摘要：通過對比SDCORS 與GPS RTK GPRS通訊模塊在外業測量過程中的差異，從施工組織、生產效率與精度評定等多方面進行對比，闡明SDCORS和GPRS通訊模塊在南水北調臨時用地復墾線路測量過程中發揮的積極作用，作為成功經驗，可供同行參考。

　　關鍵詞：SDCORS,GPRS通訊模塊,南水北調,臨時用地復墾,條帶測量,方法及應用

　　引言

　　GPS RTK技術是一種集合了GPS動態定位技術和無線電通訊技術而發展起來的一種新型的定位技術[1]，但對于特殊的工程如南水北調臨時用地復墾這種狹長測量中仍存在它的局限性。南水北調臨時用地復墾由于測量路線長(上百公里)、窄(測寬五十米至二百米之間)作業速度快和小組的相互交接使工作進度緩慢。這主要是因為GPS RTK工作過程受以下幾方面的制約：一是接收衛星數量，基準站以及流動站必須同時接收相同的四顆以上的衛星進行觀測;二是對GPS接收機的性能要高，且機內要有先進的數學模型，能確保30公里左右的基線進行正確整周未知數的求解;三是數據鏈的性能要好，傳送距離要遠，能正確無誤的將參考站的數據發送到30公里以外;四是根據無線電傳播的規律，參考站和流動站離地面要有一定的高差;五是參考站和流動站之間應沒有山體、樓群之類的遮擋，另外作業區域內還不能存在強烈的電磁波等干擾。GPRS通訊模塊是新一代GPS RTK 輔助設備，借用GPRS網絡完成基準站與流動站之間的數據傳輸。

　　CORS翻譯成中文為“連續運行參考站網絡”，是利用全球導航衛星系統、計算機、數據通信和互聯網絡等技術，在一個城市、一個地區或一個國家根據需求按一定距離建立長年連續運行的若干個固定參考站組成的網絡系統。可以提供多種精度的、滿足各類用戶需求的定位和導航服務，同時也建立了區域高精度的測繪基準。VRS網絡中，各固定參考站不直接向移動用戶發送改正信息，而是將所有的原始數據發給控制中心。移動站在工作前，先通過無線通訊功能向控制中心發送一個概略坐標，控制中心根據用戶位置，由計算機自動選擇最佳的一組固定基準站，整體的改正 GPS的軌道誤差，電離層，對流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號發給移動站。這個差分信號的效果相當于在移動站旁邊，生成一個虛擬的參考基站，從而解決了 RTK作業距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。

　　SDCORS項目是根據《全國基礎測繪中長期規劃綱要》和《山東省基礎測繪“十一五”規劃》的要求，由山東省國土資源廳主導組織建設的，本著“共建共享”的原則，與山東省氣象局簽署了合作協議，共同投入建設，同時整合全省的已建CORS站點，構成全省統一的高精度、高時空分辨率、高覆蓋、實時快速的衛星定位連續運行綜合應用服務網，是“數字山東”的基礎設施之一，是山東省防災減災綜合信息系統的重要組成部分。2011年2月24日，SDCORS系統通過了山東省國土資源廳組織的以中國科學院陳俊勇院士為組長，中國工程院寧津生院士和劉經南院士為副組長的專家組評審。

　　下面就以南水北調臨時用地復墾勘測定界測量中長距離測量為例來比較說明使用SDCORS與GPRS通訊模塊在施工過程中的優缺點。

　　1 工程概述

　　該工程為南水北調臨時用地復墾工程，線路總長約250km，途徑地有丘陵、平原，并有多條大型河流及高速公路、國道穿越。該工程的建設解決了山東省全省水資源匱乏以及全省水利優化配置調度問題，對于促進沿線地方經濟發展，增強周邊地區水資源的利用，都有著積極的推進作用。為了實現南水北調2013年通水的目標，遂進行該臨時用地復墾勘測定界測量。

　　2 任務要求及工作方案

　　2.1 臨時用地復墾勘測定界測量任務要求

　　2.1.1 確定臨時用地范圍;

　　2.1.2 調查臨時用地使用情況以及各地塊的利用情況;

　　2.1.3 調查臨時用地范圍內的行政村界;

　　2.1.4 臨時用地范圍內的地形測量;

　　2.1.5 測量精度要求：由一個參考站遷到另一個參考站時應對兩個已知點進行檢核，檢核限差：Δs≤0.2m;Δh≤0.1m。

　　2.2 使用GPS RTK 配合GPRS通訊模塊時工作方案

　　2.2.1 儀器配備及人員安排

　　根據單位現有儀器情況，選用6臺徠卡SR530(RUSH)雙頻GPS接收機，儀器標稱精度：

　　靜態： 平面：3mm+0.5ppm*D;

　　動態： 平面：10mm+1ppm*D;高程：20mm+1ppm*D

　　采用1(基準站)+2(流動站)GPS RTK作業模式，以基準站為中心分A、B兩組同時作業，A、B兩組負責確定各臨時用地范圍以及調查臨時用地的使用情況和行政村界的測量以及1:2000地形測量;兩組作業人員各在參考站兩側進行獨立作業。

　　2.2.2 布設首級GPS控制網

　　本工程設計中對全線路進行了首級控制網測量，按照GPS D級施測相鄰點間平均邊長保持在5-10km。

　　2.2.3 臨時用地調查和地形測量

　　根據GPS RTK技術的工作特點和儀器的有效作業半徑，以基準站為中心，按路線走向約20km為一測段，A、B兩組依次向前推進的工作方式。

　　一切安排準備就緒后發現實際工作過程一切正常，雖然時間處于夏天，農作物又以高桿作物為主，遮擋物多，但由于南水北調主河道工程已經基本完成，因此，緊鄰河道兩岸的臨時用地情況不是很復雜，只是間或有些臨時棄土高度超過五米，A、B兩組共用一個基準站，流動站接收機接收無線電信號正常，但在流動站離開基準站距離超過十公里之后后儀器初始化時間有所延長;其次因為基準站兩側的臨時用地面積不一，分布不均勻，兩作業小組工作進度不同，一個小組完成一測段后必須等待另一小組完成后才能遷站，特別是遇到當天不能完成的測段，第二天剛開始工作就要等待遷站，不能按照預期的進度工作;但由于GPRS通訊模塊的通訊距離加長，再加上工作量很繁雜，因此沒有出現在一天內需要二次設置參考站的情況發生。

　　2.3 使用SDCORS時工作方案

　　CORS是利用全球導航衛星系統、計算機、數據通信和互聯網絡等技術，建立長年連續運行的若干個固定參考站組成的網絡系統。在VRS網絡中，根據處理中心發布的差分信號相當于在移動站旁邊，生成一個虛擬的參考基站，從而解決了 RTK作業距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。

　　使用該方案后擬定工作方案如下：

　　2.3.1 原先的三臺儀器變為兩臺，利用首級平面控制得到的轉換參數進行測量;

　　2.3.2 工作內容為確定勘測定界范圍，調查臨時用地使用情況、確定行政村界、實施1:2000地形測量;

　　2.3.3 多余人員另選地方進行上述工作;

　　2.3.4 由于增加一個工作人員，工作效率提高，工作成本降低。

　　3 方案對比與精度分析

　　3.1 方案對比

　　根據使用SDCORS和GPRS通訊模塊前后的工作進度對比，兩種方案的優點主要表現如下：

　　3.1.1 工作方式發生變化，SDCORS方案不需要參考站，節省了人力物力，使每一臺儀器均參與工作，提高了工作效率而且直接利用均勻分布的高等級控制點求取坐標轉換參數提高了大地水準面擬合精度，提高了測量精度;

　　3.1.2 兩方案由于測量半徑的增加，很少出現一天中兩次設置參考站的問題;

　　3.1.3 GPRS通訊模塊使GPS RTK有效作業半徑增加，減少了基準站遷站次數，但基準站的選擇仍然受到一定的限制，對于安置、收回參考站還是需要人車接送，對于交通不便的地區，相比較SDCORS仍有其劣勢;

　　3.1.4 GPRS網絡覆蓋地面范圍廣，流動站接收GPRS通訊模塊發送過來的基準站數據信號好，極少出現斷鏈情況;SDCORS可能由于服務器以及虛擬參考站的處理、銜接問題，有時會出現接收不到信號的情況，尤其在地形稍微復雜的地區表現尤其明顯。

　　3.1.5 GPRS通訊模塊雖然減少了搬站的次數，但由于參考站兩側的進度不一，還是出現窩工現象，解決辦法是當一側完成工作量后立即驅車前往另一側幫忙，一起將工作完成后再轉換參考站重新開始獨立工作。

　　3.2 精度分析

　　3.2.1 GPS RTK 作業距離對觀測精度的影響：

　　從以上工作過程可以看出，使用GPRS通訊模塊可以提高工作效率，但是隨著基準站和流動站距離的增大，流動站的精度以基準站——流動站的距離的百萬分之一點五(1.5ppm)的比率折減，由此增加的每公里額外定位誤差為1.5mm，根據儀器動態測量標稱精度：

　　平面：10mm+1ppm*D;

　　高程：20mm+1ppm*D，作業距離與觀測精度之間關系。

　　3.2.2 坐標轉換誤差：

　　由于SDCORS是無縫覆蓋整個測區，GPRS模塊的測量半徑也有20公里左右，因此，他們都是使用同一個轉換參數來進行數據間的轉換。唯一區別在于超過二十公里進行埋石點檢核的時候，GPRS會出現固定速度變慢的情況，但由于工作時沒有超過二十公里的時候，因此，兩種方案的坐標轉換誤差基本可以忽略。但是由于地球曲率的影響以及工作速度的限制，用于求取轉換參數的范圍也不能太大，建議分段分區段求取。

　　3.2.3 外業采集數據檢核：

　　該工程結束后使用SDCORS和GPRS模塊進行部分埋石點檢核測量，其誤差最大值0.11m，考慮到1:2000地形測量精度，該限差在允許誤差范圍內，符合設計精度要。

　　4 結束語

　　GPS RTK 測量技術具有快捷、精確、操作簡便、可以全天候作業、無需通視等優點，采用了GPRS通訊模塊后，觀測結果的精度和可靠性也很穩定，作業半徑滿足“一天一設站”的要求，但距離遠了之后固定速度變慢，這一點在遠距離檢核埋石點的時候尤其明顯;SDCORS的精度穩定，結果可靠，但由于服務中心處理器等原因，有時信號不太穩定，但由于無縫覆蓋，且省下一臺參考站也參與工作，提高效率、降低消耗、節省生產成本。因此，這兩種方法各有優缺點，應根據具體項目具體分析，制定出合理的工作方案，以提高作業效率，節省外業測量費用，實現更高的價值。

　　參考文獻：

　　[1] GB/T 18314-2001，全球定位系統(GPS)測量規范[S]。

　　[2] 卓科榮，唐永航。GPS RTK技術的誤差分析及質量控制[J]，浙江，2005，1：17。

　　[3] 李濤，周長勝，孫磊，鄭偉安。GPS RTK 配合GPRS通訊模塊在管線測量中的應用。