒有得到結(jié)果，可以從新設(shè)置衛(wèi)星高度角，放大到20度以上進(jìn)行觀測。

3.與主機(jī)連接失敗

這種情況主要原因是欠費(fèi)問題以及網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差。

4誤差過大

出現(xiàn)部分測量數(shù)據(jù)誤差較大情況時(shí)，說明接收到了多路徑的傳播結(jié)果，因此需要絢麗電磁干擾和水面。

5.首次固定數(shù)據(jù)模糊

在使用CORS網(wǎng)絡(luò)和RTK技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)守“二次固定再記錄數(shù)據(jù)”元阿澤，避免首次鎖定衛(wèi)星在初始化后獲得錯(cuò)誤的模糊數(shù)據(jù)，影響測量結(jié)果。

結(jié)語

綜上所述，在GPS定位基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，已經(jīng)逐漸成為了衛(wèi)星定位系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。而RTK技術(shù)在基于CORS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上，已經(jīng)慢慢被運(yùn)用到各大城市的地下管線系統(tǒng)建設(shè)中，在實(shí)際測量工作中，合理利用RTK技術(shù)無疑能為地下管線的鋪設(shè)工作帶來了眾多有利改變，RTK技術(shù)已經(jīng)逐漸成為地下管線測量中十分重要的測量手段。

參考文獻(xiàn)

[1]馬燕軍.基于CORS的西安某建筑水平位移監(jiān)測技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（10） ：37-38.

[2]金振陽.CORS技術(shù)在數(shù)字化天然氣管道測量中的應(yīng)用[J].測繪地理信息，2016（2） ：84-87.

[3]徐四祥.探討CORS系統(tǒng)在城市工程測繪中的作用[J].低碳世界， 2016（17）：74-76.

[4]王彬，婁忠軍.基于貴陽CORS的線路工程測量技術(shù)研究[J].科技資訊，2014（20）：44-45.

[5]鄒洋，易鴻杰.幾種不同CORS站點(diǎn)形變監(jiān)測數(shù)據(jù)提取方法比對(duì)分析[J].城市勘測，2016（2）：119-121.endprint