水文地质测绘中的三维定位基准研究

吕光荣

【摘要】在对水文地质进行测绘的过程中，往往会因为测区环境差、以及地质点比较分散等特点给水文地质测绘带来了很大的困难，然而随着GPS技术的发展，三维定位基准应用范围越来越广泛，逐渐进入到了水文地质测绘中，这种方法具有很大的优势，可以减少测绘的阻力。

【关键词】水文地质测绘；三维定位基准

一、CORS

CORS是建立在GPS的基础上的，GPS系统虽然能够获取某个地质点的三维坐标，但是却受到高程系统的限制，而以GPS为基础的连续运行参考站即CORS却能弥补它的不足，它不仅可以获取地质点的三维坐标，还能对其进行实时定位，误差建模、网络参数估计以及网络模糊度、数据通讯等等是CORS最主要的的技术。

（一）优势

CORS的优势主要表现在它具有很高的精度，而且在测绘的时候能够分布均匀，它所得到的测量成果都比常规作业下所得到的成果具有更高的精确度、更均匀。连续运行的CORS系统可以替代传统的、常规的测量控制网，国家以及区域的基本控制网都可以使用CORS的基本功能，可以为测绘提供长久的、动态的基准点。CORS在地心坐标基准的基础上上可以对传统的参心系统进行取代，CORS的作用很广泛，它不仅可以监测地质中的断层现象、以及火山，还可以预测地震的发生，总之它可以满足任何物理与环境监测的要求，在动态监测的基础上，还能实时地将数据信息传递给各种类型的定位和导航系统，它的便捷性可以让用户利用通讯手段，连接到合适的服务器，从而快速地下载数据，同时帮助用户计算点位信息。在对地震或者是桥梁等进行监测的时候，GPS参考站网的建立是有效的选择，即使受到了灾害的损害，但是利用CORS就能及时地恢复测绘基准。

（二）布设内容

在CORS布设的时候，主要涉及两个方面的内容，即均匀性和疏密度。均匀性即CORS基准站布设的空间均匀性，均匀性与CORS的精确度有着直接的联系，通过CORS的均匀布设可以提高测绘的精度，在网络覆盖的范围内，即使地形条件十分复杂，地势起伏很大，但是在CORS均匀性的支持下，还是能够提高对流层湿分量内插的精度。疏密度指的是CORS基准站的数目，从根本上来说就是单位面积中的CORS站。当CORS基准站之间的间距越大，那么CORS站所控制的范围就会越大，在一样的成本下，实现的NRTK的效率就会更高，然而空间误差相关性就会降低，直接影响了内插的精度，从高变低，并且会加长NRTK的初始化时间，更严重可能导致其无法初始化，从而导致其可用性降低。

二、应用案例

以某水文地质勘测项目为例，它需要对水文地质进行控制测量、地形图测绘、以及地质点测量，所测区域地形简单、且地势平坦，交通也比较方便，但是通视条件比较差。为了完成这个项目，需要布设6个D级GPS点，测量钻孔、水位观测点等地质点坐标，还有高程89点，地形图测绘10.8KM2，比例尺为1：1000。由于项目周边很多的高等级控制点遭到了破坏和沉降，所以就采用了CORS静态测量方法，将接收机架设在了所有的未知点上，在具体解算的时候，起点是CORS基准站。在实际的测量中，因为CORS基准站与测区的距离比较长，所以在为了保证精度的目的下，就要适当地增加静态测量的时间，测量时间应该大于90分钟。经过统计，三维无约束平差、基线向量解算，以及约束平差的精度都符合相关规范要求。在进行水文地质勘测的过程中，测量钻孔、河流水位、水文孔的坐标与高程是很必要的。一方面，在保证RTK观测要求的基础上，CORS-RTK可以达到地质点的平面精度要求；另一方面，不满足观测要求的时候，可以利用延长观测时间、静态测量的方法，在周边设置控制点，并利用较为传统的测量方法对地质点进行测量，从而获得其平面坐标。供水水文地质勘测的地质点高程对精度的要求，要远远高于平面坐标，它要求排泄区域的高程误差小于等于4厘米，补给区的低于20厘米，而径流区的要低于8厘米，不同的区域有不同的精度要求，在必要的质量控制措施的帮助下，就可以满足上述要求，在对其高程进行测量时，每个水文地质测点都要进行独立的测定，次数都为2次，而且两次的误差不能超过5厘米，一旦超过这个误差就要重新测量，最护取两次结果的平均值。CORS与全站仪结合起来的测量方法，不仅具有很大的灵活性，还可以提高测量的效率，节省时间。

三、三维定位基准的优点与不足

三维定位基准具有三大优点：①三维定位基准帮助实际测量实现了平面高程一体化作业的目标，给其带来了极大的便利，在三维定位基准的帮助下，可以对控制点进行动态实时地测量，它可以将高精度的GPS大地高变成正常高，从而促进了测量平面与高程的一体化。②使用三维定位基准进行水文地质勘察，可以极大地节省费用，并且能够充分发挥仪器的作用，提高其利用率。CORS的建立减少了仪器的架设，在测量的时候，不用架设基准站就可以利用单人机进行测量。③在三维定位基准的帮助下，可以获得更加稳定可靠的数据，因此所取得的测绘成果也具有稳定性和可靠性，提高了勘测的精度。当然三维定位基准在实际运用中也有不足之处，使用其进行控制测量的时候与常规的仪器一样，首先要复核起算基准点的精度，高等级的控制点是其起算点，而且对起算基准点以及观测点之间的位置分布有很高的要求，特别是在利用起进行动态观测时，它的精度必须要经过3到5个高等级控制点的连测，以及复核，从而才能确保基准站坐标各个方位的一致性的精度，在接收信号的过程中，难免受到电离层以及对流层的干扰，从而使数据出现一些偏差；RTK电池的耗电量很大，只有多个大容量电池的支撑才能持续作业，由此可见，三维定位基准虽有多种优点，但是也难免有所缺点。

结语

三维定位基准相对于传统的RTK，具有很多优势，它可以促进勘测平面高程一体化作业，在很大程度上降低了费用，不仅如此，还提高了勘测成果的精度，给水文地质勘测工作带来了极大的便利，节省了勘测工作的时间，同时有效地提高了勘测工作的效率和质量。

参考文献

[1]李本贤.山东省三维定位基准在水文地质测绘中的应用[J].西部探矿工程，2016，02：183-184.

[2]李春华.基于网络GPS和精华大地水准面的区域实时三维定位理论与应用[D].西南交通大学，2010.