地形测量中GPS-RTK测量CORS 模式结合电台模式的运用研究

王磊，卢仲杰

（兰州寰球工程有限公司，兰州 730060）

1 引言

在工程建设中，测绘技术是工程开展前的关键技术，并且随着空间测量技术的发展，GPS 技术在测绘作业中的应用越来越深入。同时GPS-RTK 技术的提出很好地将CORS 模式与电台模式结合在一起，进一步提升了测绘的精确度[1]。 在当前的地形测量中，测绘工作小组通常借助GPS-RTK 技术完成复杂地形的测绘， 原因在于CORS 模式能够提升地形测量的范围， 而电台模式能够实现无移动网络环境下的地形精确测量[2]。 本文在既往研究的基础上，分析了CORS 模式与电台模式的优缺点，并结合两者联合运用的测绘实例，评价两者联合运用的价值，以期为野外地形测量提供理论依据。

2 GPS-RTK技术工作原理

载波相位动态实时差分（Real-Time Kinematic,RTK）技术是处理两个测量站信号的关键技术。 目前，为了提升其测量精度， 常结合GPS 技术实现各个坐标点的实时测量， 即GPSRTK 技术[3]。在GPS-RTK 技术应用中，首先，会利用GPS 技术实现坐标点的静态高精度测量；其次，引入RTK 技术实时获得坐标点的厘米级定位。因此，GPS-RTK 技术可以进行实时、快速的三维定点，并且不需要对数据进行后续处理，显著提升了工程测量的效率。

在GPS-RTK 技术应用中，为了提升CORS 模式的测量精度，采用了一种CORS 高精度测量系统，如图1 所示。

图1 CORS 高精度测量系统

如图1 所示，在CORS 高精度测量系统中，包括观测站、通信网、数据中心以及用户4 个部分，4 个部分关系紧密。观测站的主要作用是借助卫星信号完成数据采集与传输， 并且观测站与数据中心和通信网直接连接， 可以快速实现数据监控和管理。通信网结构是CORS 高精度测量的关键部分，与观测站、数据中心及用户直接相连，是测量信息传播的媒介。 数据中心的主要作用是存储和记录， 将每次测量得到的数据进行储存，以便测绘人员后续操作。 用户结构包括实时用户以及后处理用户，实时用户能够借助通信网实时了解测量信息，后处理用户能够通过通信网阅读数据中心存储的既往测量结果，以此实现研究区的地形测量及内业成图。

当网络信号不佳时， 在固定基准站与流动站之间便无法实现信号的实时传输。 电台模式能够处理网络不佳情况下出现的信号不良问题， 能够借助作业人员随身携带的接收机作为基准站，以此实现网络信号传输，其工作原理如图2 所示。

图2 电台模式工作原理

如图2 所示，在电台模式下，首先以地面基准站为基础，通过基准站接收卫星信号， 将卫星连续观测到的数据与基准站观测值相比较，计算得到差分数据。 在野外作业中，作业人员可以利用随身携带的基准站作为流动站， 以此流动性地观测地面坐标信息， 并将获取的信息与通过电台接收基准站和卫星信号数据同时进行计算处理，得到厘米级的坐标数据。

从CORS 模式与电台模式的工作原理可以得知， 两者应对的网络环境具有显著差异，因此，为了更全面地实现地形测绘，将CORS 模式与电台模式相结合能够获取更加精准、实时的测量结果。鉴于此，研究为了了解CORS 模式与电台模式联合运用的效果，提出了野外数据测量、采集实例分析。

比较CORS 模式与电台模式优缺点可以得知，CORS 模式在应用中无须架设基准站， 缩短了野外测绘人员在基准站架设中花费的时间，提升了测绘效率，并且CORS 模式具备联网功能，能够借助国家坐标系直接测量。然而CORS 模式无法应用于网络较差的区域， 即无法在偏远地区实现地形的精准测量。 电台模式在应用中能够覆盖更广的区域，且其测量盲区较少，同时电台模式对网络依赖性较低，几乎不需要移动网络就能进行数据传输，适用于偏远地区。 但是电台模式的运用需要用户自己假设基准站，并且会耗费掉较多时间，且在地形测量过程中，电台模式的数据传输受到电磁环境的干扰，导致其准确性和可靠性下降。 此外，电台模式作业范围较小，在一定程度上降低了地形测量的效率。

3 CORS 模式和电台模式的联合运用

GPS-RTK 测量CORS 模式与电台模式各有优缺点，两者可以实现互补测量，进而更全面地实现野外测量，为此，本文通过实例分析验证两者结合使用的有效性。

以甘肃阳山金矿区为测绘对象， 甘肃阳山金矿区地处甘肃文县阳山，在岷山山脉北段与秦岭山脉西端。 研究测绘区域总面积为60 km2，通过联合测量技术来实现矿区资料收集、地形测量及内业成图。 工作流程如图3 所示。

图3 CORS 模式结合电台模式运用工作流程

在前期资料收集过程中，首先分析测量地区基本情况。受甲方委托，为了合理开发利用矿区资源，同时探明矿区的储量，对某矿区进行地形测绘工作。 研究区域植被茂密，人烟稀少，并且区域范围内建筑物较少，有较多山地。 大部分地区山势陡峻，测量难度较大。 在资料收集过程中，首先收集矿区范围内的C 级GPS 控制点，共3 个，经实地勘察后发现，3 个控制点点位尚能使用。 以矿区中的3 个C 级GPS 控制点为起算点建立控制网，以此控制矿区测量的精度。

在野外测量工作的控制测量中，在3 个C 级GPS 控制点下布设6 个E 级控制点， 在观测中采用静态定位的方式控制整个测区。 首先，在控制点的布设过程中，选择视野开阔的位置安装测试仪器，同时确保测量范围内无障碍物，并且需要根据测区的实际情况编制合理的技术要求， 同时确保其他测量手段能够在该矿区实现联测。 此外，在测量中需要考虑矿区的交通情况，确保测量区域的安全性。 控制点点位的布设通过混凝土预制，采用现场浇筑的方式制备控制点标石，在醒目处做标记，用以提醒测量人员以及避免其他人干扰。 其次，在测图测量中，需要满足测图需求，即进行图根点的加密测量，采用临时标点表示图根点，并将点位布设至稳定的地面上，防止点位移动或变化。

在地形测图中，采用CORS 与电台模式相结合的方式。在CORS 模式测图作业中， 将测量点设置到网络信号较好的区域，通过双频GPS 卫星定位接收机进行测量作业，并将其作为流动站接收卫星信号。在具体操作中，首先设置CORS 账号及密码，其次，通过账号密码登录并校准控制点的坐标后便可进行测绘工作。若无法登录CORS 网络，则重启后连入网络或联系CORS 控制中心。在电台模式测图作业中，将测量点设置到网络信号较差的区域， 以此结合CORS 模式完成矿区全区域测量。 电台模式下，需要利用两台设备完成测绘作业，其中一台作为基准站接入网络， 另一台作为流动站来伴随作业人员实现位置坐标的测量。 基准站的选址极为重要， 需要考虑GPS 电台的覆盖能力、测绘视野和高压变电，即基准站需要设置在地势较高的位置，进而提升电台的覆盖面积，同时要确保选址地点视野较为开阔， 避免障碍物的存在降低信号传输效率。 此外，还要避免高压变电设施对信号的影响。 在电台模式期间，不能修改基准站电台发射频道，若必须修改，则应当将流动站的频道进行对应修改， 保证流动站能够实时接收到差分信号。 此外，还需要注意架设基准站时，避免基准站滑动，同时检查基准站的通电情况，若发生端点、周边存在障碍物的情况，则需要重新选择开阔地点架设基准站。

在内业成图中，作业人员将当天野外测量结果生成dat 文件，然后将其传输到电脑终端，绘图人员根据测量结果进行计算机绘图。 在内业成图中需要不断接收野外测绘数据，因此，需要作业小组成员每日按时进行野外测量，并完成测量观测，绘图人员不断分析和对比测量数据，最终绘制矿区地形图。 并且在内业成图过程中，强调小组成员总结测绘结果，分析测绘问题，确保后续测绘中的数据准确性。

4 CORS 模式结合电台模式运用注意事项

CORS 模式结合电台模式运用能够同时应对网络较好和较差的环境，但是在实际运用中，受到测区环境的影响，如高大的树木、不平稳的地面等，会导致卫星信号接收效果差以及测绘坐标点不准确等结果。 因此，为了确保测区测绘精度，本文提出几点CORS 模式结合电台模式运用的注意事项。

首先，在茂密树木环境测量中，可以采用加长测杆的方式保证其卫星信号接收效果，并且需要测绘人员进行多次测量，以确保结果的准确度。

其次，当测绘点地面出现不平稳状况时，需要测绘人员手动清理或填补地面。 然后在测区测绘时， 考虑地区的天气变化，收集近几日的天气变化趋势，规划测量时间和流程，保证工作的正常开展。

最后，为了保证测量结果的准确性，还需要测绘作业人员在测绘开始与结束时进行测点比测， 判断两个时间节点的数据是否存在误差。

5 结论与建议

综上所述，在地形测量中，CORS 模式与电台模式的测试要求具有显著差异，且两者各有优缺点，因此，在测绘工作中，需要根据不同的测绘需求进行选择。 其中，CORS 模式的运用需要重点考虑测区的网络环境， 电台模式的运用需要重点考虑测区的电磁影响。因此，本文认为将CORS 模式与电台模式联合应用具有可行性， 并且在两者联合运用的实例分析中显示， 在测区能够根据不同的环境自由选择测绘方式， 更为全面、可靠和安全地完成测区测量。 为此，为了提升地形测量的测绘工作效率， 测绘小组工作人员可在作业中合理使用CORS 模式与电台模式，进而产生良好的社会效益。