基于河北CORS的某中石油供气管道测量中的应用
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摘 要：本文以河北CORS在某中石油供气管道测量中的应用为研究对象，本文首先简要介绍了河北CORS系统的特点和功能，进而分析了河北CORS在某中石油供气管道测量中的应用模式，在此基础上，本文探讨了作业实施方法及测量结果，最后进行了误差分析，通过对比采用河北CORS系统和常规RTK测量方式两种方法得出的数据精度，总结出了河北CORS系统的优、缺点。
关键词：河北CORS 管道 测量
中图分类号：TE973.6;P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0044-02
1 河北CORS系统介绍
河北省卫星定位综合服务系统即河北CORS是由河北省地理信息局负责组织，同时与河北省气象局、河北省地质环境勘察院、66240部队本着降低系统建设成本、资源互补、共建共享的原则合作建设的重点项目。整个系统主要包括基准站部分、控制中心部分、网络通讯及数据发布部分。系统一期工程建设于2008年8月启动，2010年4月完成;二期基准站工程建设于2011年6月正式启动，2011年底完成，形成由64個参考站组成的统一网络，并具备了稳定、可靠运行的能力。
系统将逐步启动北斗化升级改造，并建设河北省北斗GNSS导航与位置服务网，极大程度上推动了河北省北斗卫星导航产业的建设步伐。
2 工程概况
某中石油供气管道全长78km。线路沿线穿越大量高速公路、河流、铁路和沼泽地。该工程采用1954北京坐标系和1985国家高程基准，主要工作是线路控制测量、中线测量、碎部测量和纵断面测量。
3 河北CORS在供气管道测量中的应用模式
3.1 河北CORS在线路控制测量上的应用
在本工程的控制测量中，应用8台Trimble R8 GNSS接收机进行静态观测，每隔5KM布设一对控制点，共布设34个控制点，且沿途联测了5个C级国家控制点，形成了39个控制点的GPS网。GPS静态观测满足技术规定，每个控制点观测不少于45min。
同时，我们下载了附近可以利用的4个河北CORS系统参考点的数据，将这4个参考站数据加入GPS网进行解算。解算时，我们采用了两种方法，即只有4个参考点数据作为起算数据和只有5个C级国家点数据作为起算数据。
经过两次GPS网解算，我们对解算出的34个控制点成果做了比较，发现利用河北CORS系统直接解算出来的控制点成果只比传统静态测量结果平面差不到4.5cm，高程差不到3cm，满足《油气输送管道工程测量规范》要求。
3.2 河北CORS在中线测量上的应用
线路中线测量全部采用河北CORS系统，进行实时网络RTK测量。所有中线桩数据采集后，整理成为河北CORS系统转换数据的特定格式，然后利用河北CORS中心的在线转换服务，对数据进行CGCS2000坐标系到1954北京坐标系的转换，同时得到1985国家高程。
3.3 河北CORS在碎部测量和纵断面测量上的应用
碎部测量和断面测量主要就是利用河北CORS系统采集线路沿线的地形点、地物点的坐标和高程。河北CORS系统所提供的实时网络RTK技术在线路测量中能很好的发挥优势，只要网络信号好，网络RTK技术比传统RTK测量要方便、快捷。
在网络信号很差，网络RTK技术应用不方便时，我们换成传统设定基站，RTK动态测量模式进行测量。这时，我们也对部分中线桩进行了测量，其成果与直接利用河北CORS系统测量转换出来的成果比较，如表1所示。从中可以看出，中线桩成果相差很少，进一步说明了河北CORS系统测量成果的正确性。
4 作业实施
在河北CORS下用RTK进行控制测量，控制点点位的选取比较随意，灵活性比较大，站与站之间不要求通视，仅限于手机和卫星信号是否处于良好的状态，而不必考虑信号如何收发;测区水稻田居多，因此点位的布设要考虑到农民耕种对点位的破坏;另外测区多湖泊和河流，布设的控制点应尽量的远离，以避免多路径效应的影响。测区管线都是由计量站、油井、中转站、输油码头相互连接，为了防止点位的破坏，统一的把点位布设到有人管理的计量站、中转站内，以便于长期的保存，但是这些地方都具有变压器以及其他发电设备，所以布设的时候兼顾点位的距离都保持远离它们200m以上。
5 误差分析
5.1 CORS 接收机误差
CORS 系统是由若干台 GPS 接收机连续不断地运行，采集 GPS 原始数据，输出RTK/DGPS 数据，再传送给 GIS/GPS 导航用户。其误差来源主要是三大部分，即：与GPS 卫星有关的卫星星历误差、卫星钟差及相对论效应;与信号传播有关的电离层折射延迟、对流层折射误差以及多路径误差;与 GPS 接收机有关的接收机钟差、接收机位置误差等等。GPS 的误差源在空间和时间上是高度相关的，差分 GPS 原理能够使用这些相关性来改善整个 GPS 系统的性能，可以减少或者消除卫星误差、接收机钟差、星历误差、大气折射误差等，同时 CORS 系统数据中心能够根据基准站的观测值，建立整个区域内 GPS 测量的主要误差模型（如电离层折射误差模型、对流层折射误差模型和卫星轨道误差模型等），并将这些误差从观测数据中减去，形成“无误差”的观测值。 5.2 RTK 测量误差
RTK流动站用户施测精度受到整周未知数解、多路径效应、电离层影响、潮汐现象、天线高等因素影响。同时 RTK 仪器本身的误差、软件解算的误差、对中误差、信号的稳定性误差，不同时刻卫星的状态和观测条件引起的误差，都给定位的精度带来影响。
RTK作业的时候要严格的控制PDOP<6，卫星数>6的时间窗口，这个时间段测量获得的数据是最佳的。接收机启动后，应该通过菜单及时查看测站信息：接收卫星数、卫星号、卫星健康状况、各卫星信噪比、相位测量残差实时定位的结果及收敛值、存储介质记录和电源情况，如发现异常情况或未预料情况，并及时作出相应处理。在 CORS系统下作业 RTK 的用户，CORS系统已建立覆盖区域电离层的误差模型，并隨差分信号发送到流动站，消除电离层误差，使得 RTK 的作业范围和精度就能够大大的改善。
5.3 CORS 数据中心与 RTK 数据通讯误差
数据通讯是参考站网与数据中心、数据中心与流动站之间交换信息的主要手段。通讯的质量直接影响 CORS 模型解算和流动站作业的效率和质量。通讯是否畅通、有效、安全、可靠，并且是否具有较大的容量、高效率、低误码率的数据传输能力直接关系到位置定位的精度。
数据通讯误差包括：有线通讯线路信号的衰减和无线通讯信号的流失和误码。数据通讯中一般采用标准电缆来连接天线和接收机，但是随着电缆的增长，就必须采用天线信号放大器来减少信号的衰减了，否则就会影响接收机接收数据的能力，从而降低了定位精度，所以工作中一般采用帧中继（FR）和光纤的混合通讯，且电缆的长度不会超过30m。在无线通讯中，通常采用GSM、GPRS、CDMA和TDMA的上网功能，采用这种无线的通讯方式不仅用户数不受限制，而且它不会降低 RTK 的定位精度，传送、接收 RTK 数据无距离限制，且一般不会受到干扰。
6 结语
CORS 的出现无疑是一个革命性的技术，在一个地区甚至一个国家，只需要架设几个或者几十个上百个永久的基准站，就能覆盖一个比较大的区域，那么下次出去做外业测量就不用再架设基准站了。
本文深刻阐述了CORS系统的功能和作业优势，实验结果表明采用该方法对传统测量工作模式带来巨大的冲击，极大的提高了野外作业的精度和效率。同时从多方面、多角度对CORS 下作业方式可能产生的误差做了全面的分析研究。
参考文献
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[2] 张建仁，杨蜀江，姜殿惠，等.广东省连续运行卫星定位服务系统建设及关键技术[J].地理空间信息，2012（2）：55-56.
[3] 李恒宝，郭友发.CORS RTK技术在矿山测量中的应用[J].西部探矿工，2011（6）：11-13.
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