CORS 网测量技术在桩基及风电项目施工中的应用

郑洪刚

（天津港航工程有限公司，天津 300457）

近几年随着数字通讯技术及全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS） 技术的迅猛发展，建立在多基站网络GNSS 技术基础上的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Refe re nce System，CORS） 已经得到广泛的应用及发展。在实际工作中通过使用CORS 系统测量技术，很好地解决了GNSS 在使用中设站困难、远距离无法接收基站信号、信号差、精度低及GNSS 使用中自设站耗时、费力、费用高等问题。鉴于目前海上风电项目以及施工范围较大的项目作业时自设GNSS 基准站困难或者无法设立的情况，本文根据青岛港前湾港区泛亚码头工程及华能山东海上风电工程的实际工程经验，通过对不同的测量作业模式测得的坐标数据进行对比分析，验证了CORS 系统测量技术的稳定性及可靠性，为后续类似项目施工提供参考。

1 CORS 系统的概念

CORS 系统建立在连续运行的GNSS 参考站、数据链通信等技术平台之上，它将高新科技的GNSS 定位技术、数据链通信技术、地理信息技术和软件开发技术完美结合在一起。可以为不同作业场景、不同精度要求、不同品牌测量仪器的用户提供相同的、不间断的、实时的、各种精度的测量数据服务。根据系统功能的要求，系统硬件主要由参考站、数据中心、用户等几部分组成。

2 CORS 系统的优势

相对于传统的自设站GNSS 测量技术，CORS系统测量技术具有很多无法替代的优势，主要体现在以下几方面。

1） 覆盖范围更广。相对于自设基准站的GNSS测量技术十几千米的最大覆盖范围，CORS 系统覆盖范围可以说大得多，目前多个省市自治区都有自建的CORS 系统，可覆盖省内任何区域范围。

2） 信号更加稳定。CORS 系统采用可靠的数据链通信方式，依托于现在5G 网络等技术的发展，在实际应用中，尤其是施工环境复杂地区、海上施工地区等，CORS 系统信号更加稳定可靠。

3） 可以野外单机作业。CORS 系统采用连续运行的基准站，用户注册账号后，可以直接接入系统网络使用，使用方便、资金投入少。

4） 拥有完善的数据监控系统。可有效消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性[1]。

5） CORS 系统以连续运行的GNSS 参考站为结构基础，全天不间断地采集空间卫星信息，再通过CORS 系统软件对电离层、对流层等一系列误差进行系统综合误差改正，建立覆盖整个CORS 系统网区域的精确差分信息解算模型，提高了作业区域的精度一致性，降低了系统误差，长距离作业时CORS 系统与自设基站比较而言精度更高更有保证。

3 CORS 系统在施工中的精度分析

为了验证CORS 系统在实际工程施工中的精度及稳定性，在青岛港前湾港区泛亚码头工程中，选择堆场部分PHC 管桩沉桩测量工作为本次分析研究的对象。本工程要求沉桩完成后对PHC 桩逐根进行桩位偏差测量，桩位偏差不大于50 mm。

3.1 仪器配备

根据本次工程实际施工需求及对CORS 系统精度、稳定性研究分析的需要，共配备2 台型号为中海达IRTK2 的GNSS，仪器使用前均已通过测量仪器计量检定中心检定合格。

3.2 控制测量

根据本次对比研究分析需要，控制测量采用不同作业方式进行，但使用的仪器、控制点数量、采集历元数、采集时间段完全一致，避免其他因素影响测量结果。

1） 流动站数据采集：根据本工程甲方提供的控制点成果表，采用自设GNSS 基准站测量方式和CORS 系统测量方式建立两个项目测量作业文件，分别对控制点采用快速静态测量方法采集原始坐标数据。数据采集时使用强制对中装置对中后，每个控制点上采集300 个历元数据，得到相应点位的原始坐标。

2） 参数计算：流动站采集原始坐标完成后，经GNSS 仪器随机软件进行坐标转换参数计算。转换方式选择四参数+高程平面拟合。解算结果应符合CH/T 2018-2019《全球定位系统实时动态测量（RTK） 技术规范》中各控制点位的残差值均小于20 mm、高程残差值均小于30 mm 的要求，如有超限应重新进行补测。

3.3 CORS 系统测量数据统计及精度分析

据本次CORS 系统精度稳定性对比分析需要，在本工程施工区不同位置选取具有代表性的15 根桩，待沉桩完成之后，采用不同测量作业方式对其桩心位置偏差进行测量，并且将坐标数据进行对比分析。

数据采集时，采用和桩等直径的盖板覆盖到桩顶上，并事先在盖板圆心位置做好标记。采用强制对中装置将GNSS 接收机放置到圆心位置，使用不同作业方式对该桩心位置进行坐标数据采集，每点采集30 个历元数。将两种作业方式测得的坐标进行统计，结果见表1。

表1 桩位偏差数据对比统计表

经过对该项目15 根桩位坐标进行测量，对比后发现两种测量作业模式下X 坐标（东坐标） 最大差值25 mm，Y 坐标（北坐标） 最大差值26 mm，最大坐标向量28 mm。对较差值进行统计分析，见表2，坐标向量变化置信区间在27 mm 以内为87%，极大值为28 mm，完全满足施工50 mm 限差的要求。由此可见CORS 系统作业模式所测得的数据精度、稳定性完全能够满足施工需求，数据质量可靠，在后续类似项目施工中完全可以替代GNSS自设基准站作业模式。

表2 桩位偏差对比精度分析表

4 CORS 系统在风电项目中的应用

目前在海上风电项目建设中，施工测量定位一直是个技术难题，根据海上风电项目施工的特点，施工区域一般距岸较远，区域内无可架设GNSS 基准站的地方，而如果将GNSS 基准站架设在岸边，伴随着误差的空间相关性随自设基准站和移动站距离的增加而逐渐失去线性，在较长距离下经过差分处理后发送给流动站的数据仍然有很大的观测误差，从而导致定位精度降低而无法满足施工需求。为此在施工测量定位中大部分使用国外RTX 测量技术，该技术费用较高、精度较低、信号差，首次开机使用时最少需要等待30 min 收敛信号时间，且使用中不能间断、遮挡和受电磁干扰，否则需要重新收敛信号，大大制约了施工速度和船机利用率。近几年伴随无线网络超远距离传输技术的发展，及海上网络信号塔的建设，CORS 网测量技术的应用得到了快速发展，可以很好地解决这些问题，大大减少了施工中因定位问题而等待的时间，同时也提高了定位精度。

为了验证CORS 系统在上海风电项目中的可使用性，选择华能山东半岛南海上风电项目作为实验项目，该项目位于山东省海阳市南部海域，场区中心点距离海岸约为30 km，场址东北—西南向长约为16 km，西南—东北向宽约为2.7 km。施工中采用无线网络超远距离传输技术设备，将网络覆盖到施工区域内，施工中采用RTX，CORS 系统不同测量方式，以三点共圆的原理为基础，分别测量出基础施工中30 根大直径钢管桩的直径，并对直径偏差进行分析，见表3。

对比发现，使用CORS 系统测出的结果基本和实际桩径相符，精度优于RTX 测量方式测出的桩径结果，且在使用中无需等待，开机联网即用，大大缩短了测量定位所耗费的时间。由此可见，CORS 系统作业模式所测得的数据精度、稳定性完全能够满足海上风电项目的施工需求，且数据质量可靠、稳定，完全可替代RTX、自设基准站等传统作业模式。

5 结束语

经过对两个工程项目真实测量数据的分析对比，可以看出CORS 系统在施工测量中具有较高的精度和稳定性，完全可以替代自设基准站、RTX 等传统测量作业模式，尤其是在海上风电项目中，CORS 系统定位速度快、精度高的特性很好地满足了海上风电项目的施工需求。同时也为后续将CORS 系统引入船载打桩定位系统，以适应更复杂的风电基础（如高桩承台基础、导管架基础等） 提供了有效的理论支撑[2]。