CORS技术与全站仪配合在大比例尺地形图测量中的应用①

杜仲进，朱小玉，孙善一

（安徽理工大学测绘学院，安徽 淮南232001）

0 引 言

近年来，随着全球定位系统的不断发展，特别是RTK技术的兴起，推动着测绘行业向着便捷化的方向发展，虽然实时动态差分技术在数据获取上更方便、更快捷，精度更高，但由于传统RTK技术的局限性，使它在某些方面的应用受到阻碍［1]。使用CORS RTK测量方式可以很好地克服传统RTK测量的不足。卫星信号受到遮挡是传统RTK和CORS RTK都不能解决的问题。全站仪在传统的测量中的运用已经很成熟，由于其自身技术特点也受到自然环境影响。将网络RTK和全站仪配合使用，在山区的大比例尺地形测绘中能得到更好的应用。

以CORS技术与全站仪在闽清县鹤林村的大比例尺（1：1000）地形测量中的应用为例，主要阐述了传统RTK的不足与CORS技术的优势及CORS技术与全站仪配合作业的基本原理、作业模式、注意事项，这种模式应用于山区地形图测绘具有较大的优势［2]。

1 传统RTK与CORS技术比较

1.1 传统RTK与其不足

传统RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，该技术需要一个本地的基准站。在作业时，基准站观测同步观测值、基准站坐标通过数据链实时播发给流动站。流动站依据本机的观测值、基准站观测值和坐标、广播星历进行实时相对定位，从而计算流动站的瞬时位置坐标。

传统RTK的局限性：

1）测量范围的局限：由于差分技术的前提是差分的两站的卫星信号传播路径相同或者类似。此时两站的共同误差大部分可以消除。但当距离大于50km以上，误差相关性大大减少，以至于差分之后残差很大，定位精度下降。

2）通信数据链作用距离的局限：传统RTK多采用UHF和VHF电台播发RTCM差分信号，由于电台的衍射性能差，而且都是站间准直线传播。所以在山区作业很不方便，经常会收到卫星信号，但是收不到电台信号。与此同时山区海拔高、高差大，电台信号极易受到阻断。

3）基准站移动频繁：在测量过程中，需要不断设置和更换基准站时会导致生产效率和设备的安全性不高，同时为基准站持续供电一直是外业测量难以解决的问题。

1.2 CORS技术与优势

连续运行卫星定位服务系统（CORS）是利用地面布设的多个基准站，综合利用各个基准站的观测信息，通过建立精确的误差改正模型，实时发送RTCM差分改正数，改正用户的观测值精度，在更大的范围内实现移动用户的高精度导航定位服务。同时CORS RTK技术集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体，是参考站网络式GPS多功能服务系统的核心支持技术和解决方案。

CORS RTK克服了传统的RTK的许多不足，同时获得精度更高的数据，实现了快捷、方便的作业模式。

2 CORS RTK配合全站仪的实测技术分析［3]

在利用CORS RTK方式进行测量时，固定的参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发送到控制中心。移动用户在工作前，向控制中心发送一个概略坐标，控制中心根据用户概略位置，由数据处理中心自动选择最佳的一组固定基准站。根据这些站发来的信息，整体进行GPS测量误差改正，并将高精度的差分信号发给移动站，移动站利用差分信息及本站观测值进行定位。

对于全站仪来说，在野外进行测量时，受到外界环境影响较小。

在实际的测量中，由于使用CORS技术进行测量时，已知转换四参数（或七参数），此时平面已经转换成我们通常使用的坐标系，由于高程异常的存在，需要进行改正，为了获得测量需要的点位的正常高，通过该地区的似大地水准面精化结果，求出高程异常值，从而获得点位的三维坐标。使用CORS RTK进行测量时，只有在载波相位整周模糊度得到固定解时才开始测量，这样可以有效的保证精度。

3 应用实例

3.1 概 述

鹤林村位于福州市闽清县金沙镇境内，处于福建省的东部，测区范围大概0.6km2，测区地形以丘陵为主。在测区范围内大部分地势高差较大，农田多为梯田，房屋多建于村级水泥路面一侧。沿着盘山道路，布设两个E级GPS控制点，此外还布设14个GPS点，其中六个为埋石图根点，其他为图根点。该控制点经过全站仪与RTK共同检核，保证其精度。

3.2 控制测量

使用CORS RTK模式对一级点和图根点进行控制测量。本次测量在CORS网络的有效范围内。对于一级点的测量，采用三脚架对中、整平，每次观测21个历元，采样间隔2～5s，同时进行平滑处理。一级点施测四次，每次测量平面较差应不大于4cm，大地高较差不大于4cm.最后取各次测量平面坐标中数为最终的结果。为了保证首级控制点的精度，采用全站仪进行边长检核，测距中误差≤±15mm，边长较差的相对中误差应≤1／14000.全站仪实测边长应经过气温、气压及投影等各项改算，再与控制点的坐标反算边长进行比较。其他的图根点只要施测两次即可。通过计算点位中误差，可以看出CORS RTK测出点位的精度较高，如表1，2所示。对于高程来说，由于获取的高程数据存在异常，首级控制点高程计算采用GPS大地高结合此区域的似大地水准面精化成果进行求算。其他图根点高程计算也采用上述方法。

表1 一级点边长较差计算表

表2 同一观测点多次观测平面坐标及点位中误差

点名 第一次坐标 第二次坐标 二次观测坐标的中数x／m y／m x／m y／m Δx／m Δy／m ΔmD／m 12 95 792.543 9 063.168 95 792.537 9 063.170 0.006 0.002 ±0.002 13 95 752.426 9 022.903 95 752.428 9 022.901 0.002 0.002 ±0.001 14 96 190.233 9 680.115 96 190.256 9 680.104 0.024 0.010 ±0.009

3.3 碎部测量

对鹤林村进行外业查看，考虑到此测区地形起伏较大，从东往西有一条贯穿整个村子的水泥路，水泥公路的一边为坎，另一边为少量的房屋和山，通往山上有一条小路，小路边上有较多房屋。坎下多为梯田，在坎下斜坡种植了较多高大的竹子，且非常密集，造成通视情况不好。鹤林村的图根点都设在水泥路上，从路上的控制点设站，全站仪无法观测到坎下的梯田边界点和高程点。和梯田相邻的另外一端为山，在从水泥路一个岔口有一条小路通往山上，路边有几幢建筑物，用全站仪测量比较困难。为了提高测图的工作效率，在此房屋门前开阔的地方，布设相互通视的图根点，用RTK测出其坐标，可以用全站仪在其上设站，利用已测得控制点坐标，进行碎部测量。全站仪进行碎部测量时，为了保证测图的精度和内业展野外测点时，防止图形的旋转，需要对测站进行定向。利用已知测站和后视点的坐标进行定向。通过检测定向后视点的坐标差来保证碎部点的精度，如果x＞3cm，或y＞3cm则需要检查，防止有误操作，然后进行重新测量定向点。因此，分配一组RTK测量梯田边界点、山谷中的一些特征点的高程和通往山上的小路。同时其他地物用全站仪进行观测，全站仪组需要两个人，观测员在测图的时候，同时输入点位的地类代码，另外一人，负责立棱镜，根据此次鹤林村1：1000地形图测量要求，测图最大视距不宜大于160m，无棱镜仪器最大视距不得大于60m.通过协调配合工作，可以加快测量的进度。外业观测完成以后，还需进行野外的调查，调查地块中植物的类别，山谷地貌等，重点调查房屋的结构，很多房屋后面为很高的坎，用全站仪和RTK都无法观测，在定出房屋前面特征点时，房屋背面通过测距仪进行量距。这样配合可以大大提高测图的效率。

4 CORS技术配合全站仪的优势与对测量工作效率的提高

采用CORS RTK配合全站仪在地形图测绘中进行控制测量和碎部测量具有非常显著的优势，工作效率有很大提高。

1）采用CORS RTK进行测量，CORS网络覆盖范围大，不受传统RTK作业距离的限制，可以很快的解算出整周模糊度，定出点位三维坐标，实现快速作业。在碎部测量时，地物周围环境无严重遮挡时，只需一人即可作业，加快了作业速度。

2）CORS RTK定位出点位的三维坐标，没有误差的累积，精度较高，作业之前可以用高等级的点进行检核，减少了全站仪对于点位的检核，提高了效率。

3）在山区进行地形图测绘，全站仪组与CORS RTK组进行配合，可分区域进行，与传统的作业方式比较，减少了人力，提高了经济效益。

5 结 论

利用CORS技术配合全站仪在山区地形图测绘中，很好地解决了传统RTK的不足之处和单纯使用全站仪造成图根点位误差累积与传播，受到山区通视条件的影响，利用CORS技术可以很好地定位出点位的三维坐标，在提高工作效率和经济效益的同时精度也得到了保证。

［1]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理［M].武汉：武汉大学出版社，2005.

［2]唐晓洪.应用RTK技术的矿山地形测量研究［J].科技资讯，2010（27）：23.

［3]浙江省测绘局和国家测绘局重庆测绘院.CHT 2009－2010.全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范［S].国家测绘局标准化委员会，2010.