CORS 系統(tǒng)的技術(shù)特點及應(yīng)用現(xiàn)狀

龍洋 許江濤 朱睿

近幾十年來，全球定位系統(tǒng)技術(shù)高速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。目前，利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS)已成為城市GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點之一。CORS系統(tǒng)是衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，服務(wù)于測繪和氣象輔助預(yù)報、地震監(jiān)測、規(guī)劃建設(shè)、交通導(dǎo)航管理等眾多領(lǐng)域。

1 CORS系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個部分組成。各基準(zhǔn)站與數(shù)據(jù)處理中心通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一個專用網(wǎng)絡(luò)?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)由范圍內(nèi)均勻分布的基準(zhǔn)站組成。它負責(zé)衛(wèi)星信號的捕獲、跟蹤、采集與傳輸，同時提供系統(tǒng)完好性監(jiān)測服務(wù)。它是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，該子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性將直接影響到系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)處理中心是系統(tǒng)的核心。用于數(shù)據(jù)分流與處理、對各參考站設(shè)備狀態(tài)、正常性進行監(jiān)測管理，以及向各類用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)和計算服務(wù)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):把參考站GPS觀測數(shù)據(jù)通過光纖專線傳輸至系統(tǒng)監(jiān)控分析中心，同時把系統(tǒng)差分信息傳輸至用戶。數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)通過移動網(wǎng)絡(luò)、UHF電臺、Internet等形式向用戶播發(fā)定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)。用戶應(yīng)用系統(tǒng)包括用戶信息接收系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)型RTK定位系統(tǒng)、事后和快速精密定位系統(tǒng)以及自主式導(dǎo)航系統(tǒng)和監(jiān)控定位系統(tǒng)等。按照應(yīng)用的精度不同，用戶服務(wù)子系統(tǒng)可以分為厘米級用戶系統(tǒng)，分米級用戶系統(tǒng)，米級用戶系統(tǒng)等;而按照用戶實際的不同目的，可以分為測繪與工程用戶(厘米、分米級)，車輛導(dǎo)航與定位用戶(米級)，高精度用戶(事后處理)，氣象用戶等幾類。

2 CORS系統(tǒng)功能

利用CORS系統(tǒng)建立區(qū)域級別的動態(tài)的連續(xù)參考框架的方法，可以結(jié)合本區(qū)域內(nèi)精化大地水準(zhǔn)面成果，向測繪及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域提供高精度的、連續(xù)的、動態(tài)的、三維的空間坐標(biāo)參考框架;精密實時和事后定位功能，開展向城市規(guī)劃、工程測量、水利建設(shè)、道路施工、礦山建設(shè)、氣象預(yù)報、精細農(nóng)業(yè)等精密定位用戶提供厘米級(或以上)精度的定位服務(wù);建立覆蓋省或本區(qū)域的精確導(dǎo)航的網(wǎng)絡(luò)，開展向交通、物流、GIS數(shù)據(jù)采集等用戶提供米級精度的定位服務(wù)。

3 CORS系統(tǒng)的優(yōu)勢

1)采用連續(xù)基站，使用戶可以隨時觀測，提高了工作效率;2)擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周跳，增強差分作業(yè)精度的可靠性;3)使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式，減少了噪聲干擾;4)擴大了GPS在動態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，更有利于車輛、飛機和船舶的精密導(dǎo)航;5)為建設(shè)數(shù)字化城市提供了新的方式和方法。CORS系統(tǒng)不僅是一個動態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準(zhǔn)，同時也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施。CORS可在城市區(qū)域內(nèi)向大量用戶同時提供高精度、高可靠性、實時的定位信息，并實現(xiàn)城市測繪數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一。從保護環(huán)境、保護城市安全及防災(zāi)減災(zāi)角度來講，也必須防患于未然。CORS系統(tǒng)可以幫助建立起長期的、連續(xù)的災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，快速預(yù)報預(yù)防可能的緊急降雨，監(jiān)測并預(yù)報構(gòu)造斷裂帶的活動，監(jiān)測并預(yù)報大型高層建筑物或其他大型工程及地表構(gòu)造的變形，因此是城市防災(zāi)減災(zāi)安全監(jiān)控必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。

4 建立CORS的意義

4.1 CORS的建立可以大大提高測繪精度尤其是實現(xiàn)高程測定模式的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的高程測量，主要依靠逐點傳遞的水準(zhǔn)測量，但這一作業(yè)方式勞動強度大、投資高、工期長，而且水準(zhǔn)標(biāo)志也容易遭到破壞。此外，由于長距離逐點傳遞高程，誤差會隨之積累。

利用GPS定位技術(shù)、水準(zhǔn)測量技術(shù)、現(xiàn)代地球重力場確定理論和方法，確定了省級厘米級似大地水準(zhǔn)面模型，利用此模型結(jié)合GPS測量技術(shù)快速地獲取地面點的海拔高，取代傳統(tǒng)的三等及以下水準(zhǔn)測量，改變傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量模式，實現(xiàn)高程測定模式的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。

4.2 CORS的建立可以對工程建設(shè)進行實時、有效、長期的變形監(jiān)測，對災(zāi)害進行快速預(yù)報

CORS項目的完成將為城市諸多領(lǐng)域如氣象、車船導(dǎo)航定位、物體跟蹤、公安消防、測繪、GIS應(yīng)用等提供精度達厘米級的動態(tài)實時GPS定位服務(wù)，將極大地加快城市基礎(chǔ)地理信息建設(shè)的步伐。

4.3 CORS將是城市信息化的重要組成部分

CORS將是城市信息化的重要組成部分，并由此建立起城市空間基礎(chǔ)設(shè)施的三維、動態(tài)、地心坐標(biāo)參考框架，從而從實時的空間位置信息面上實現(xiàn)真正的城市數(shù)字化。CORS建成能對各等級測量控制成果進行更新和維護，而且建立全新的綜合服務(wù)平臺和測繪增值服務(wù)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多坐標(biāo)系數(shù)據(jù)成果的實時動態(tài)發(fā)布，為各項經(jīng)濟建設(shè)順利的進行提供保障。

以我國第一個實時化的動態(tài)定位系統(tǒng)——深圳市CORS系統(tǒng)為例，其主要功能是:1)采用VRS技術(shù)提供GPS實時測量數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足非隱蔽區(qū)工程測量、地圖修測等要求，利用一臺測量型GPS接收機即可進行城市各級控制網(wǎng)點測量;2)采用GSM數(shù)據(jù)通信技術(shù)進行實時定位的數(shù)據(jù)服務(wù)，利用Internet實現(xiàn)事后精密定位的數(shù)據(jù)服務(wù);3)完成了永久性基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可升級為國家級GPS跟蹤站、國家地殼形變監(jiān)測站。

5 結(jié)語

連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(CORS)是實現(xiàn)省域、區(qū)域現(xiàn)代化、大眾化的地球空間信息服務(wù)的重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是“數(shù)字城市”基礎(chǔ)地理空間框架設(shè)施之一，旨在建立一個高精度、高時空分辨率、高效率、高覆蓋率的GNSS綜合信息服務(wù)網(wǎng)，把全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)這一高新技術(shù)綜合應(yīng)用于所在區(qū)域的大地測量、工程測量、氣象監(jiān)測、地震監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測以及城市地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。同時兼顧社會公共定位服務(wù)，以滿足日益增長的城市綜合管理與城市化建設(shè)的需求，為社會發(fā)展做出更大貢獻。

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