基于CORS系统的网络RTK技术在城市地下管线测量中的应用

黄若洪

（湖南省核工业地质调查院，湖南 长沙 410000）

城市地下管线是城市的重要基础设施，保障城市能够良好运行和快速发展，城市地下管线的探测是一项涉及多个学科的复杂工作，对探测方法和手段要求较高。随着经济高速发展和城市化进程的加快，地下管线数量日益增多，传统的测量技术由于自身的局限性已经不能满足现阶段城市地下管线控制测量的需求。基于CORS系统的网络RTK技术的先进性和准确性，在地下管线测量中应用越来越普遍，极具效率和精确度方面的优势，能够实现实时定位，很大程度上弥补了传统地下管线测量中的不足，有助于达到良好的工程建设及实施效果。

近年来，我国已开启CORS建设的热潮，各省市和区域的CORS系统在不断建设成型，CORS系统得到了更广泛的应用，其作用和效能的发挥愈加突出。随着GNSS数据处理技术的不断成熟和完善，CORS系统采集地理空间信息数据范围将会增大，这也是今后的主要发展方向。基于CORS系统的网络RTK技术是测量技术的新突破，与常规RTK技术相比，有作业范围更广、测量精度更高、工作效率更高等优势。本文将结合常德市海绵改造小区地下管线测绘项目，重点介绍CORS-RTK技术在城市地下管线测项目中的应用，为利用该系统作业提供一些参考。

1 CORS-RTK技术介绍

1.1 CORS系统简介

连续运行卫星定位服务系统 （Continuous Operational Reference System简称CORS系统） 是指由一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络，实时地向用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值、各种改正数、状态信息以及其他有关GNSS服务项目的系统。CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成。

1.2 网络RTK技术

近年来，随着大量的CORS建设和GNSS连续跟踪站在源源不断地进行数据采集，基于CORS系统的网络RTK技术在测量工作中广泛应用，正逐步成为测量工作的主要手段。

网络RTK技术是利用CORS各个参考站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，解算出高精度的差分数据，然后通过无线通信网络实时发送给用户，以实现在更大范围内移动用户的高精度导航定位服务。网络RTK由基准站网、数据处理中心和数据通信线路组成，基准站网进行连续观测，实时将观测资料传送给数据处理中心，数据中心判断该站所在区域并求出系统误差信息播发给流动站，流动站根据收到的误差信息修正观测数据，从而得到较为精确的观测数据。

1.3 CORS-RTK的技术特点

网络RTK技术能够克服常规RTK的局限性，扩展RTK的作业范围、提高导航定位的精度、可靠性和高效性。

网络RTK技术能够实现作业区域内灵活机动布设，覆盖范围广，须布设3个基准站，即可提供覆盖区域内的位置空间基准服务。

常规的RTK技术的定位精度会随距离增加而降低，而网络RTK系统采用了3个以上的参考站数据和坐标基准进行误差建模，结合流动站的位置较好地消除空间相关误差并进行差分计算，提高了定位精度。

网络RTK基于多个基站，其中某个基准站发生故障，系统可以马上用剩余的基站重新组网，继续为用户服务，消除由于故障对用户的影响。同时系统能够探测到某个参考站的观测粗差，提高了网络RTK技术的可靠性。

以往传统模式RTK工作至少需要两台接收机，外业工作中搬来搬去很是麻烦，而网络RTK只需要一台带有GPRS模块的接收机，通过连接软件登入当地CORS系统，即可获取厘米级定位坐标，大大减轻了外业工作的劳动强度。

2 城市地下管线测量应用案例

2.1 项目概况

本次探测工作范围为常德市江北城区范围内已完成海绵改造小区及院落的地下管线，合计86个小区，预计工作量为301 km。作业环境复杂，小区内车辆人行多、道路窄、建筑物较多，部分公园小区较为空旷，且卫星信号干扰小。

2.2 精度要求

平面位置测量中误差ms （指管线点相对于邻近平面控制点） 不得大于±5 cm，高程测量中误差mh （指管线点相对邻近高程控制点） 不得大于±3 cm。地下管线与临近的建筑物、相邻管线以及规划道路中心线的间距中误差mc不得大于±0.5 mm。

2.3 测量方案

根据测区位置和实地踏勘，参照控制范围以及控制网型的图形强度，本次控制测量选用了甲方提供的9个等级控制点作为起算点。等级控制点使用前，经检查平面、高程残差精度均满足控制测量要求。本工程工作量较大，任务重时间紧，根据工程特点决定在该工程中应用网络RTK配合全站仪的测量方法。

本次地下管线测量所使用的RTK通过接收HNCORS控制中心播发的差分信号来获得仪器的实时三维坐标。先使用RTK采集甲方提供的常德市高等级控制点的CGCS2000国家大地坐标和椭球高，再根据各控制点成果求取CGCS2000国家大地坐标系到常德市1984年德山独立坐标系的转换参数和高程改正数。由于测区面积较大，本次转换参数的求取使用布尔莎七参数模型，高程采用GPS拟合高程。

使用RTK在各小区周边开阔地带布设图根点，以图根点为起算点在小区内部根据实际情况布设附合导线、闭合导线以及支导线。部分公园小区，由于管线点稀疏，环境空旷且卫星信号干扰较小，使用RTK平滑采集管线点的平面坐标和高程，采集过程保持仪器圆水准气泡居中，平滑次数为10次，取平均值作为管线点的最终成果。一般的小区，采用全站仪使用极坐标法获得管线点的相对水平角、天顶距、斜距，再由内业处理软件，计算管线点的平面坐标和高程。

2.4 精度比较分析

为了检验网络RTK的观测精度和稳定性，确保测量数据满足地下管线控制测量的精度要求，本工程对图根控制点成果进行外业检测，外业检测采用全站仪检查角度、边长、高差的方法，检测点均匀分布，检测结果见表1。通过表1数据可见，检测精度符合相应规范要求，精度足以满足本次工程需要。

表1 部分控制点角度、边长、高差检查表

3 结语

本文以常德市海绵改造小区地下管线测量的工程项目为背景，阐述了基于CORS的网络RTK技术在城市地下管线测量中的应用，从本工程的应用结果来看，基于CORS系统的网络RTK技术凭借其技术特点在一定程度上提高了测量工作效率。无论是在作业模式和操作方法上，还是在测量精度和可靠性方面都满足城市地下管线测量的要求，在工程量大，时间紧的情况下可以顺利完成工程任务。CORS-RTK技术同常规RTK方法相比，优势非常明显，能够在保证测量精度和节约人员成本的同时最大限度的提高工作效率。

在应用中我们也发现，CORS-RTK技术在卫星信号较弱的测区进行测量时还是有一定的限制，需要结合其他测量方法才能更好地完成测量任务。在建筑密集区或者植被密集区，由于卫星信号很弱，解算精度不能达到要求，可以在测区周围做测量控制点，然后用全站仪进行测量。

虽然目前网络RTK中技术还不是十分成熟，在应用上还存在很多问题。比如说建筑、植被对信号遮挡，高程成果的精度有待提高等。但网络RTK技术的大规模应用是未来发展趋势，国内各省市、区域的CORS系统普及率也在不断提升，未来的网络RTK技术将会愈加完善，向精度更高，距离更长，更加稳定的方向发展。随着GNSS的快速发展，技术日益成熟，传统的测量作业方法定会被基于CORS系统的网络RTK技术所替代，测绘技术会得到更好的改进和创新。