地形測量中GPS-RTK測量CORS 模式結合電臺模式的運用研究

王磊，盧仲杰

（蘭州寰球工程有限公司，蘭州 730060）

1 引言

在工程建設中，測繪技術是工程開展前的關鍵技術，并且隨著空間測量技術的發展，GPS 技術在測繪作業中的應用越來越深入。同時GPS-RTK 技術的提出很好地將CORS 模式與電臺模式結合在一起，進一步提升了測繪的精確度[1]。 在當前的地形測量中，測繪工作小組通常借助GPS-RTK 技術完成復雜地形的測繪， 原因在于CORS 模式能夠提升地形測量的范圍， 而電臺模式能夠實現無移動網絡環境下的地形精確測量[2]。 本文在既往研究的基礎上，分析了CORS 模式與電臺模式的優缺點，并結合兩者聯合運用的測繪實例，評價兩者聯合運用的價值，以期為野外地形測量提供理論依據。

2 GPS-RTK技術工作原理

載波相位動態實時差分（Real-Time Kinematic,RTK）技術是處理兩個測量站信號的關鍵技術。 目前，為了提升其測量精度， 常結合GPS 技術實現各個坐標點的實時測量， 即GPSRTK 技術[3]。在GPS-RTK 技術應用中，首先，會利用GPS 技術實現坐標點的靜態高精度測量；其次，引入RTK 技術實時獲得坐標點的厘米級定位。因此，GPS-RTK 技術可以進行實時、快速的三維定點，并且不需要對數據進行后續處理，顯著提升了工程測量的效率。

在GPS-RTK 技術應用中，為了提升CORS 模式的測量精度，采用了一種CORS 高精度測量系統，如圖1 所示。

圖1 CORS 高精度測量系統

如圖1 所示，在CORS 高精度測量系統中，包括觀測站、通信網、數據中心以及用戶4 個部分，4 個部分關系緊密。觀測站的主要作用是借助衛星信號完成數據采集與傳輸， 并且觀測站與數據中心和通信網直接連接， 可以快速實現數據監控和管理。通信網結構是CORS 高精度測量的關鍵部分，與觀測站、數據中心及用戶直接相連，是測量信息傳播的媒介。 數據中心的主要作用是存儲和記錄， 將每次測量得到的數據進行儲存，以便測繪人員后續操作。 用戶結構包括實時用戶以及后處理用戶，實時用戶能夠借助通信網實時了解測量信息，后處理用戶能夠通過通信網閱讀數據中心存儲的既往測量結果，以此實現研究區的地形測量及內業成圖。

當網絡信號不佳時， 在固定基準站與流動站之間便無法實現信號的實時傳輸。 電臺模式能夠處理網絡不佳情況下出現的信號不良問題， 能夠借助作業人員隨身攜帶的接收機作為基準站，以此實現網絡信號傳輸，其工作原理如圖2 所示。

圖2 電臺模式工作原理

如圖2 所示，在電臺模式下，首先以地面基準站為基礎，通過基準站接收衛星信號， 將衛星連續觀測到的數據與基準站觀測值相比較，計算得到差分數據。 在野外作業中，作業人員可以利用隨身攜帶的基準站作為流動站， 以此流動性地觀測地面坐標信息， 并將獲取的信息與通過電臺接收基準站和衛星信號數據同時進行計算處理，得到厘米級的坐標數據。

從CORS 模式與電臺模式的工作原理可以得知， 兩者應對的網絡環境具有顯著差異，因此，為了更全面地實現地形測繪，將CORS 模式與電臺模式相結合能夠獲取更加精準、實時的測量結果。鑒于此，研究為了了解CORS 模式與電臺模式聯合運用的效果，提出了野外數據測量、采集實例分析。

比較CORS 模式與電臺模式優缺點可以得知，CORS 模式在應用中無須架設基準站， 縮短了野外測繪人員在基準站架設中花費的時間，提升了測繪效率，并且CORS 模式具備聯網功能，能夠借助國家坐標系直接測量。然而CORS 模式無法應用于網絡較差的區域， 即無法在偏遠地區實現地形的精準測量。 電臺模式在應用中能夠覆蓋更廣的區域，且其測量盲區較少，同時電臺模式對網絡依賴性較低，幾乎不需要移動網絡就能進行數據傳輸，適用于偏遠地區。 但是電臺模式的運用需要用戶自己假設基準站，并且會耗費掉較多時間，且在地形測量過程中，電臺模式的數據傳輸受到電磁環境的干擾，導致其準確性和可靠性下降。 此外，電臺模式作業范圍較小，在一定程度上降低了地形測量的效率。

3 CORS 模式和電臺模式的聯合運用

GPS-RTK 測量CORS 模式與電臺模式各有優缺點，兩者可以實現互補測量，進而更全面地實現野外測量，為此，本文通過實例分析驗證兩者結合使用的有效性。

以甘肅陽山金礦區為測繪對象， 甘肅陽山金礦區地處甘肅文縣陽山，在岷山山脈北段與秦嶺山脈西端。 研究測繪區域總面積為60 km2，通過聯合測量技術來實現礦區資料收集、地形測量及內業成圖。 工作流程如圖3 所示。

圖3 CORS 模式結合電臺模式運用工作流程

在前期資料收集過程中，首先分析測量地區基本情況。受甲方委托，為了合理開發利用礦區資源，同時探明礦區的儲量，對某礦區進行地形測繪工作。 研究區域植被茂密，人煙稀少，并且區域范圍內建筑物較少，有較多山地。 大部分地區山勢陡峻，測量難度較大。 在資料收集過程中，首先收集礦區范圍內的C 級GPS 控制點，共3 個，經實地勘察后發現，3 個控制點點位尚能使用。 以礦區中的3 個C 級GPS 控制點為起算點建立控制網，以此控制礦區測量的精度。

在野外測量工作的控制測量中，在3 個C 級GPS 控制點下布設6 個E 級控制點， 在觀測中采用靜態定位的方式控制整個測區。 首先，在控制點的布設過程中，選擇視野開闊的位置安裝測試儀器，同時確保測量范圍內無障礙物，并且需要根據測區的實際情況編制合理的技術要求， 同時確保其他測量手段能夠在該礦區實現聯測。 此外，在測量中需要考慮礦區的交通情況，確保測量區域的安全性。 控制點點位的布設通過混凝土預制，采用現場澆筑的方式制備控制點標石，在醒目處做標記，用以提醒測量人員以及避免其他人干擾。 其次，在測圖測量中，需要滿足測圖需求，即進行圖根點的加密測量，采用臨時標點表示圖根點，并將點位布設至穩定的地面上，防止點位移動或變化。

在地形測圖中，采用CORS 與電臺模式相結合的方式。在CORS 模式測圖作業中， 將測量點設置到網絡信號較好的區域，通過雙頻GPS 衛星定位接收機進行測量作業，并將其作為流動站接收衛星信號。在具體操作中，首先設置CORS 賬號及密碼，其次，通過賬號密碼登錄并校準控制點的坐標后便可進行測繪工作。若無法登錄CORS 網絡，則重啟后連入網絡或聯系CORS 控制中心。在電臺模式測圖作業中，將測量點設置到網絡信號較差的區域， 以此結合CORS 模式完成礦區全區域測量。 電臺模式下，需要利用兩臺設備完成測繪作業，其中一臺作為基準站接入網絡， 另一臺作為流動站來伴隨作業人員實現位置坐標的測量。 基準站的選址極為重要， 需要考慮GPS 電臺的覆蓋能力、測繪視野和高壓變電，即基準站需要設置在地勢較高的位置，進而提升電臺的覆蓋面積，同時要確保選址地點視野較為開闊， 避免障礙物的存在降低信號傳輸效率。 此外，還要避免高壓變電設施對信號的影響。 在電臺模式期間，不能修改基準站電臺發射頻道，若必須修改，則應當將流動站的頻道進行對應修改， 保證流動站能夠實時接收到差分信號。 此外，還需要注意架設基準站時，避免基準站滑動，同時檢查基準站的通電情況，若發生端點、周邊存在障礙物的情況，則需要重新選擇開闊地點架設基準站。

在內業成圖中，作業人員將當天野外測量結果生成dat 文件，然后將其傳輸到電腦終端，繪圖人員根據測量結果進行計算機繪圖。 在內業成圖中需要不斷接收野外測繪數據，因此，需要作業小組成員每日按時進行野外測量，并完成測量觀測，繪圖人員不斷分析和對比測量數據，最終繪制礦區地形圖。 并且在內業成圖過程中，強調小組成員總結測繪結果，分析測繪問題，確保后續測繪中的數據準確性。

4 CORS 模式結合電臺模式運用注意事項

CORS 模式結合電臺模式運用能夠同時應對網絡較好和較差的環境，但是在實際運用中，受到測區環境的影響，如高大的樹木、不平穩的地面等，會導致衛星信號接收效果差以及測繪坐標點不準確等結果。 因此，為了確保測區測繪精度，本文提出幾點CORS 模式結合電臺模式運用的注意事項。

首先，在茂密樹木環境測量中，可以采用加長測桿的方式保證其衛星信號接收效果，并且需要測繪人員進行多次測量，以確保結果的準確度。

其次，當測繪點地面出現不平穩狀況時，需要測繪人員手動清理或填補地面。 然后在測區測繪時， 考慮地區的天氣變化，收集近幾日的天氣變化趨勢，規劃測量時間和流程，保證工作的正常開展。

最后，為了保證測量結果的準確性，還需要測繪作業人員在測繪開始與結束時進行測點比測， 判斷兩個時間節點的數據是否存在誤差。

5 結論與建議

綜上所述，在地形測量中，CORS 模式與電臺模式的測試要求具有顯著差異，且兩者各有優缺點，因此，在測繪工作中，需要根據不同的測繪需求進行選擇。 其中，CORS 模式的運用需要重點考慮測區的網絡環境， 電臺模式的運用需要重點考慮測區的電磁影響。因此，本文認為將CORS 模式與電臺模式聯合應用具有可行性， 并且在兩者聯合運用的實例分析中顯示， 在測區能夠根據不同的環境自由選擇測繪方式， 更為全面、可靠和安全地完成測區測量。 為此，為了提升地形測量的測繪工作效率， 測繪小組工作人員可在作業中合理使用CORS 模式與電臺模式，進而產生良好的社會效益。