基于cors的长输管道gps控制测量方法
【专利摘要】一种基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，包括步骤一，根据长输管道线路分布情况进行选点埋石，形成带有多个测量控制点的控制网；步骤二，对控制点进行外业观测并得到观测数据；步骤三，RINEX格式转换；步骤四，对所述观测数据进行控制网基线解算；步骤五，根据测区周边CORS基准站的分布状况，利用CORS基准站的精确三维坐标作为起算点进行约束平差，得到框架网点的精确坐标，再以框架网内控制点作为起算点按常规作业模式进行约束平差，得到整个控制网的成果数据；步骤六，坐标转换；步骤七，高程拟合计算其他控制点的高程数据。有效提高了数据精确性及工作效率。
【专利说明】基于CORS的长输管道GPS控制测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于GPS控制测量领域，尤其涉及一种基于CORS的长输管道GPS控制测量方法。
【背景技术】
[0002]GPS (全球定位系统)测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中:外业工作主要包括选点(即观测站址的选择)、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段:技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与处理。
[0003]常规GPS控制测量实施时需要联测高等级控制点，由于长输管道具有线路长、带状分布等特点，控制网的布设需要联测较多的高等级控制点，当前经济建设活动频繁，国家等级点的破坏情况非常严重，找到足够数量并能在网型上均匀完整地对管道控制网形成有效控制的高等级控制点往往比较困难，同时还存在不同时期国家等级点成果的兼容性问题，使得GPS控制测量技术精度低，严重影响了控制网的施工进度和成果质量。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决现有技术中GPS控制测量技术精度低、效率低的技术问题，提供一种能够有效提高测量精度及节约时间的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法。
[0005]本发明的实施例提供一种基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，包括以下步骤:
步骤一，根据长输管道线路分布情况进行选点埋石，形成带有多个测量控制点的控制
网；
步骤二，在控制网中选取多个均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，在控制网的所有控制点上安装GPS接收机，对控制网中的所有控制点进行外业观测并得到观测数据；
步骤三，控制观测数据进行RINEX格式转换，并对转换后的数据进行校正；
步骤四，对所述观测数据进行控制网基线解算，得到基线解算文件和基线精度统计报
生P=I ;
步骤五，根据测区周边CORS基准站的分布状况，利用CORS基准站的精确三维坐标作为起算点进行约束平差，得到框架网点的精确坐标，再以框架网控制点作为起算点按常规作业模式进行约束平差，得到整个控制网的成果数据；
步骤六，对整个控制网的成果数据进行坐标转换；
步骤七，根据CORS大地高系统与区域似大地水准面的转换关系，利用CORS中心计算框架点高程成果，并根据框架点高程成果，采用高程拟合的方式计算其他控制点的高程数据。
[0006]进一步地,所述步骤一具体包括， 沿管道线路按点对布设，构成由四边形或大地四边形组成的带状网，点对间距离小于20km，组成点对的两点间互相通视，其间距大于300m ；
所述点对是指在控制网内选择通视条件好、易找、地质坚固、400米范围内无大功率无线电发射源、200米范围内无高压输电线的至高处作为测量用控制点，并在选定的位置埋设控制点标石。
[0007]进一步地，在控制网中选取多个均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网的具体方法为，
从控制网中选取一定数量且能均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，将框架网按单时段大于或等于2小时的时长进行观测，其他控制点的观测时间单时段大约或等于45分钟；其中，框架网中的控制点与整个控制网中的控制点的比值大于或等于10%。
[0008]进一步地，在控制网的所有控制点上安装GPS接收机，对控制网中的所有控制点进行观测的具体方法为，
控制GPS接收机对中、整平、量取天线高，采样间隔设置为5秒，卫星截止高度角设置为10度，并且将点名、点号、天线高、开机时间、观测时段记录到观测手簿里。
[0009]进一步地，对所述观测数据进行控制网基线解算，得到基线解算文件和基线精度统计报告的具体方法为，
控制网基线解算包括子网基线解算和与CORS基准站联测的基线解算，采用与GPS接收机配套的商用随机软件进行子网基线解算，与CORS基准站联测的基线因为基线长，并将RINEX格式的观测数据利用CORS中心使用GAMIT软件进行基线解算，并输出基线解文件和基线精度统计报告。
[0010]进一步地，所述步骤五中，CORS系统采用的是对应历元的国际地球参考框架。
[0011]进一步地，所述步骤六中，将整个控制网的控制点坐标转换为2000国家大地坐标系或1980西安坐标系或1954年北京坐标系。
[0012]进一步地，所述控制点标石应埋设牢固，且标石上表面不高于地表面，标石使用现场浇筑混凝土桩或者预制混凝土桩。
[0013]进一步地，在利用GPS接收机对控制点进行外业观测前，还包括步骤，检查接收机电源电缆及天线与所述GPS接收机连接无误。
[0014]进一步地，在利用GPS接收机对控制点进行外业观测期间，保持GPS接收机平稳、静止，且勿碰触所述GPS接收机的天线。
[0015]以上技术方案中，采用GPS测量型接收机直接静态观测控制点，观测完成后选取控制点周边CORS基准站，采用长基线解算软件和精密星历进行基线解算，再以CORS基准站的精确坐标进行约束平差得到CORS系统的坐标系成果，通过转换关系得到长输管道控制网坐标系的成果。充分利用了 CORS的数据资源，整合了先进的数据处理软件和工具，使得作业更加灵活方便，数据处理规范化，有效提高了数据精度，并且有效提高了工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明基于CORS的长输管道GPS控制测量方法一种实施例的工作流程图； 图2是本发明基于CORS的长输管道GPS控制测量方法另一种实施例的工作流程图。【具体实施方式】
[0017]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]CORS (连续运行卫星定位服务综合系统)是网络技术与GNSS (全球导航卫星系统)定位技术、现代大地测量、地球动力学交叉融合的产物，通过建立覆盖一定区域的一个或多个连续运行的GNSS参考站，利用计算机网络技术，实时或准时地向用户提供多样的数据，包括不同类型的GNSS观测值(载波相位、伪距等)，对流层、电离层等各种GNSS误差改正数、状态信息以及授时等其他信息，CORS的高精度基准站坐标和不间断观测数据，能够替代常规GPS控制测量联测高等级控制点的作业方式。本发明的技术方案主要是利用CORS技术应用于长输管道GPS控制测量中，应用本发明长输管道GPS控制测量不再需要联测国家高等级控制点，可以节约时间、降低成本及提高测量数据精度。
[0019]如图1所示，本发明提供的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法的步骤为:选点埋石一外业观测一数据转换一基线解算一平差计算一高程获取。
[0020]结合图2所示，本发明提供的基于CORS的长输管道GPS静态控制测量方法的具体实施步骤为:
步骤一，根据长输管道线路分布情况进行选点埋石，形成带有多个测量控制点的控制网。
[0021]根据长输管道线路分布情况进行选点，首级控制网宜沿线路按点对布设，构成由四边形或大地四边形构成的组成的带状网。点对间距离宜为8-15km，最长不应超过20km，组成点对的两点间应互相通视，其间距不应小于400m，特殊情况下不应小于300m。为了保证卫星信号的质量，点位应视野开阔，高度角15°以上范围内应无成片障碍物；点位应远离大功率无线电发射源；点位附近不应有强烈反射卫星信号接收的物体；所述点对是指在控制网内选择通视条件好、易找、地质坚固、400米范围内无大功率无线电发射源、200米范围内无高压输电线的至高处作为测量用控制点，并在选定的位置埋设控制点标石，点位地面基础稳定，宜于标石的长期保存；另外，点位交通要方便，宜于寻找和到达，并有利于其他测量手段进行扩展和联测。首级控制点应埋设混凝土桩，控制桩在埋设过程中应严格夯实标石四周的回填土，使得标石牢固，且标石上表面不高于地表面，标石使用现场浇筑混凝土桩或者预制混凝土桩。
[0022]步骤二，在控制网中选取多个均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，在控制网的所有控制点上安装GPS接收机，对控制网中的所有控制点进行外业观测并得到观测数据；
外业观测前应先了解测区周边CORS基准站的分布状况，结合控制网的分布特征，灵活进行观测调度。首先从控制网中选取数量不低于10%且能均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，将框架网按单时段不低于2小时的时长进行观测，其他控制点的观测时间单时段不低于45分钟。CORS基准站是连续不间断运行的，相当于框架网与CORS基准站进行了同步观测。
[0023]在长输管道控制网的所有控制点上安置好GPS接收机，将GPS接收机对中、整平、量取天线高，采样间隔设置为5秒，卫星截止高度角设置为10度，并且将点名、点号、天线高、开机时间、观测时段记录到观测手簿里。观测人员应严格按规定的时间进行作业，在利用GPS接收机对控制点进行外业观测前，还包括步骤:检查接收机电源电缆及天线与所述GPS接收机连接无误，确认连接无误后方可开机。观测期间防止接收机设备震动，更不得移动，要防止人员和其他物体撞到天线或阻挡卫星信号。
[0024]步骤三，控制观测数据进行RINEX格式转换，并对转换后的数据进行校正。
[0025]观测数据为GPS接收机接收卫星发出的导航电文而实时计算出的测站三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。由于不同厂商的GPS接收机记录的观测数据格式不同，因此外业观测完成后，需将观测数据转换到RINEX格式，RINEX (与接收机无关的交换格式)是一种简单、标准的文本存储类型，数据记录格式与接收机厂商和具体型号无关。然后检查RINEX格式数据的文件名、点号、接收机及天线类型、天线高及量取方式、数据质量分析报告，确认无误后才可以进行下一步计算。
[0026]步骤四，对所述观测数据进行控制网基线解算，得到基线解算文件和基线精度统计报告。
[0027]优选地，控制网基线解算分为两级，子网基线解算和与CORS基准站联测的基线解算。子网基线解算可采用GPS接收机配套的商用随机软件进行；与CORS基准站联测的基线因为基线长，需采用高精度数据处理软件GAMIT进行解算。将检查好的RINEX数据和观测信息记录表格提交给当地CORS中心，CORS中心使用GAMIT软件进行基线解算，并提供基线解文件和基线精度统计报告。
[0028]步骤五，根据测区周边CORS基准站的分布状况，利用CORS基准站的精确三维坐标作为起算点进行约束平差，得到框架网点的精确坐标，再以框架网控制点作为起算点按常规作业模式进行约束平差，得到整个控制网的成果数据。
[0029]平差计算是在GAMIT基线解算完成后进行的，目的是处理好GPS观测过程中存在的误差问题。平差计算是，在当地CORS系统采用的对应历元的国际地球参考框架(ITRFYY)下，利用CORS基准站的精确三维坐标作为起算点进行约束平差，得到框架网控制点的精确坐标，再以框架网点作为起算点按常规作业模式进行约束平差，得到整个控制网的成果。CORS中心采用专业平差软件如武汉大学Powernet、科傻平差软件CpsaGPS、同济大学TGPPS等软件进行平差，平差计算完成后提供三维约束平差报告及各项精度统计报告。
[0030]步骤六，对整个控制网的成果数据进行坐标转换。
[0031]CORS系统建立了覆盖辖区范围的高精度三维坐标框架体系，确定了 CORS采用的国际地球参考框架与1980西安坐标系、1954年北京坐标系及地方坐标系的转换关系。利用CORS基准站平差计算得到的控制网中的控制点坐标不能直接使用，必须转换到2000国家大地坐标系、1980西安坐标系、1954年北京坐标系或地方坐标系才能得到应用，转换结果与国家等级控制点成果一致，达到较高的转换精度。
[0032]步骤七，根据CORS大地高系统与区域似大地水准面的转换关系，利用CORS中心计算框架点高程成果，并根据框架点高程成果，采用高程拟合的方式计算其他控制点的高程数据。
[0033]以上所述的本发明的实施例充分利用了 CORS的数据资源，整合了先进的数据处理软件和工具，使得作业更加灵活方便，数据处理规范化，成果质量可靠，数据精确，并且提高了工作效率。[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一，根据长输管道线路分布情况进行选点埋石，形成带有多个测量控制点的控制网； 步骤二，在控制网中选取多个均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，在控制网的所有控制点上安装GPS接收机，对控制网中的所有控制点进行外业观测并得到观测数据； 步骤三，控制观测数据进行RINEX格式转换，并对转换后的数据进行校正； 步骤四，对所述观测数据进行控制网基线解算，得到基线解算文件和基线精度统计报生P=I ; 步骤五，根据测区周边CORS基准站的分布状况，利用CORS基准站的精确三维坐标作为起算点进行约束平差，得到框架网点的精确坐标，再以框架网内控制点作为起算点按常规作业模式进行约束平差，得到整个控制网的成果数据； 步骤六，对整个控制网的成果数据进行坐标转换； 步骤七，根据CORS大地高系统与区域似大地水准面的转换关系，利用CORS中心计算框架点高程成果，并根据框架点高程成果，采用高程拟合的方式计算其他控制点的高程数据。
2.根据权利要求1所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:所述步骤一具体包括， 沿管道线路按点对布设，构成由四边形或大地四边形组成的带状网，点对间距离小于20km，组成点对的两点间互相通视，其间距大于300m ； 所述点对是指在控制网内选择通视条件好、易找、地质坚固、400米范围内无大功率无线电发射源、200米范围内无高压输电线的至高处作为测量用控制点，并在选定的位置埋设控制点标石。
3.根据权利要求2所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:在控制网中选取多个均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网的具体方法为， 从控制网中选取一定数量且能均匀完整控制整个网型的控制点建立框架网，将框架网按单时段大于或等于2小时的时长进行观测，其他控制点的观测时间单时段大约或等于45分钟；其中，框架网中的控制点与整个控制网中的控制点的比值大于或等于10%。
4.根据权利要求3所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:在控制网的所有控制点上安装GPS接收机，对控制网中的所有控制点进行观测的具体方法为， 控制GPS接收机对中、整平、量取天线高，采样间隔设置为5秒，卫星截止高度角设置为10度，并且将点名、点号、天线高、开机时间、观测时段记录到观测手簿里。
5.根据权利要求4所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:对所述观测数据进行控制网基线解算，得到基线解算文件和基线精度统计报告的具体方法为， 控制网基线解算包括子网基线解算和与CORS基准站联测的基线解算，采用与GPS接收机配套的商用随机软件进行子网基线解算，与CORS基准站联测的基线因为基线长，并将RINEX格式的观测数据利用CORS中心使用GAMIT软件进行基线解算，并输出基线解文件和基线精度统计报告。
6.根据权利要求5所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:所述步骤五中，CORS系统采用的是对应历元的国际地球参考框架。
7.根据权利要求6所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:所述步骤六中，将整个控制网的控制点坐标转换为2000国家大地坐标系或1980西安坐标系或1954年北京坐标系。
8.根据权利要求2所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:所述控制点标石应埋设牢固，且标石上表面不高于地表面，标石使用现场浇筑混凝土桩或者预制混凝土桩。
9.根据权利要求1所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:在利用GPS接收机对控制点进行外业观测前，还包括步骤，检查接收机电源电缆及天线与所述GPS接收机连接无误。
10.根据权利要求1所述的基于CORS的长输管道GPS控制测量方法，其特征在于:在利用GPS接收机对控制点进行外业观测期间，保持GPS接收机平稳、静止，且勿碰触所述GPS接收机的 天线。
【文档编号】G01S19/14GK103885069SQ201410144193
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】王革, 于桂章, 林其明, 李建辉 申请人:广东省天然气管网有限公司, 深圳四维集思技术服务有限公司