CORS系统的建立维持及应用

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基准站子系统
基准站子系统
结构 设计
踏勘 选址
环境 测试
土建 工程
设备 安装
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基准站选址
参考站选择在地基稳定的地点，同时GPS参考站场地 要满足以下要求：
场地稳固 视野开阔，视场内障碍物的高度不宜超过15° 远离大功率无线电发射源（如电视台，电台，微波站 等） 远离高压输电线和微波无线电传送通道，其距离不得 小于50m； 尽量靠近数据传输网络； 观测标志应远离震动源（铁路、公路等）
ComServer
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防雷施工
直击雷防护
距观测墩8米处安装高9米避雷针，采用Φ8圆钢与楼顶原有的避雷带焊 接，经实测接地电阻为2.6Ω，满足规范接地电阻值≤10Ω要求。
雷电感应防护
在基准站观测室的电源线路上设2级过电压保护，第一级在12楼楼层配 电箱处安装3相电源避雷器，通流量≥30KA；第二级在机房UPS电源前端安装 一级电源避雷器，通流量≥20KA。此外，在网线接入GPS接收机端和天线馈 线接入端各安装一个LAXCR102-48C专线避雷器。
CORS的建立
– 全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范， CH/T2008-2005，国家测绘局，2005
前言 引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 缩略语 5 构成 6 分类与布设原则 7 参考站建设 8 数据中心 9 数据通信网络
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CORS的建立
– 全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范 ， GB/T 28588-2012 ，国家质量监督检验检疫总局、 国家标准化管理委员会 – 发布日期： 2012-06-29 – 实施日期 ：2012-10-01 – 是我国现代测绘基准标准体系的重要组成部分， 对国家基准站网、区域基准站网、专业应用站网 的建设具有重要的指导意义
2012专业硕士 GNSS测量新技术与数据处理
CORS系统的建立、维持及应用
刘万科
武汉大学 测绘学院 2012年11月22日
联系信息
刘万科 副教授
单 位：测绘学院 空间定位与导航工程研究所 电 话： 027-68758530(office) Email： wkliu@sgg.whu.edu.cn wkliu@whu.edu.cn
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发展历史
领域
第一阶段 第二阶段 第三阶段 GIG OGSA/OGSI 网格沙漏模型 元计算
CORS现状
美国CORS
• NGS牵头 • 基准站：400个左右 • 平均间距：100-200km • 用途：建立和维持国家参 考框架、差分GPS服务、气 象、地震等研究
网格
计算网格 IGS站网 机载SAR GIS WAAS GLONASS GPS精密大地测量 星载InSAR NSDI DE
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数据通讯子系统
数据通讯
网络资源选用原则
技术成熟，信道质量好：应满足CORS系统数据传输低 时延、低误码率、数据流高稳定性的要求 有效保证数据安全 方便用户接入（数据发播） 建设使用费用合理
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跨区域基准站数据通讯
鄂州基准站观测数据通过中国电信长途数字电路实 时传输至武汉数据中心。该数据通讯网络具有如下 特点：
多路径影响分析
TEQC处理后的MP1和MP2值反映了在L1和L2频率上的多路径效应的影响， 当MP1和MP2分别大于0.3和0.45时，应考虑更换点位。
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测试数据分析
采用GAMIT软件进行基线解算验证
基线处理后，得到重复基线28条，统计重复性精度见下表
南北方向 0.059cm+0.23×10-8
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系统总体设计方案
系统组成
系统总体设计方案
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系统总体设计方案
数据流程设计
系统总体设计方案
基准站分布设计 主要考虑地域条件、应用需求和经费预算 建议
北方：40~70Km 南方：30~50Km
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Hale Waihona Puke Baidu
WHCORS系统框架
WHCORS系统框架示意图
系统结构设计
基准站子系统 控制中心子系统 数据通讯子系统 用户应用子系统
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CORS基本概念与发展历史
连续运行参考站网络（Continuously Operating Reference Stations, CORS）
基于网络的、动态地、连续地，同时也是快速、高 精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基础设 施之一、 综合服务系统； 运用了移动通信、计算机网络、GNSS、现代大地测 量、地球动力学等技术和方法； 提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球动 力学参数等服务； 由基准站（参考站）、系统中心、呼叫中心、数据 通信、用户应用等子系统组成。
国内CORS系统的建设情况
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 地区 北京 天津 上海 重庆 山东 江苏 浙江 福建 广东 江西 湖南 安徽 湖北 河南 河北 山西 已建站点数 14 11 14 11 113 80 62 81 95 72 90 86 80 56 20 50 序号 地区 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 甘肃 云南 辽宁 黑龙江 内蒙古 广西 四川 青海 新疆 西藏 海南 吉林 宁夏 贵州 陕西 已建站点数 6 8 14 9 36 70 50 11 11 0 7 45 5/27 0 6 截止2012年10月
系统测试
系统坐标框架测定和精度评定 系统功能和连续自动运行能力的测试 定位精度测试 空间可用性测试 时间可用性测试 定位服务的时效性测试 接收机的兼容性测试
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系统坐标框架测定和精度评定
检核方法：高精度GNSS数据处理
系统功能和连续自动运行能力的测试
基准站功能性测试方法：主要包括设备检查，数 据传输，UPS维持时间，自动运行能力等。 控制中心功能性测试方法：主要包括设备检查， 软件检查，UPS维持时间，网络性能，自动运行 能力等。
WHCORS简介
黄陂站 新洲站
数据中心 蔡甸站 东湖站
WHCORS观测墩
汉南站
• WHCORS（一期）由5个基准站和1个数据 中心、1个监测基准站构成，覆盖武汉全市域. • 于2008年4月、2009年5月、2009年10 月和2010年7月完成了武汉城市圈城市鄂州、 仙桃、潜江、天门基准站的建设
WHCORS监测墩
SIG
地球空间信息 网络 计算机
WebGIS 网络RTK
SZCORS DGCORS GDCORS RBN-DGPS
CDGPS 第一代导航卫星系统
GPS
GPS现代化
TCP/IP Email ARPNET Ethernet Internet
HTML WWW
W3C
Web Service XML .NET
NII HTC Minicomputer PC Work Station Vector Computer PARC 1960 1965 1970 1975 1980 1985 MPP 1990 WS Cluster 1995 2000 2005 PC Cluster P2P HC
CORS服务内容
服务名称 服务响应时间 实时 空间位置服务 快速 事后 空间坐标基准服务 卫星轨道服务 时间服务 气象服务 源数据服务 其它服务 实时或事后 事后、快速 事后、快速 事后、快速 事后、快速 快速、实时 服务内容 厘米级、分米级和米级的位置服务 厘米级、分米级和米级的位置服务 毫米级、厘米级的位置服务 提供统一的空间坐标参考基准 提供卫星精密轨道参数 提供时间基准，授时、守时 提供大气湿分量，电离层参数等 提供GNSS等原始观测数据 根据其它领域要求 服务类型 高级服务 高级服务 基本服务 基本服务 高级服务 基本服务 高级服务 基本服务 高级服务
接地
观测室按均压、等电位的原理组成接地汇集线或接地网 ，实测接地电 阻为0.8Ω，满足规范基准站观测室接地电阻值≤4Ω的要求。
鄂州基准站建成后实景
鄂州基准站距WHCORS最近 三个基准站的距离分别为 46、52和77公里，站间距 合适
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控制中心子系统
控制中心子系统
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控制中心子系统
数据通讯子系统
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CORS系统的建立、维持和应用
1. CORS系统的建立 2. CORS系统的维持 3. CORS系统的应用
CORS系统的建立、维持和应用
1. CORS系统的建立 2. CORS系统的维持 3. CORS系统的应用
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CORS系统的建立流程
（刘晖，2006）
系统设计依据
国内标准规范 项目合同、协议等 技术设计书 其它相关文件
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系统设计依据
GB22021-2008《国家大地测量基本技术规定》 CH/T2008-2005《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》 GB/T 28588-2012《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》 CH/T 2011-2012 《全球导航卫星系统连续运行基准站网运行维护技术规范》 GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB50057-94《中华人民共和国国家标准—建筑物防雷设计规范》 GBJ 10—89《混凝土结构设计规范》 GBJ204-83《钢筋混凝土工程施工及验收规范》 GB50174-93《电子计算机机房设计规范》 CH/T 8016《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》 CH/T 1004-2005《测绘技术设计规定》 CH/T 1001-2005《测绘技术总结编写规定》 GB/T 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》
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基准站选址测试
完好观测值比例
完好观测值比例＝完好观测值总数 / 预计的观测总数，该数值可反应基
准站站址附近的遮挡、多路径、无线电干扰等综合影响。一般要求该数 值不应低于90%。
无效观测值分析
无效观测值包括以下四类：无L1、无L2，无P1、无P2，一般而言，如果 发生有L1但无L2或有P1但无P2的情况，则表明L2频带上存在较强干扰， 不利于作为基准站连续观测。无效数据与完好观测值个数之比应小于5%。
用户应用子系统
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差分改正信息发播
差分改正信息统一由武汉数据中心发播，支持两种 发播方式：
GPRS：全省漫游，数据量500M（平均日工作时间可 达8小时左右），数据通讯费120元/月或960元/年。 可同时接入用户数目前为50个，今后根据用户数可 增加 GSM：常规电话拨号接入，武汉市内和市外资费标 准与一般市话和长途电话资费标准一致，数据通讯 费昂贵。最多可同时接入8个用户，且用户初始化 时间比GPRS要长 GSM方式作为GPRS的备用
数据传输稳定，在时间延迟、数据丢包、误码率等方面满足系统整体 构网的要求 带宽充足：鄂州长途数字电路带宽为2M，容量充足，为今后增加气象 传感器等数据预留了资源 数据中心与基准站组成内部局域网，与外网完全隔离，安全性和保密 性较好 数据中心预留了16个接入端口，购置了核心路由器，并进行了整体IP 规划，为其他城市基准站接入做好的准备
年代
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CORS现状
欧洲CORS
• 欧洲委员会牵头 • 基准站：122个左右 • 用途：建立和维持欧洲区 域参考框架、精密定位、 RTK和差分服务等研究
CORS现状
澳大利亚CORS
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CORS现状
日本CORS
• 日本地理院牵头 • 基准站：1200个左右 • 平均间距：30km • 用途：地壳运动监测网络、 大地控制网、大地测量、 RTK、气象、地震等研究
东西方向 0.101cm+0.12×10-8
垂直方向 0.615cm+0.10×10-8
基线长度 0.099cm+0.09×10-8
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鄂州基准站观测墩设计
基准站观测墩设计 为圆柱体，其直径 为200毫米，采用 全钢结构，其底端 预留直径60毫米圆 孔，作为天线馈线 出口 。
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基准站连接示意图
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定位精度测试
RTK实时定位精度测试
测试方法
RTK实时动态测试分两个时段进行（时段间隔在2小时 以上），测试采样率为1秒。每个时段拨号两次，每次 拨号得到固定解（Fix Slution）即开始记录测量结果， 连续记录50次测量值并同时记录获得初始固定解的拨 号时间作为一组测试数据;然后挂断待出现Float后，重 新拨号记录另50次固定解（Fix Slution）测量值和 初始固定解的拨号时间。