单基站CORS在电力线路测量中的应用

王春林，高 飞，李书群

（合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥230009）

随着GPS技术的日臻完善和成熟，目前在我国不少地区已建成多基站连续运行参考站系统（简称CORS），CORS系统可以全天候提供实时服务［1］。但由于受到经济因素和自然因素的影响，部分中小城市还无法短时间内建立CORS系统。由此单基站连续运行参考站系统（简称单基站CORS）应运而生，其布局灵活、结构简单、成本较低，并且易于维护和管理，还可随时并入城市多基站连续运行参考站系统，可对中小城市测绘工程提供足够精度的实时定位服务［2］。

2011年，我单位建立单基站CORS系统，并对本市电力线路系统进行测量。经过调研、分析和论证，将单基站CORS系统成功运用于电力线路测量项目中，不仅满足项目实际需要，极大降低作业劳动强度，提高生产效率，还为其他测量项目提供成功案例，服务于城市基础测量。

1 单基站CORS的建设

1.1 系统组件

单基站CORS系统由基准站、数据服务器、网络通信模块和流动站组成。基准站包括GPS接收机、电源、天线、避雷针。系统数据服务器为托管型服务器，由供应商提供和服务。网络通信模块均采用GPRS／CDMA／EDGE数传模块。系统基站采用徕卡GRX 1200＋接收机。

1.2 基站点

1.2.1 基站点位置的选取

流动站固定解的解算与基准站的公共卫星数有关，所以基准站的位置必须在视场开阔的地方，视场周围15°以上应避免障碍物；周围不能有强磁场干扰GPS通讯；同时应注意多路径效应的影响，避免在周围有大面积水域；避开道路等振动强烈的位置以及不稳定地质构造带；交通应便利［3］。根据这个原则，本系统基准站选址在单位楼顶，控制点为永久性标志，观测墩为永久性观测墩（见图1）。

1.2.2 基站点的施测

本次所建单基站系统基站点的平面位置按照C级GPS精度要求进行施测。平面坐标系统采用1954北京坐标系。平面控制采用静态测量，采用边连式构网。此次基准点的施测与本市电力部门整个市区电网控制点的施测联合进行，共联测21个国家控制点，本系统基准点点号为GDCL，数据处理采用徕卡LGO数据处理软件，网形见图2。

图1 基站点照片

图2 基站GPS观测网形

2 单基站CORS系统应用线路测量

通过将单基站CORS系统应用于本市电力系统线路测量项目中，检验系统运行状态、定位精度和用户流动站兼容性指标等。通过系统测试后，证明系统运行状态良好。基准站白天项目应用时连续工作，夜间关闭，没有发生故障，服务器软件运行良好。基准站偶尔因网络原因掉线，但自动重连后可以继续工作［3］。

2.1 电力线路测量特点

由于城市电力线路网纵横交错，变电站平均分布在城市范围之内，线路贯穿整个市区，测量线路不在某一个区域内，所以不宜应用覆盖范围狭小的单个RTK基准站进行测量工作。如果应用单个RTK基准站测量，则须在整个市区范围内不停地架设基准站，不断变换基准站位置，耗时、耗力，并且工作效率极低。

2.2 常规RTK在线路测量中的劣势

针对常规RTK测量，受到的干扰条件很多，总结如下：

1）卫星信号问题。RTK初始化时需要5颗以上卫星，这在城市建筑密集区有时有一定的困难。另外，经统计分析，某些时段卫星数不到5颗。

2）数据链传输问题。在城市地区，由于高楼大厦的阻挡和无线电波的干扰，对数据传输产生了严重的影响。

3）气象因素。在天气变化迅速的情况下，经研究发现，常规RTK会产生粗差［4］。

2.3 单基站CORS系统在线路测量中的优势

单基站CORS系统作用距离足以满足中小城市市区电力线路测量覆盖范围。在系统运行期间，对系统作用距离进行测试，在30km以内快速达到固定解，35km处很容易达到固定解，可弥补常规RTK在线路测量中的不足。通过应用单基站CORS系统，避免了重复架设基准站，省去一大部分的人力、物力，极大提高了线路测量的工作效率。

本次所建单基站CORS系统为双星接收机，接收GPS信号和GLONASS信号，双星数目统计分析见图3、图4，各时段可接收卫星数目变化较大，故在统计结果基础上，对外业进行合理安排，保证工作效率，避免重复劳动，另外基准站的不间断观测为外业人员提供了有力的保障。

由图3、图4可知，可接收双星数目大部分保持在10颗到25颗之间，少数时段少于5颗。统计数据与外业实际情况也相吻合，当某个时段卫星数目很少时，外业流动站则很难达到固定解。通过统计数据的研究，更好地制定外业测量时间，对于避免重复劳动，提高工作效率，具有很大帮助［5］。

2.4 单基站CORS系统精度测试

系统精度检测采用已知点检核。已知点检核分别对测区内的10个已知控制点进行了检测（见表1），经统计，观测值中误差

表1 已知点检核

经过系统对10个已知点检核，测试点均匀分布在市区范围内，最小作业半径在1km之内，最大作业半径在35km左右，检测点位中误差为0.01814m，平面精度满足线路测量精度要求，说明结果有较好的内符合精度和较好的稳定性。由于本次电力线路测量项目高程精度不作要求，故在项目实际中，并未对高程精度进行控制，在测试某些点时天线高并未量取，故高程精度不作为精度指标。

电力线路覆盖市区，有少数单基站CORS系统覆盖范围达不到的地方，利用覆盖范围内的流动站点位坐标做引点，往电力线路前进方向延伸，对于引点坐标进行静态测量检核，静态GPS测量按照国家GPS C级网要求进行施测。利用市区已知点与引点进行联测，得到离单基站40km左右的引点静态坐标，网形见图5，检核点坐标见表2。图5中01号点为控制点，02号和03号为引点。

图5 静态测量基线图

表2 静态法检测坐标较差

可以看出，引点坐标与静态控制X坐标和Y坐标相差在6mm以内，故利用单基站CORS系统建立引点，经度完全达到要求。由此可见，单基站CORS系统实际作用距离远不止35km，在覆盖范围以外可适当做引点增加实际工作距离，故单基站CORS系统完全能够满足中小城市市区电力线路测量工作。本次电力线路测量共运用单基站CORS系统施测约3000个塔基，经检核，精度均达到电力部门要求。

2.5 流动站接收机兼容性测试

为验证所建单基站CORS系统对接收机的兼容性，在本次电力线路测量中，分别运用徕卡1200型接收机、徕卡1230型接收机、南方灵锐S82型接收机和南方灵锐S86型接收机分别对不同线路进行实际观测，检测结果为：徕卡系列接收机点位中误差为0.015m；南方系列接收机点位中误差为0.020m。结果表明：本单位所建单基站CORS系统可以适用于不同厂家、不同型号的接收机的流动站，兼容性较好。

2.6 应用总结

经过本次电力线路测量项目验证，结合中小城市实际条件建立单基站CORS系统具有明显优势。

1）投入成本低。建立单基站CORS系统仅需充分利用现有设备资源，用户只需留有一台GPS接收机作为基准站长期运行，其余可作为流动站使用，满足当地不同层次用户测量需求。

2）覆盖范围广。单基站CORS采用GPRS／CDMA等覆盖范围极广的电信网络信号作为数据传输载体，取代传统RTK电台信号，克服了传输距离的限制，只要有手机信号的地方就可接收到基准站差分信息。经过实践证明，单基站有效距离约35km，范围再扩大时，可根据需求多做引点，实际作用距离可达50km。可满足中小城市大部分测量用户需求［6］。

3）数据稳定、可靠和安全。经过实践证明，基准站连续观测，作业数据传输稳定，用户采用授权方式进行作业，保证数据安全［7］。

3 结束语

经过实践证明，建立单基站CORS系统可以很好地完成工程项目。不仅提高了工作效率，降低了工作成本，还极大地减轻了测量人员的劳动强度，做到了一人一个杆就可完成工作任务。本系统应用于线路测量，更加凸显出其优势，在当今条件下，不仅适用于线路测量，也可推广到其他测量工作，如地形图的绘制、土地勘测和界址点测量等。由于本次工程项目工期紧，系统应用还有诸多不足，如未考虑高程精度，在以后的测试应用中，将逐一弥补不足，使系统日趋完善。

［1］周良，刘经南，张全德.2000年前后 GPS进展状况［J］.测绘软科学研究，1998（3）：23-27.

［2］李元征，黄劲松.GPS测量与数据处理［M］.武汉：武汉大学出版社，2007.

［3］魏瑞娟，李学军，任维成，等.单基站CORS的建设与应用研究［J］.测绘通报，2010（6）：23-26.

［4］刘大杰 ，施一民.全球定位系统的原理与数据处理［M］.上海：同济大学出版社，1996.

［5］黄俊华，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.

［6］刘经南，刘辉.连续运行卫星定位服务系统——城市空间数据的基础设施［J］.武汉大学学报：信息科学版，2003，28（3）：9-14.

［7］Huang D F，Qin J.GPS based target monitoring and navigation of flying balloon equiped remote sensing，proceeding of symposium on enviromental remote sensing［J］.SPIE，1998（4）：30-35.

［8］吴俐民，吴子群.GPS系统参考站系统理论与实践［M］.成都：西南交通大学出版社，2006.