单基站CORS系统在宣城市建设用地勘测定界中的应用

张汉庆

摘 要：本文就介绍CORS系统的特点以及其自身工作原理，全面利用CORS系统进行建设用地勘测定界中的有关工作的基本内容以及技术等路线，来准确分析CORS基准站的GPS技术在建设用地勘测定界中的具体应用。

关键词：单基站CORS 建设用地勘测定界 GPS RTK

中图分类号：P21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0004-02

随着我国进入网络数字化时代，GPS动态的定位关键技术已经日益完善和精度的大幅度提高，在各行各业的测量工作中越来越多的应用到GPS RTK动态定位。而基于单基站网络RTK定位技术的CORS系统由于具有很高的经济性，大量的在我国得到应用和推广，越来越多的测量生产单位大多采用该方式建立了地方或局域CORS系统。

1 单基站CORS系统原理及其特点

单基站CORS是基于单个连续运行基准站（简称单基站CORS系统）的定位技术，其定位原理与常规GPS RTK系统基本一致，它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态，存储和发送相关数据，同时有一个服务器提供网络差分服务和用户管理基站GPS主机通过接收机天线接收卫星数据后，利用基站数据处理软件经分析和处理，以固定格式记录广播星历和观测数据文件，按照用户设定的时间间隔自动储存到本地计算机硬盘上，供后处理用户下载使用。单基站CORS具有如下特点。

1.1 投入较少

在我国南方地区，单基站技术的逐渐成熟，而只需要在一个中小城市进行少量的投资，就可以建设一个CORS基站，就可以基站为中心30 km范围内区县城镇城乡地区实现快速厘米级实时定位及事后差分。

1.2 随时可以升级和扩展

在单基站的系统中，还可以随时的增加新的基站，而这样就对RTK作业的覆盖区域有了明显的加大，并且建设虚拟参考站系统的条件已经成熟，而单基站系统只有对系统进行软件升级，且花费不是很大的投资，就可以很轻松的升级成为虚拟参考站系统。

1.3 数据可靠、稳定、安全

在单基站进行连续的观测，且全天进行静态数据的采集，点位的精度较高，同时数据上也相对的稳定；而用户要是登录基站，则是采取登录授权的方式，且数据中心也可以对登录用户进行相应管理，这样就保证了数据较高的安全性能。

1.4 作业范围广

目前基于国内单基站的RTK作业半径已经扩大到30 km以上，能够实现快速厘米级实时定位及事后差分，利用GPRS/CDMA进行50 km左右RTK测试成功案例也已经屡见不鲜。

1.5 施工周期短

单参考站技术经过实践表明它是一种比较成熟的技术，从方案落实开始采购设备，安装调试，到验收运行整个周期1个月以内。

2 建设用地勘测定界的主要内容

建设用地勘测定界，是根据土地征收、征用、划拨、出让、农用地转用、土地利用规划及土地开发、整理、复垦等工作需要，实地界定土地使用范围、测定界址位置、调绘土地利用现状，计算用地面积，为国土资源行政单位用地审批和地籍管理等提供科学、准确的基础资料而进行的技术服务性工作。

3 宣城市国土资源发展中心单基站CORS系统建设及在建设用地勘测定界中的情况应用

3.1 单基站CORS系统建设

随着宣城市宣州区建设用地勘测定界、土地执法监察、矿区范围测量等业务的展开，为满足本区日常建设用地报批及测绘工作的需要，宣城市国土资源发展中心早在2009年建立了覆盖宣城市宣州区范围的单基站CORS系统，广泛的在城市各项建设工程中大量进行应用。

（1）基准站建设单基站CORS系统主要由GPS基准站、控制中心、网络通信模块和流动站组成。我中心CORS系统基准站及控制中心硬件设备主要包括中海达VNET6三星专用接收机、CR-3型扼流圈天线、服务器以及避雷针、UPS供电电源等；数据处理软件为中海达znetcaster软件；网络通信采用固定IP地址，带宽6兆以上电信光纤接入，组成数据传输终端模块；流动站为双频GPS接收机和具有蓝牙功能的手簿。整个系统投入约30万元。

（2）区域转换参数及高程模型的计算宣城市城区规划控制区域平面坐标系统主要采用1988年宣州独立坐标系统，高程系统采用1985高程系统。在建立单基站CORS RTK模型的过程中由于采用的已知点数量多、分布均匀，高程拟合采用的已知点高程均为水准高程，保证了求解参数的准确性。

（3）系统测试为验证和评价系统的可靠性、作业范围以及测量精度等主要技术指标，在单基站CORS系统建成后进行了试运行。基准站72 h连续工作，没有发生故障，数据处理软件和服务器软件工作良好，系统运行状态良好。

①作业距离测试在系统试运行期间，流动站通过采用动态方式进行了单基站CORS系统作业距离测试。经过测试，除了个别网络信号较差的区域或无网络信号的盲区外，在距离基准站30 km以内，流动站可以在20 s内得到固定解。测试结果表明，该单基站CORS系统的作业半径可达30 km甚至更大作业半径，可以弥补常规RTK测量受距离限制的不足。

②测量精度检测为了检测单基站CORS系统转换参数的正确性及其测量精度，在测区内利用CORS RTK技术对个E级GPS点进行了测量，每点测量时间不少于3min。为了评价单基站CORS系统的精度，引入了外符合RMS作为其精度评定准则。外符合RMS由实际求解的GPS点坐标与已知的GPS点坐标较差并通过（1）式计算得到：TRMSPn=ΔΔ式中，Δ为GPS点坐标较差序列，n为GPS点总数，P为权阵（在本文中P为单位阵）。经统计，平面精度检测结果为最大点位误差±4.70 cm，最小点位误差 ±0.3 cm，点位RMS为±2.06 cm；高程精度检测结果为最大点位误差±8.90 cm，最小点位误差±0.1 cm，高程RMS为±2.75 cm。由此可知，在整个测区范围内，利用单基站CORS系统测量的点位精度均小于±5 cm，高程精度也都优于图根点1∶500测图的要求。同时得到各GPS检测点的点位误差和高程误差随距离的变化图。可以看出，单基站CORS RTK的测量误差的大小大致与流动站至基准站的距离成比例，即：距离CORS基准站越远，测量误差越大，这与理论上单基站RTK作业的测量误差规律相符。以上检测结果证明了该单基站CORS系统建设的正确性和可靠性，在基准站正常工作的范围内，其RTK测量精度完全可以满足规范要求。endprint

（4）系统应用效果系统建立前，工程测量采用常规的测量方法，在首级控制（一般为四等网）基础上需要先进行一、二级导线的布设，最后根据工程需要加密图根点，共需要进行3级布网，进而编绘成建设用地勘测定界图。而采用单基站CORS RTK测量则可在四等网的基础上直接加密图根点，减少一级布网，也减少了误差的传播，提高了图根点的测设精度，且采用单基站CORS RTK测量的每一个图根点都是独立观测的，不受相邻图根点的影响。另外，建设用地勘测定界放线过程中，单基站CORS RTK测量技术相比传统的测量放线有更大的优越性。相比传统的测量方法，单基站CORS RTK测量技术节省了作业人员和作业时间，降低了作业成本，提高了生产效率。

3.2 单基站CORS系统在宣城市建设用地勘测定界中的情况应用

3.2.1 在勘测定界控制测量的应用

常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，费工费时，而且精度不均匀，外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量，但是需要进行数据处理，不能实时定位并知道定位精度，内业处理后发现精度不合要求必须返测量。而用基于CORS系统的HNGICS控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用HNGICS进行实时定位可以达到厘米级的精度，因此，除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，HNGICS即可用于建设用地勘测定界的控制测量也可以用于地籍和房地产测量中的控制测量。

3.2.2 建设用地勘测定界的应用

建设用地中的建设用地勘测定界是实地确定土地使用界线范围，测定界桩位置，测量使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作，它为各级政府的国土资源部门审批土地、地籍管理提供依据和基础资料。利用基于CORS系统的HNGICS进行勘测定界，能避免多次架设基准站，并在扩大作业范围的基础上快速获取较高精度的外业测量数据，同时也简化了建设用地勘测定界的工作程序，特别是对公路、铁路、河道、输电线路等线性工程和特大型工程的放样更为有效和实用。

3.2.3 拟用地区域地形测图的应用

建设用地勘测定界的地形测量是为拟用地区域提供不同比例尺的地形图，以满足建设用地勘测定界报告中出图的需要。用常规的测图方法通常是先布设控制网点，最后依据加密的控制点和图根控制点，测定地物点和地形点在图上的位置并按照一定的规律和符号绘制成平面图。CORS技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是基于CORS系统的HNGICS，甚至可以不布设各级控制点，作业员可以直接用已连接的流动站便能高精度快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的勘测定界图。

3.2.4 拟用地区域规划放线的应用

基于CORS系统的HNGICS的放样，比传统的测量仪器，有着省时省工且精度高等特点。在用HNGICS进行现场界址点或者按照用地规划进行放样时，只需要将流动站的参数设置好然后输入放样点坐标，就可以依据外业控制器提示一个人完成放样作业，同时如果有线状工程，可将一些线路的起终点坐标、曲线转角、半径等输人外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到满足放样的精度要求为止。

3.2.5 在坐标系统转换中的应用

勘测定界外业数据采集完成后可采用HNGICS中的CORS用户模块进行坐标转换，系统实现了宣城市建设用地报批勘测定界中的所采用的1980年西安平面坐标系与宣城市城市规划区域所采用的1988年宣州地方坐标系的转换。

3.2.6 在相关的其他方面的应用

自去年各地区分别开展了农村集体土地确权登记发证工作，根据《〈安徽省农村集体所有权调查技术规定〉实施细则》，对界址点的实施精度规定了不同的要求：解析法精度指标：测定界址点中误差±10 cm，界址点间距允许误差±20 cm。基于CORS系统精度：快速或实时定位水平≤5 cm，垂直≤10 cm。现宣城市建设用地报批测绘大部分采用解析法，根据宗地报批范围的形状选定界址点并进行界址桩的埋设和测量，从精度可以看出基于CORS系统完全可以满足集体土地确权界址点测量精度的要求，而且采集的速度和工作效率有很大的提高，在建设用地报批测绘中发挥了其经济、高效的特性。

4 结语

（1）单基站CORS系统中流动站在距离基站30～35 km，覆盖面积约600 km2范围内，完全可以满足一般建设用地报批、地籍测绘、工程测量精度要求。

（2）单基站CORS系统的作业范围和作业效率相比常规GPS RTK系统有优势。系统建设、管理和运行费用低廉，且操作技术要求不高。随着GPS接收机价格的降低、通讯网络的改善，特别是手机3G技术的日益成熟，单基站CORS系统在建设用地报批勘测定界测绘工作中具有较为明显的推广应用。

（3）在CORS出现之前，用户使用RTK的方法都是1个基准站+N个移动站的作业模式，这种作业模式叫做单基准站模式，基准站得自己找点架设，一般都是临时性的，而作业范围最多也就十几公里，如果测区大或者山地丘陵地区，则需要多次的架设临时基准站。而基于CORS系统，能够在在不架设基准站的情况下，通过网络实现土地的勘测定界的控制测量、界址点测量和地形图测量等相关作业，作业范围和作业效率也有很大的提高，同时该系统还可以为地震、交通、气象等部门提供高精度、连续的时间和空间基准利用空间相当广阔。

参考文献

[1] 黄俊华，陈文森.连续运行卫星定位综合服务系统（CORS）建设与应用[M].北京：科技出版社，2009.

[2] 徐绍铨.GPS测量原理及应用[M].武汉测绘科技大学出版社.

[3] 土地勘测定界规程[S].中华人民共和国国土资源行业标准TD/T1008—2007.

[4] GPS-RTK测量技术规程[Z].2009.endprint