浅谈CORS系统的应用与发展

浅谈CORS系统的应用与发展
摘要：介绍了连续运行卫星定位服务系统（cors）的演变历程，以及在国内外的发展、应用。

比较了cors与常规rtk在工作原理、系统组成、作业流程、误差来源及精度等方面的异同点。

通过在具体工程案例中的应用，初步分析了gdcors在实际作业中常见的问题。

关键词：连续运行卫星服务系统cors 城市cors网省级cors 常规rtk
1 连续运行卫星定位服务系统（cors）的演变历程
1.1 20世纪90年代，美国建成了gps卫星导航定位系统，受当时政策控制和自然环境因素的影响，只用于低精度gps定位。

1.2 为了突破美国的政策障碍，实现快速高精度定位，1992年国际大地测量协会(iag)组织提出进行一次国际上的精密轨道定位的会战——跟踪美国gps卫星的轨道，并在全球布设一些轨道跟踪站，由自己来提供精确轨道。

由此出现了连续运行卫星跟踪站的雏形，用以作为卫星精密定轨定位的地面固定参照点。

1.3 加拿大提出主动控制系统理论，并于1995年建成第一个cors台站网，主要应用于大地控制网测量和地球板块运动监测。

主要缺陷表现为：参考站数量少，服务功能单一；参考站之间只能构成数学理论网络，无法实现数据交换和融合；应用范围小。

1.4 dgps技术、rtk技术的出现与逐步普及，依靠无线电波进行差分改正信息发布的永久性参考站，主要是应用在近距离范围
内。

其主要特点是：向用户提供单向实时差分数据；参考站间相互独立存在，无数据交换；逐步应用于其他工作领域。

1.5 互联网技术和计算技术进步，cors的各个参考站联接成为有机网络，并采用数据中心进行数据解算和服务，形成一个有机的系统。

其特点为：cors不仅仅是参考站，还是以参考站为节点组成的系统，cors的含义转为continuously operating reference system，即连续运行参考站系统。

1.6 随着计算机信息技术和相关技术的不断发展，cors将会演变成为continuously operating reference service，即连续运行卫星定位综合服务系统：以gps参考站组成的网络为基础，以数据中心为核心，除提供高精度定位服务外，还提供各种综合服务，不断扩大其服务方式和服务范围，并逐步建立完善的服务系统。

2 连续运行卫星定位服务系统（cors）在国外的主要应用
国际上具有代表性的项目主要有：全球igs跟踪站网络、美国cors、欧洲永久性连续运行网（epn），上述网络均属于静态型的连续运行参考站网络，尚未实现大范围的系统联网。

3 连续运行卫星定位服务系统（cors）在国内的主要应用
3.1 国家部委已经建成的、主要的gnss cors系统
3.1.1 国家测绘局的gnss cors系统。

1992年，国家测绘局在武汉建立了国内第一个gps的cors。

此后有分别在北京、拉萨、乌鲁木齐、咸阳、西宁、海口、哈尔滨等地建设了8个gnss cors。

3.1.2 中国地壳运动观测网络（cmonoc）。

1998年，中国地震局
主持，在国内建立了中国地壳运动观测网络。

它由25个gnss cors 组成，并计划在2011年建成260个gnss cors构成中国大陆构造环境监测网络。

3.1.3 海事gnss cors（rbn-dgps）。

交通部海事部门在全国沿海建立了20余个gnss cors，构成卫星定位地面差分站，用于沿海船舶的导航定位。

3.2 各省市gnss cors系统的建立情况
3.2.1 1999年，深圳市提出要建立中国第一个城市cors网。

2003年szcors成功通过验收，并获得测绘科技进步一等奖，成为了全国城市cors的第一个范例。

3.2.2 随后，东莞、北京、上海和大部分省会城市都已建成城市级cors；大连等大型城市也在规划中。

3.2.3 目前，我国广东、江苏两省已建成省级cors；在建的有江西、河北、河南、浙江、福建、广西、山西、内蒙古、山东等；立项建设的有湖南、湖北、四川、海南、辽宁、安徽等。

4 连续运行卫星定位服务系统（cors）与常规gps-rtk的比较
4.1 工作原理
连续运行卫星定位服务系统（cors）与常规rtk一样，都是同步观测条件下，流动站接收基准站计算并发送的gps差分改正值，进行实时差分定位的。

不同的是常规rtk中基准站是用户自己安置的实体站，而cors中的基准站是系统通过一定的数学算法模拟出来的虚拟站。

4.2 系统组成（见表1）
4.3 作业流程
4.3.1 常规rtk作业流程为：
①架设基准站：将基准站接收机安置在开阔的地方（已知点要求高地、开阔），架设电台和天线；②设置基准站：设置椭球参数、投影参数等；③启动基准站：输入已知坐标，启动基准站，启动电台；④启动流动站：开始测量。

4.3.2 cors作业流程：
①设置好连接cors网络的参数（一次性）；②开始测量。

4.4 误差类型及处理（见表2）
4.5 精度分析
通过比较常规rtk和cors的误差处理方法，可以发现，cors模式下的数据成果精度要高于常规rtk，且精度分布均匀。

4.6 cors的优势
①改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围，且精度均匀、可靠；②cors系统连续运行，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；③拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；④用户不需要架设参考站，真正单机作业，减少了费用；⑤使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰。

5 广东省连续运行卫星定位服务系统（gdcors）在工程测量中的案例分析
5.1 工程案例
鉴于连续运行卫星定位服务系统（cors）的显著优势，并综合考虑广州市南沙区某在建集装箱驳船码头工程测量项目的具体情况，我司测量队采用常规gps-rtk结合gdcors技术完成该项目陆域地形测量。

gps接收机分别采用徕卡gx1230和南方灵锐s86。

其中，徕卡gx1230接收机采用常规rtk模式，南方灵锐s86接收机采用gdcors 模式。

由于测区为吹填区，范围较小（450m×1100m）、地形简单、地势平坦，故在常规rtk模式中，wgs1984坐标系与北京54坐标系的转换参数采用徕卡手簿内置软件的“一步法”计算得出；gdcors 模式中的坐标转换参数采用南方灵锐s86配套手簿内置软件“工程之星”求得7参数，所得参数均经过现场多个已知点的检核，残差均满足规范、设计要求。

每天外业测量开始之前，均在4个图根控制点上进行多次测量求平均值，以比对常规rtk与gdcors测得的坐标值，其中，平面坐标最大差值不超过3.5cm，高程最大差值不超过5.0cm。

5.2 gdcors应用中的常见问题分析
5.2.1 为什么会重新初始化？
①虚拟站位置变动范围＞5km，重新生成虚拟参考站；②流动站通讯故障，掉线时间过长；③流动站观测问题，接收机受干扰失锁；
④控制中心网络解算软件重新启动。

5.2.2 为什么登陆不上控制中心？
①用户名、密码输入错误；②流动站通讯故障连不上网络或充值卡无效；③控制中心网络解算软件网络断开或刚重新启动。

5.2.3 为什么登录上控制中心，无法获取基准站数据？
①流动站差分数据格式设置错误，无法获取到cors中心的差分源列表；②用户名、密码正确，但是过了有效期。

5.2.4 为什么长时间无法得到固定解？
①用户观测条件太差，如多路径影响严重、截止高度角以上可视卫星太少（4颗）、pdop过大；②流动站通讯太差，信号时断时续；③当前时间电离层太活跃。

5.2.5 为什么是raw解？
①控制中心软件刚启动。

（会自动切换到vrs）②当前电离层太活跃，控制中心认为当前解算的模型残差太大等，无有效网络改正数据，将直接发送单参考站数据。

流动站单参考站rtk作业。

③设置了离参考站距离近直接raw模式。

5.2.6 为什么无法获得源列表？
流动站选项当中，差分格式选择不对，如有rtcm及rtcm（vrs）可供选择，则应选择rtcm（vrs）。

6 结束语
随着gps技术、计算机信息技术、通信技术等相关技术的迅猛发展，cors作为“新一代的服务于位置和时间需求的基础设施”（刘经南，2010），在彻底解决通信网络互联、数据共享、服务漫游、
标准化等关键性技术后，将实现为不同用户提供在测绘工程、形变监测、工程施工、地理信息更新、线路施工及测绘、地面交通监控、空中交通监控、公共安全、农业管理、气象预报、防灾、减灾、海空港管理等社会活动中所需的差分定位信息的应用，发挥其巨大的社会效益。

正如刘经南院士在《建立全国cors更新国家地心动态参考框架的几点思考》中所说：“现有区域和行业cors按各自的不同首要目标和不同标准建设，最终他们也将会覆盖全国，实现合作共享、互联互通互操作是必然的发展趋势。

”
参考文献：
[1]刘经南，刘晖，邹蓉，魏娜.建立全国cors更新国家地心动态参考框架的几点思考[j].武汉大学学报信息科学版，2009，11.
[2]陈俊勇，党亚民.全球导航卫星系统的进展及建设cors的思考[j].地理空间信息，2009，06.
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