CORS测量技术在浙江省沿海重点区域海洋灾害风险评估中的应用

2011年 第1期海洋开发与管理23

CORS测量技术在浙江省沿海重点区域

海洋灾害风险评估中的应用*

茅克勤1,车助镁1,于 淼2

(1 浙江省海洋监测预报中心 杭州 310007;2 国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012)

摘 要:CORS是应用卫星定位技术、计算机网络技术和数字通信技术等高新科技多方位的网络RTK体系。ZJCORS已经开通试运行,并可以申请试用。在开展浙江省沿海重点区域海洋灾害风险评估研究建立台风风暴潮漫滩数值模型的过程中,浙江CORS为测量海堤、闸门和高程内插点等关键地理信息发挥了重要作用,使测量精度达到10cm以上,极大地提升了作业精度,缩短了作业时间,减少了测量成本。

关 键 词:连续运行参考站系统;浙江省连续运行卫星定位服务系统;测量;海洋灾害;精度

连续运行参考站系统(CORS)可以定义为一个或若干个固定、连续运行的GPS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/ WAN)技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距)、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS 服务项目的系统[1-2]。

该系统是基于卫星定位技术和网络通信技术的地区性连续运行卫星定位导航系统,其组织结构分为基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统和用户应用系统5个部分,各个基准站与监控中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络[3],可满足城市基础测绘、国土规划、土地管理、工程建设、形变监测、交通监控、港口管理、紧急救援及公共安全等方面对定位导航服务的需要。与传统的GPS作业相比,连续运行参考站具有作用范围广、精度高和野外单机作业等众多优点。

浙江省连续运行卫星定位服务系统(ZJ-CORS)是建立 数字浙江 、优化测绘基准的基础设施。目前已经基本建设完成,处于试运行期。ZJCORS分省级和地市级两级系统,由浙江省测绘局统一领导、规划和指导进行建设,在省级CORS系统的基础上,由各地级市根据自身情况建设市级CORS系统。省级CORS系统采用天宝(Trim ble)公司的VRS技术,由15个永久性连续运行GNSS基准站和1个系统数据中心组成。项目于2006年5月正式启动, 2008年10月建成并投入试运行。实时定位设计精度为水平方向小于3cm,高程方向小于5cm[4-5]。

1 项目概况及测量意义

随着浙江省社会经济的快速发展,海洋开发活动的日趋频繁和在空间上的不断拓展,沿海地区经济尤其是乡镇工业经济的高速发展,风暴潮、海浪等海洋灾害造成的直接经济损失也逐渐增大。尤其是20世纪90年代以来,仅风暴潮灾害造成的年经济损失已达数十亿元,甚至上百亿元。浙江省每3~5年即会遭受一次特大风暴潮灾害,尤其是9417号、9711号、0216号和0414号等特大风暴潮灾,造成大量人员伤亡和严重的经济损失。2006年0608号 桑美 超强台风又重创浙江省南部地区,造成大量人

*基金项目:海洋公益性行业科研专项:浙江省沿海重点区域海洋灾害风险评估与应急响应技术研究(200705004)

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海洋开发与管理2011年

员伤亡和财产损失。

虽然目前常规海洋灾害预报预警系统在防灾减灾方面发挥了很大的作用,但仍然存在许多不足,为了更好地为浙江省海洋灾害防灾减灾服务,浙江省海洋监测预报中心牵头开展了浙江省沿海重点区域海洋灾害风险评估研究。该研究总体目标是在GIS 的支持下,利用现有的技术,在温州市区和台州市区沿海建立高分辨率、高精度的、考虑近岸海浪影响的风暴潮漫滩数值预报模式。将沿海地区的基础地理、社会经济数据、海洋灾害空间数据与风暴潮漫滩,组成重点区域海洋灾害评估系统[6]。

该研究过程中的一个重要环节就是建立覆盖温州市区和台州市区(以下简称温台市区)的精细化的台风风暴潮漫滩数值模型。在具体建模过程中需要有温台市区的大比例尺(1 1万以上)DEM 数据,海堤位置信息,闸门位置信息。此外,由于现有最新的1 1万DEM 数据更新时间在2006年左右,因此需要外业测量高程点对部分DEM 数据进行校正,即需要测量高程内插点。

因此,测量意义就是要通过外业测量温州、台州海洋及江口沿岸地区的堤防高程、沿海水深、闸门信息,为测算温州、台州地区风暴潮漫滩淹没面积,建立覆盖温台市区的台风风暴潮漫滩淹没模型提供准确的基础地理数据。

2 测量实施

2 1 测点布设

所测点分布于温州市区(沿海及沿瓯江附近区域,包括部分乐清湾南部区域)、台州市区(沿海及沿椒江区域,包括黄岩永宁江附近区域)。

海堤测量测取周围海堤近似最低点高程及水平坐标;闸门测量测取区域内所有大中型闸门高程及水平坐标,内插高程点概据区域地形图要求两点间间隔在2~3km 左右,原则上选取远离山体3km 以上、远离水系1km 以上的位置布设。

2 2 精度要求及仪器选取

根据浙江省沿海重点区域海洋灾害风险评

估技术指标要求,所建立的风暴潮数值模式对风暴潮过程模拟的最大绝对误差不大于20cm 。

在项目实施初期由于ZJCORS 站点并未进入试运行期,采用NAVCOM SF2040G 进行测量。该仪器最大特点是星站差分,并有测量迅速、无需架设基站等特点,其设计精度可以达到0 200m 。但在具体作业时,有效卫星数一般在8~10颗,单点工作时间20~30min,受周围遮挡物或天气影响,实际所测精度往往达不到0 200m 。然而在ZJCORS 没有建成运行前不失为高精度、高效率测取目标点位信息的最有效手段。

2009年以后,采用T rimble R8连接ZJ -CORS 进行测量,大大提升了测量精度,并缩短了单点作业时间。作业时,有效卫星数一般在10~18颗,单点工作时间2~5min 。在足以保证精度的前提下,还可以进行连续地形测量,压缩了作业员架设脚架、等待差分的时间。

3 C ORS 测量精度探讨

在对闸门、海堤以及高程内插等要素的测取过程中,我们主要关注所测点的高程精度。在此,对NAV COM SF2040G 星站在温州内陆高程测量结果(表1)、T rimble R8连接ZJCORS 在台州内陆高程测量结果(表2)以及T rimble R8连接ZJCORS 在台州大陈岛附近海面上高程测量结果(表3)等3种不同情况所得的精度进行对比,以探讨ZJCORS 相对于其他高精度测量方式的精度优势,以及ZJCORS 在实际测量中海陆等不同地域对精度的影响情况。

表1 NAVCOM SF2040G 星站在温州

内陆高程测量结果

点名W GS 84高程/m

高程精度/m NAV117 13120 550NAV218 01560 420NAV318 22410 260NAV418 65870 460NAV518 32030 400NAV618 03440 400NAV720 49050 410