东南大学学报（
自然科学版）
JOUＲNALOFSOUTHEASTUNIVEＲSITY（NaturalScienceEdition）
Vol．43Sup（II）Nov．2013
doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2013．S2．031
基于COＲS技术的林区公路测量及实例分析
黎
曦
1
胡伍生
2
孙洪飞
2
（1江西环境工程职业学院，赣州341000）
2
（东南大学交通学院，南京210096）
摘要：为改善常规方法及实时动态差分法（ＲTK）在林区公路测量时的效率和精度，通过实例对
连续运行卫星定位服务综合系统（COＲS）在林区测量中的应用进行了分析．将COＲS技术分别与全站仪中桩放样的平面坐标和水准点联测方式中桩高程进行对比，并对COＲS测量的内符合
COＲS网络放样与全站仪放样相比，精度做出统计．实验结果表明，平面坐标的最大差值ΔX和ΔY分别为0．021和0．015m；与水准点联测平差的高程相比，大部分在±0．015m左右；COＲS
X方向为±0．9cm，Y方向为±0．9cm，H方向为系统在网内、网外内符合精度无明显差别，±1．8cm．工程实践表明，COＲS测量与传统方法相比较，具有更高的工作效率，且其测量结果整
体精度是均匀、独立的，具有较好的工程实用价值．关键词：林区公路；公路测量；连续运行卫星定位服务综合系统（COＲS）；实时动态差分法测量
0360-05中图分类号：S771．1文献标志码：A文章编号：1001－0505（2013）S2-
ForesthighwaysurveyandempiricalanalysisbasedonCOＲS
LiXi1
HuWusheng2
SunHongfei2
（1JiangxiEnvironmentalEngineeringVocationalCollege，Ganzhou341000，China）
（2SchoolofTransportation，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China）
Abstract：Inordertoimprovetheefficiencyandaccuracyofthegeneralmeasuringmethodandthe
real-timekinematic（ＲTK）methodinforesthighwaysurvey，theapplicationofthecontinuousopera-tionalreferencesystem（COＲS）inforesthighwaysurveyisanalyzed．TheCOＲStechnologyiscom-paredwiththemiddlestakeloftingwithtotalstationandleveling-networkadjustment，respectively，
inplanecoordinatesandheightofthemiddlemodulus．Andthenthestatisticsofinternalaccordac-curacyinCOＲSmeasurementsisanalyzed．Theresultsillustratethatcomparedwiththetotalstationlofting，theCOＲSnetworkloftinghasthemaximumcoordinatedifferenceswithΔXandΔYof0．021and0．015m，respectively．Thedeviationofheightbetweentheleveling-networkadjustment
andtheCOＲSismostlyabout±0．015m．TheinternalandexternalfittingprecisionsoftheCOＲShavenoobviousdifference，whichare±0．9cmintheXdirection，±0．9cmintheYdirectionand±1．8cmintheHdirection，respectively．Engineeringpracticeindicatesthatcomparedwiththetraditionalsurveymethods，theCOＲSisofsomepracticalengineeringvalue，whichhashigherefficiencyandtheoverallaccuracyofthemeasurementresultsisuniformandindependent．
Keywords：foresthighway；highwaysurvey；continuousoperationalreferencesystem（COＲS）；
real-timekinematicsurvey林区公路是解决林区运送木材、森林防火、森林经营和管护等交通运输活动的重要生活、生产基
础设施，对林区经济发展、动植物保护、森林观光旅
游、新农村建设都有着直接的促进作用．林区公路
08-20．作者简介：黎曦（1971—），lixi_1971@126．com．收稿日期：2013-男，硕士，副教授，
基金项目：江西省科技支撑计划资助项目（20132BBF60082）．
．东南大学学报：自然科学版，2013，43（S2）：360-364．引文格式：黎曦，胡伍生，孙洪飞．基于COＲS技术的林区公路测量及实例分析［J］
［doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2013．S2．031］
增刊（II）黎曦，等：基于COＲS技术的林区公路测量及实例分析361
测量是一种受地形、植被地物限制影响较大的特殊
线路测量，通常由较多的圆曲线、复曲线、回头曲线和直线所组成
［1］
然后就考站网相关数据处理软件对数据进行处理，
［6］
可以向COＲS用户提供不同类型的数据服务．在COＲS网络的覆盖范围内，在野外作业时，不需要布设控制网，也不必加密图根点，用户只需一台GNSS流动站接收机，就可进行不同精度级数的准实时、实时的快速定位、事后定位或导航定位，全天候的支持各种类型的GNSS测量、定位、变形监测
［7］
和放样作业．目前我国很多省市包括江西省全已经建立了COＲS系统，网络ＲTK已经得到省，
了较广泛应用，这就使得基于COＲS的林区道路
［9］
且精度更高．测量变得更简捷，
本文使用江西COＲS，采用网络ＲTK技术来进行林区公路的测图，可直接获取点位坐标信息：
［8］
．
当前，进行林区公路测量的主要方法是全站仪
［2］
测量．由于受作业条件的限制（线路长，附近已测量或放样一个点位，往往需要移动知点少等），
花杆和棱镜甚至于搬站，并且需要2～3人操作，此外还要求相邻点间通视良好，而林区数目较多，视线容易受阻，这样就造成了测量误差的累积和工程
［1，3］
．因此，工作量的加大，作业效率较低为了克服
林区公路工程中通视条件差、高程变化大等缺陷，
以全面提高林区公路测设质量，就需要采用新的技术手段进行工程的实施．
GPS技术在林区公路勘测的应用主近几年，
要采用实时动态（ＲTK）作业模式进行控制点加密、数字化测图数据采集、施工放样、纵横断面测量［4］
等．ＲTK具有观测时间短、精度高、无须通视等ＲTK进行平较之常规方法放样，使用GPS-优点，
面定位放样简单方便、快捷可靠，可极大地提高工作效率．但常规ＲTK测量利用临时的单个参考站向流动站发送差分信息，一旦参考站发生错误或者出现故障，流动站的点位精度就得不到保障，因此其可靠性受质疑．而且常规ＲTK测量的流动站点位精度随着参考站与流动站距离的增加而显著降低．这种作业模式的服务范围一般不超过10km［5］．
COＲS网络ＲTK技术则突破了常规ＲTK中流动站和参考站间距离的限制，增大了流动站与参
［6］
考站的作业距离．用户作业范围可由最多20km扩大到50～70km，甚至更远，而且在其覆盖范围
仅需一台加对中杆的接收机和GPS手簿在需要测
的碎部点上，在手簿上输入天线高等信息，开机连接COＲS网，初始化并得到固定解后开始记录数据，每个点的观测历元数不少于20个，最后取每次测量的平均值数作为最终成果．按此方法，把测区内的特征点点位测定后返回室内或在野外，由专业测图软件输出所要求的地形图．在有些高大树林覆
没有网络及卫星信号覆盖或信盖或偏僻的山谷中，
可先在信号稳定的开阔处，用号不稳定的情况下，
ＲTK测设出图根点，再用全站仪测量需要的碎部点
［9-11］
．
COＲS具体的外业操作主要由3个大步骤：一是利用3个以上的已知点，进行坐标转换；二是用Modem连接、协议、联网手簿建立对改正数类型、
IP地址、类型、用户名称、密码、虚拟网电台等进行设置；三是将蓝牙手机电话建立手薄到网络的拔号连接．完成这3步操作即可进行点测量或放样工作
［10-12］
内，观测数据精度均匀，能够实现测绘系统和定位
便于测量成果的系统转换和事后多用精度的统一，
途处理．在COＲS网络下测图，从真正意义上改变“先控制后碎部”了传统的的测图模式．
．
2COＲS在林区公路测量中的做法
1COＲS工作流程
林区公路的测量包括线路控制测量、带状地形
图的测绘、纵横断面测绘、施工放样、竣工测量等，
［1］
是一种特殊地区的线路测量．COＲS系统应用了
具有观测时间短，测站最先进的多基站ＲTK算法，
连续运行参考站（continuouslyoperatingrefer-encestations，COＲS）是一个由若干个固定的连续运营的GNSS参考站通过计算机和一些可靠的通
信手段来实现信息数据的实时交换的网络系统，它由参考站网、数据处理中心、数据通信链路（专用通讯网或Internet）和用户部分组成．每个参考站点都至少有一个信号接收器和通信用的天线以及电源，与数据处理中心通过网络进行连接，将原始采集数据返回到数据处理中心，数据处理中心利用参
间无须通视等优点．而且COＲS使用的便利性使
得单机单人即可进行林区测量的实施，可大幅度提高工作效率并节省大量的人力物力2．1
林区公路控制测量
［13-14］
．
为便于后期施工测量和满足地形图测绘精度需求，林区公路工程首先需要布设测量控制点来进行控制测量．由于公路多为线状工程，进行常规的布设控制具有很大的难度，而使用COＲS网络，在
362东南大学学报（自然科学版）第43卷
选定的控制点上，单人单机就可以实施测量．利用COＲS又可进行动态方式和静态方式的测量［15-16］．静态方式主要用于精度要求较高的工程或工程点（如大型桥梁等），动态方式主要用于精度要求不高的一般工程（如本文提及的林区公路测量）．静态方式可获得平面≤5mm，高程≤10mm精度的
高程5cm左成果；动态方式可获得平面2～3cm，
右精度的成果．
林区公路工程具体实施时，卫星信号或GPＲS/CDMA信号常常不是很好，利用COＲS的网络ＲTK采集控制点的精确坐标，需使用双频GNSS接收机［9-10］．
2．2林区公路地形测量
林区公路选线和设计通常需要大比例尺的带状地形图，在沿线每个碎部点上采集坐标数据，利用COＲS进行网络ＲTK测图，不再像常规方法需
［9-10］
．根据地物地貌的类型，要点间通视选择记录
数个历元数据，输入特征码，手簿显示固定解时，保存记录为碎部点坐标，由成图软件编辑成图．在高大林木覆盖或较深的山谷中，则依据控制点或采用COＲS的网络ＲTK功能测设临时控制点，用常规仪器测量碎部点．
2．3林区公路中线测设及施工测量
采用基于COＲS的网络ＲTK技术，可使林区公路中线测设和施工测量很方便．先将公路中桩点或放样点坐标输入GPS手簿中，后在待放点附近架设仪器并通过GPＲS/CDMA与数据处理中心连接，进行初始化并得到ＲTK固定解，再根据手簿指示，将对中杆移至要测设的点位．
采用COＲS方式测设，每个点测量都是独立完成的，精度一致，误差没有传递和积累．对于局部无卫星信号或数据通信信号未覆盖区域，则采用常
［17］
规方法测设．2．4林区公路纵、横断面测量由于带状地形碎部点数据是通过COＲS网络ＲTK采集的，所以当设计确定公路中线后，可根据采集的中线桩点坐标通过绘图软件便可绘出纵、横面图．每隔一定的距离就要测一横断面，这是一项工作量非常巨大的工作，以前常用经纬仪、水准仪及全站仪进行测量，工作效率太低．采用COＲS进
与传统方法相比，在精度、经济、实用等方行测量，
［4-5，18］
．面都有明显的优势
项目，项目按四级公路的技术标准设计，全长27．6
km，测区为大型国有林场，山高林密，林道为年久土路，现需重新规划和建设，改善行车及森林防火
同时带动林区经济发展和旅游开发．条件，3．2
测量仪器
JXCOＲS网络ＲTK，主要设备为TOPCONHip-
erGb接收机，FC系列手簿，有蓝牙功能的NOKIA
DS3水准仪1台等．手机；NIKON全站仪（2″）1台，3．3
林道中线测设
根据公路现状，内业解算出公路中线桩号和中
桩坐标，每隔20m解算一个中桩，在地形变坡处、公路交叉口、曲线主点、土质变化不良地段进行加桩．用COＲS放样功能将中桩及加桩放于实地．3．4林道纵断面测量
公路中线确定后，根据COＲS采集的中线桩点坐标，通过绘图软件绘制出公路纵横断面图．3．5
施工控制点测量
在公路交叉口施工范围外5～10m各选择4个施工控制点，用三脚架固定方式独立测量两测回取平均值．
3．6观测数据分析
观测完成后对观测数据进行了以下对比．
1）COＲS所放样中桩实地用全站仪观测进行对比．将林区公路部分路段300m的中桩COＲS所测值再用全站仪测量，坐标差值Y最大值为0．015X最大值为0．021m，m，点位误差最大值出现在K0+140处，点位最大误差为0．026m．结果见表1．2）COＲS所测中桩高程与水准点联测平差高程进行对比．将林区公路部分路段300m中桩的COＲS直接所测高程再经水准点联测平差后相比较，高程最大差值在K3+157处，最大值为0．033m．结果如表2所示．
3）COＲS测量内符合精度统计．内符合精度统计采用测量值与组内平均值比较的方法，即计算再与每个观测值计算较每组观测数据的平均值，
Y，H方向的内符合精差，从而计算出测量值在X，度，结果见表3．
由表1、表2可以看出，基于COＲS的网络ＲTK放样成果与全站仪的放样成果相差不大，与水准点联测平差后的高差也相差不大，大部分为毫米级，其余差值为厘米级．平面成果中最大差值为26mm，高程成果中最大差值为33mm，满足公路工程施工的放样要求．从表3可以看出COＲS林区公路测量点位精度没有随距离的变化发生变化，COＲS系统在网内、X网外内符合精度无明显差别，
3
3．1
实例分析
工程概况
本文采用的实例项目是江西某林区公路工程
增刊（II）黎曦，等：基于COＲS技术的林区公路测量及实例分析
表1
全站仪与COＲS中桩放样对比表
Y（全站仪）/m345960．117345978．157345996．673345999．397346015．740346027．963346035．224346055．003346074．961346086．606346094．973346112．479346114．952346134．943346154．957346174．954346194．939346214．939346234．929346254．929
X（全站仪）/m2879104．2742879095．6242879088．0952879087．1372879082．0692879079．0812879077．6072879074．7062879073．3722879073．3642879073．5532879073．9052879073．9532879074．3672879074．7762879075．2202879075．7212879076．0502879076．4642879076．874
Y/m0．0010．0080．0020．005－0．011－0．006－0．004－0．008－0．004－0．0120．0150．001－0．003－0．0080．0100．0120．0070．0050．0050．008
363
桩号K3+000K3+020K3+040K3+042K3+060K3+072K3+080K3+100K3+120K3+131K3+140K3+157K3+160K3+180K3+200K3+220K3+240K3+260K3+280K3+300
Y（COＲS）/m345960．116345978．149345996．671345999．392346015．751346027．969346035．228346055．011346074．965346086．618346094．958346112．478346114．955346134．951346154．947346174．942346194．932346214．934346234．924346254．921
X（COＲS）/m2879104．2732879095．6172879088．0962879087．1342879082．0752879079．0782879077．6052879074．6992879073．3862879073．3582879073．5322879073．9012879073．9502879074．3582879074．7872879075．2052879075．7242879076．0412879076．4572879076．879
X/m0．0010．007－0．0010．003－0．0060．0030．0020．007－0．0140．0060．0210．0040．0030．009－0．0110．015－0．0030．0090．007－0．005
表2
桩号
K3+000K3+020K3+040K3+042K3+060K3+072K3+080K3+100K3+120K3+131K3+140K3+157K3+160K3+180K3+200K3+220K3+240K3+260K3+280K3+300
COＲS中桩高程与水准联测平差高程相比较
H（COＲS）/m181．338182．889183．333183．263185．174186．104187．057188．955190．829191．961192．689194．648194．578196．493198．453201．232204．175207．274210．759213．520
H（水准）/m181．356182．875183．354183．275185．190186．119187．073188．931190．843191．987192．713194．615194．591196．474198．446201．235204．163207．253210．735213．543
H/m－0．0180．014－0．021－0．012－0．016－0．015－0．016－0．0240．014－0．0260．0240．033－0．0130．0190．007－0．0030．0120．0210．024－0．021
d的工期，其中仅砍伐影响线路通视的林木就要占据1/3～1/2的工作量．而使用COＲS，一人一机，
2人12d工期即可完成．仅需2个工序，
4结论
1）在林区完成公路测量，COＲS与传统测量工作效率高，效果更加显著，是常规测量方相比较，
但必须保证测区COＲS网络覆盖及法的4倍以上，
无线网络与移动用户通讯畅通．
2）相比与常规测量方法的误差累积，COＲS林区公路测量结果整体精度均匀、独立．
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表3
取值最大值最小值平均值
MX1．70．30．9
COＲS测量内符合精度统计表
网外20km以内
MXMYMH2．40．41．0
2．60．30．8
3．20．91．9
cm
网内
MYMH2．40．41．1
3．30．61．5
网外20km以外MXMYMH1．80．40．8
2．53．40．31．30．91．9
Y方向为±0．9cm，H方向为方向为±0．9cm，
±1．8cm．而在效率方面，根据经验要在同一等级的精度要求，常规测量方法下，完成这样近30km
20的林区公路测量，需要5个工序，至少需要6人，
364
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