基于ZJCORS的网络RTK技术在钱塘江防汛测量中的应用

2012-08-14陈铁鑫骆国华赵广乾

浙江水利科技 2012年4期

关键词：流动站钱塘江防汛

陈铁鑫,骆国华,赵广乾

(浙江省河海测绘院,浙江杭州 310008)

1 问题的提出

从2002年开始,每年2月、3月、5月、6月进行钱塘江防汛测量,4月、7月、11月进行钱塘江常规大测量,以摸清钱塘江河床随季节的演变过程和钱塘江江道的实际情况,为钱塘江防汛提供决策依据。

防汛测量范围2月测次一般从钱塘江三江口至萧山廿二工段闸,其他月份一般从钱塘江闸口至萧山廿二工段闸(见图1)。

图1 钱塘江防汛测量范围示意图

传统的防汛测量方法是信标DGPS定位配合测深仪测深,两岸通过人工观测水位,再进行水位三角插补获取测点水位。该方法缺点是定位精度不高,水位获取方式复杂且精度较低,内业数据处理繁琐。

随着基于浙江省连续运行参考站 (ZJCORS)的网络RTK技术推广和完善,从2011年7月至今连续4个测次在防汛测量中运用网络RTK技术,积累了一定的经验。

2 网络RTK工作原理

虚拟参考站技术(VRS)是GPS网络 RTK中一种比较成熟的、可实时提供高精度导航定位信息的技术,主要利用网络内所有参考站原始观测数据,在流动站附近实时模拟一组参考站数据,实现对“参考站数据的模拟和重建”。

基于VRS的ZJCORS,利用参考站网计算出用户附近某点 (虚拟参考站)各项误差改正,再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离上,得出虚拟参考站上的虚拟观测值,将其发送给用户,进行实时相对定位。基于VRS技术的CORS系统包括3个部分:控制中心、参考站和流动站系统(见图2)。

2.1 控制中心

控制中心是整个系统的核心,通过通信线 (光缆、ISDN、电话线)与所有的固定参考站通信,通过无线网络(GSM、CDMA、GPRS)与移动用户通信,处理来自参考站的卫星数据,并利用流动站的近似位置来合成靠近流动站的虚拟站,通过无线网络向流动站发送改正数据[1]。

2.2 参考站

参考站是固定的GPS接收系统,分布在整个网络中,1个VRS网络至少有3个参准站,站与站之间的距离达60 km。参考站与控制中心之间由通信线相连,参准站接收机通过调制解调器、互联网或其他通信链向中央服务器,将卫星观测数据实时传送到控制中心。

2.3 流动站

在基于CORS网络的测量系统中,流动站通过无线网络将自己的初始位置发送到控制中心,并接受VRS中央服务器发出的改正信号。高精度定位数据的最终实现由用户部分实现,即双频的GPS-RTK流动站接收机和无线通讯的调制解调器。

图2 网络RTK工作原理示意图

3 防汛测量应用

3.1 测量方法

此次测量采用的技术方法为在ZJCORS下的网络 R TK,通过GPRS等数据通讯方式提供厘米级实时定位服务(网络RTK服务),配合单频测深仪采用无验潮模式施测水下地形。

所用仪器为美国Trimble SPS882双频机,其动态测量标准精度:平面≤5 mm+0.5 ppm,高程≤10 mm+1 ppm。

通常RTK测量得到的是WGS84坐标系统和大地高程,而防汛测量成果使用的是1954年北京坐标系,高斯正形投影3°分带,中央子午线为东经120°,高程采用1985国家高程基准,因此需进行坐标转换。因整个测区范围较大,将测区分成5个区域进行坐标系(从WGS 84坐标系到1954北京坐标系)转换参数设置,出图比例尺为1∶50 000。