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CORS系統是定位技術與網絡(Internet)以及現代大地測量、地球動力學交叉發展繼而融合的產物,是一種可以提供動態連續的空間坐標參考框架、實時移動定位以及地球動力學關鍵參數等信息的綜合信息系統。它是在常規GPS實時差分技術的基礎之上建立起來的。
1.1常規GPS實時差分原理
其基本原理:基準站通過通訊數據鏈實時將它對太空中GPS衛星的載波觀測量以及基準站的坐標信息一起傳送給用戶站。用戶站實時接收GPS衛星和基準站一同發送來的載波相位,把這些同時觀測所得的載波相位觀測值組成相位差分觀測值,并用相應軟件進行實時處理,能達到厘米精度。
1.2建立CORS系統的必要性和意義
1)CORS系統的建立,一方面可以對災害進行實時快速預報,另一方面可以對在建或運營工程進行長期有效的變形監測;2)CORS系統的建立可以在保證測繪精度的情況下降低測繪人員的勞動強度,進而降低測繪成本;3)CORS系統將是數字城市不可或缺的重要組成部分,利用它可以建立起城市中各種各類基礎設施的坐標參考框架,從而實現我國城市真正的數字化。
1.3CORS系統的基本原理
CORS系統基本的工作原理:全球定位系統(GPS)定位技術,在一定的地域范圍(1個城市、1個地區或1個國家),根據實際需求并按一定的距離建設的、常年不間斷運行的1個或多個固定GPS參考站,通過現代計算機、數據傳輸通信和Internet技術組成的融合網絡,先由數據中心從參考站實時不間斷地采集數據,利用參考站上的計算機網絡軟件進行處理,然后實時地向不同需求用戶提供經過驗算檢驗的不同類型的GPS數據。與傳統的GPSRTK作業相比,CORS系統具有作用范圍更加廣泛、精度更高和可野外單機作業等諸多優點。CORS系統的組成原理圖,如圖2所示。
2農機定位系統的組成和工作原理
農機定位系統由CORS基站系統、農機作業管理系統和GPS車載終端組成其工作原理與實施步驟如下:
1)設定農機行走路線。在農機作業管理系統上設定農機的自動導航行行走路線,行走路線為直線或曲線。
2)發送實時的精確定位信息。農機作業管理系統通過接收從CORS基站傳輸來的差分數據,實現厘米級的定位精度;同時,向控制器實時地發送此定位信息。
3)方向傳感器與車輪的聯動。車輪的運動方向由方向控制器控制,并由方向傳感器實時提供。導航控制器根據車輪的轉動情況和衛星定位的坐標,實時向控制閥發送指令參數,通過控制農機具液壓系統油量的流量大小和流動方向,進而控制機車的行駛速度和方向,確保農機能按照預期的路線行駛,從而保證耕作過程中的準確性。
3農機實時定位精度測試
農機實時定位精度的高低是精準農業能否順利實施的核心要素之一,因此有必要對該系統的定位精度的可靠性進行測試。
3.1試驗區域及測點的選擇
在某農田區內按照農業機械運行的實際環境因素設置10個試驗點,試驗點的坐標經過其它測量手段預先測量成為已知。
3.2外符合精度
檢驗內符合精度在滿足相關的規范情況下,可進行實時定位外符合精度的檢驗。X,Y,H方向的外符合精度采用CORS系統測量的試驗點X,Y,H平均值與試驗點已知值的差值來表示。本文的內、外符合精度結果如表1和表2所示。從表1和表2中的數據分析可知,X,Y方向的內符合精度≤±2cm,H方向的內符合精度較X,Y方向低,在±4cm以內;外符合精度的分布規律與內符合精度基本相似,在X,Y方向上≤±4cm,H方向精度比較差,但也能達到≤±10cm的精度,究其原因是CORS系統測量的系統誤差所致。
4結論與展望
4.1結論
采用CORS系統對試驗點進行多次實時定位測量,測量結果表明:X,Y,H方向的內符合精度相對外符合精度而言要高些,一般在2~40mm之間,X,Y的外符合精度≤±4cm,H方向精度較差,但也能達到≤±10cm的精度。由此可見,采用CORS系統的實時定位方案能滿足農機定位的要求,定能為精準農業做出應有的貢獻。
4.2展望
我國的農業正由傳統的粗放型向精準化發展。如何結合我國農田實際特性,充分利用CORS技術,開發出基于CORS系統與GIS相結合的田間農業機械實時定位系統,有效地進行高效率耕作,是我國實施精準農業中迫切需要解決的問題。GPS技術可以精確定位,GIS技術可以對農田實施管理,RS技術通過多波段的反射光譜分析可得到農田內作物的確切信息,因此將3S技術和其他技術體系積極融合,才能使精準農業更好更快地發展。在充分了解精準農業的實施原則和有關技術原理,特別是3S技術原理的基礎上,了解國際上精準農業發展趨勢,結合我國農業發展的實際情況,研究出適合我國國情的精準農業技術體系,將會改變我國農業技術發展落后的局面。
作者:潘國兵馮曉徐兮單位:重慶交通大學