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基于CORS的广东海岸带侵蚀监测研究

作者:陈良

  摘  要:该文以基于CORS的海岸带侵蚀为研究对象,论文首先分析了CORS-RTK的工作原理,进而结合广东沿海侵蚀监测探讨了具体的监测流程和方法。结果表明,CORS-RTK在测量精度、便利性、可靠性、测量范围等方面都有很大提高,而且该技术能够满足变形测量的各项规范要求,相较于传统全站仪测量以及常规的RTK测量方法,具有很大技术优势。

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  关键词:CORS  广东  海岸带  侵蚀  监测
  中图分类号:P694                                   文献标识码:A                          文章编号:1672-3791(2019)03(c)-0249-02
  随着GPS技术的快速发展以及国内外对连续运行参考系统(CORS)的大力建设,CORS-RTK这种测量模式已经逐步代替传统的RTK测量技术,越来越多地应用在工程测量、矿山测量、变形监测以及地形图测绘等测量领域。
  相比于常规RTK测量,CORS-RTK技术具有便利性、高效性、精度较高的优点,同时还克服了常规RTK随着测量距离的增加其定位的精度和可靠性不断降低这一难题。
  因此,将CORS系统与RTK技术结合应用在测量工作中将会有巨大的发展前景。广东省连续运行卫星定位参考站综合服务系统(简称GDCORS)自2006年12月开始建设以来,在广东沿海地区已经建立了相当规模的CORS站点。这就为CORS-RTK技术在广东海岸侵蚀监测中的应用提供了便利条件,这也是变形测量技术的巨大革新。
  1  CORS-RTK的工作原理

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  因此,将CORS系统与RTK技术结合应用在测量工作中将会有巨大的发展前景。广东省连续运行卫星定位参考站综合服务系统(简称GDCORS)自2006年12月开始建设以来,在广东沿海地区已经建立了相当规模的CORS站点。这就为CORS-RTK技术在广东海岸侵蚀监测中的应用提供了便利条件,这也是变形测量技术的巨大革新。
  1  CORS-RTK的工作原理
  CORS系统由参考站网、数据处理及数据播发中心、数据通信系统及用户接收机等部分组成。如图1所示,各系统由数据通信链路联系起来,形成一个分布于整个地区的局域网。CORS在一个较大的区域内大体均匀地布设多个永久性的连续运行GPS参考站,构成一个参考站网,各参考站按照设定的采样率连续观测,通过数据通信系统实时地将观测数据传输给数据处理中心,数据处理中心首先对每个参考站的观测数据进行预处理和质量分析,然后统一对整个参考站网的观测数据进行解算,实时得出网内的各种系统误差改正项,比如大气延迟(对流层延迟、电离层延迟)误差、卫星星历误差和卫星的钟差等,从而获得该区域的误差改正模型。
  然后数据处理中心向用户实时发送GPS改正数据,用户只需要一台移动GPS接收机,便可实时或事后得到高精度的可靠的定位结果。这样,当基准站间距即便达到50~100km,用户依旧能够获得厘米级的定位精度。

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  2  CORS-RTK广东沿海侵蚀监测的应用
  广东省濒临南海,属于海岸线较长的省份。由于受到海洋动力以及人为破坏的影响,广东海岸侵蚀现象比较严重,对广东沿海地区造成了重大的经济损失。海岸侵蚀灾害分为突发式和渐进式两种。
  为了研究广东海岸渐进式侵蚀现象,广东省在2015年开始进行广东海岸侵蚀监测的测量工作。进行测量工作之前,测量人员在历年海岸侵蚀灾害现场踏勘、调研和资料分析的基础上,结合当地海岸的开发状况,在沿海选8个重点岸段布设监测桩。
  进行测区勘测时测量人员发现测区地理环境较为复杂,广东沿海地区具备较为完善的CORS系统,将RTK设备应用到此次测量工作中。
  此次广东海岸侵蚀监测主要进行岸线监测、岸滩地形测量以及重点海堤高程测量。
  (1)岸线监测。
  岸线监测是在此次项目中首先使用CORS-RTK进行现场测量,将有足够通讯费的SIM卡插入GPS接收机中,通过手簿使用购买的广东CORS服务系统账号将GPS接收机连入CORS系统中,然后即可按照常规RTK测量模式进行工作。岸线监测主要包括以下内容:①监测桩离岸距离:海岸线与监测桩之间距离监测重复3次以上,并取各测量值的平均值。②海岸线位置:海岸线上测点间距不大于50m,明显拐点必须测量,填写《现场监测记录表》。测点数量约200个。然后使用谷歌地图对岸线点位进行大体标注,如图2所示。
  (2)岸滩地形测量首先进行断面的布设,5条岸段共布设约15个断面,每个断面测点2~4个。测量范围自监测桩至低潮线区域。断面布设垂直海岸线。重点区监测断面布设间隔不大于5km。要测量的海岸线长度基本上都大于300m,在设定主断面的同时,需在主断面两侧不小于100m的距离,各设1条辅助断面。每个点测量时间不少于5s,断面上相邻测点间距不大于50m。同样使用谷歌地图对岸线点位进行大体标注。
  (3)重点海堤高程测量在6个地市中选出8段重点海堤进行高程测量,每个海堤测量2~4个点位,主要分布在起点、折点和终点,约30个站位。在进行海堤高程测量时,通过拍照、点之记、录像等方式准确地记录每個测点的准确位置,以便于以后每年进行变形监测。
  将使用CORS-RTK获取的高程数据与三等水准测量平差后数据对比,结果如表1所示。
  其中高程中误差计算公式为:
  (1)
  式中:Mh为高程中误差(mm);n为水准点个数;h为CORS测量高程与直接水准高程的较差。
  通过对表1数据分析可知,可以看出CORS测量精度是符合要求的。
  此次同样使用谷歌地图对海堤高程观测点位进行大体标注。
  此次测量工作所获得测量数据、图像以及录像等信息进行整理、保存,为研究广东海岸的变化提供参考。
  3  测量的注意事项
  (1)在进行测量工作之前,必须熟悉CORS-RTK的具体操作流程,能够对手簿内部系统进行熟练的操作。
  (2)观测人员和记录人员一定要严谨。观测人员立杆时应保持气泡居中,等到手簿现实固定解时方可记录点位数据。
  (3)一定要保证GPS接收机电池和手簿电池电量充足。此次测量准备了3块GPS接收机备用电池和1块手簿备用电池,当天作业完之后都要对使用过的电池及时充电。
  (4)一定要保证所使用的SIM卡内有足够的通讯费。否则将会无法接收广东CORS服务信号,也就无法进行测量作业,从而影响测量进度。
  (5)如果测区内接收不到CORS信号或者CORS信号非常弱,可以将CORS-RTK测量与传统仪器测量相互结合,并在已知控制点增加检核,以保证测量数据的可靠性。
  (6)要对转换参数进行精确严密的解算。由于此次测量规范要求使用WGS-84下坐标,因此不需要进行坐标转换。
  4  结语
  通过在广东沿海地区海岸侵蚀现场监测中岸线监测、岸滩地形监测、重点海堤高程监测等方面的应用实例发现,CORS-RTK在测量精度、便利性、可靠性、测量范围等方面都有很大提高,而且该技术能够满足变形测量的各项规范要求,相较于传统全站仪测量以及常规的RTK测量方法,具有很大技术优势。
  进入21世纪以来,我国很多省份和城市都已经建立完备的CORS系统,这就为CORS-RTK技术的全面应用提供了非常有利的条件。
  同时随着我国北斗导航定位系统的投入运行,集成BDS、GPS等GNSS系统的网络RTK技术也将会得到快速发展,这也会进一步提高CORS-RTK测量的精度和可靠性。CORS-RTK测量系统将会在大地测量、数字城市建设、智能化管理、国土资源管理等方面得到更多的应用,对加快推动我国测绘地理信息事业改革创新发展具有非常重要的意义。
  参考文献
  [1] 黄丁发,张勤,张小红,等.卫星导航定位原理[M].武汉:武汉大学出版社,2015:15-21.
  [2] 王文海,吴桑云.山东省海岸侵蚀灾害研究[J].自然灾害研究,1993,2(4):60-65.

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