城市連續(xù)運行參考站(CORS)系統(tǒng)建設(shè)淺析

王向東 于曉偉

（1.周口規(guī)劃建筑勘測設(shè)計院，河南 周口 466000;2.周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 周口 466000）

城市連續(xù)運行參考站(CORS)系統(tǒng)建設(shè)淺析

王向東1于曉偉2

（1.周口規(guī)劃建筑勘測設(shè)計院，河南 周口 466000;2.周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 周口 466000）

為滿足城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要，城市連續(xù)運行參考站(CORS)系統(tǒng)建設(shè)已成為GNSS技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的主要方向。文章主要探討了CORS系統(tǒng)含義，城市CORS系統(tǒng)組成和城市CORS系統(tǒng)定位技術(shù)等內(nèi)容，期待能夠為城市CORS系統(tǒng)建設(shè)提供有益的技術(shù)交流。

連續(xù)運行參考站；CORS系統(tǒng)；VRS

1 城市CORS系統(tǒng)概述

城市連續(xù)運行參考站(Continuous Operating Reference Station，簡稱CORS)系統(tǒng)是指在一個城市內(nèi)建立若干個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的連續(xù)運行參考站，參考站間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而構(gòu)成的一個GNSS的綜合服務(wù)系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)集成了衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通信技術(shù)和靜態(tài)和動態(tài)定位技術(shù)等，構(gòu)成高精度連續(xù)運行的城市坐標(biāo)參考框架。

近年來，各級政府都非常重視本區(qū)域內(nèi)的連續(xù)運行參考站系統(tǒng)建設(shè)。作為城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，連續(xù)運行參考站系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶需求，與傳統(tǒng)的測繪模式相比，降低了測繪成本、縮短了作業(yè)時間、提高了測量效率和定位精度等。已廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、市政建設(shè)、交通管理、工程測量、氣象輔助預(yù)報、地震及地面沉降監(jiān)測、農(nóng)業(yè)和林業(yè)資源環(huán)境管理等領(lǐng)域。尤其在這城市化進(jìn)程的關(guān)鍵時期，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，人們期待城市具備更加完善的功能，這就需要有完善的硬件設(shè)施和科學(xué)的管理手段，城市連續(xù)運行參考站系統(tǒng)的建設(shè)則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。

2 城市CORS系統(tǒng)組成

城市CORS系統(tǒng)一般主要有參考站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)中心、用戶應(yīng)用系統(tǒng)等部分組成，各參考站與數(shù)據(jù)處理中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 城市CORS系統(tǒng)組成

2.1 參考站網(wǎng)

參考站網(wǎng)由城市內(nèi)若干均勻分布的固定參考站組成。參考站通過對衛(wèi)星信號的捕獲和跟蹤實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄和傳輸，是CORS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。一般由觀測墩和儀器室兩部分組成，主要設(shè)備包括不間斷電源、GNSS信號接收機、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、防雷和防電涌設(shè)備等。

2.2 數(shù)據(jù)處理中心

數(shù)據(jù)處理中心是CORS系統(tǒng)的核心，也是高精度定位得以實現(xiàn)的關(guān)鍵所在。數(shù)據(jù)處理中心通過對參考站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析和評價、數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)分流和數(shù)據(jù)存儲，利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)形成差分?jǐn)?shù)據(jù)并提交給用戶數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)或動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)。主要設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、計算機、不間斷電源等構(gòu)成的內(nèi)部局域網(wǎng)和系統(tǒng)軟件等。

2.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

CORS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要包括兩部分，其一，是固定參考站到數(shù)據(jù)處理中心的有線連接；其二，是數(shù)據(jù)處理中心到RTK用戶的無線通信傳輸。參考站到數(shù)據(jù)處理中心的通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將參考站的數(shù)據(jù)實時地傳輸給數(shù)據(jù)處理中心。

2.4 用戶數(shù)據(jù)中心

用戶數(shù)據(jù)中心提供CORS系統(tǒng)服務(wù)的下行鏈路，將數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)成果傳遞給用戶，由用戶系統(tǒng)的接收機完成定位。用戶數(shù)據(jù)中心可分為靜態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)單元和動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)單元兩部分。通過網(wǎng)站以http、ftp等方式向用戶提供數(shù)據(jù)交換和在線計算，可實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)功能；動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)功能多依靠無線通信方式(如GSM、CDMA、GPRS、RDS等)實現(xiàn)。

2.5 用戶應(yīng)用系統(tǒng)

用戶部分就是用戶的接收機，加上無線通訊的調(diào)制解調(diào)器(即流動站)。接收機通過無線網(wǎng)絡(luò)將自己的初始位置發(fā)給控制中心，并接收中心的差分信號，生成位置信息。

3 城市CORS系統(tǒng)定位技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了連續(xù)運行參考站系統(tǒng)建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)是利用地面布設(shè)的多個參考站組成GNSS連續(xù)運行網(wǎng)絡(luò)，綜合利用各個參考站的觀測信息，建立精確的誤差修正模型，通過實時發(fā)送RTK差分改正數(shù)，實現(xiàn)移動用戶的高精度導(dǎo)航定位服務(wù)。目前，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的手段主要有虛擬參考站(VRS)技術(shù)和區(qū)域改正參數(shù)(FKP)技術(shù)等。

3.1 虛擬參考站 (Virtual Reference Station，簡稱VRS) 技術(shù)

在虛擬參考站(VRS)技術(shù)中，各參考站并不直接向移動用戶發(fā)送任何改正信息，而是將所有的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)處理中心。移動用戶在工作前，先通過無線網(wǎng)絡(luò)將位置概略坐標(biāo)發(fā)給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心收到位置信息后，綜合利用各個參考站的觀測信息，建立該城市實時精確的誤差模型，在用戶站附近生成一個物理上并不存在的虛擬參考站(VRS)，相當(dāng)于在移動站附近模擬產(chǎn)生一個物理上并不存在的虛擬參考站(VRS)的觀測數(shù)據(jù)，與移動站間進(jìn)行載波相位差分改正，只要能夠?qū)崿F(xiàn)在VRS和用戶站間差分解算，就可以生成VRS的觀測值差分改正數(shù)。用戶接收機通過無線數(shù)字通信網(wǎng)，接收數(shù)據(jù)處理中心發(fā)出的差分信號，就可以得到三維定位坐標(biāo)，其實現(xiàn)原理如圖2所示。

圖2 VRS技術(shù)原理

3.2 區(qū)域改正數(shù)(Flachen Korrektur Parameter，簡稱FKP)技術(shù)

區(qū)域改正數(shù)(FKP)技術(shù)是指利用參考站觀測數(shù)據(jù)（相位觀測值和偽距觀測值等)及參考站已知坐標(biāo)等信息，計算得到參考站網(wǎng)范圍內(nèi)與時間或空間相關(guān)的誤差改正數(shù)模型，然后利用測量點的近似坐標(biāo)內(nèi)插出測量點的誤差改正數(shù)，將它應(yīng)用到觀測值中，從而消除各種與時間和空間有關(guān)的誤差，獲得高精度的定位結(jié)果。VRS技術(shù)和FKP技術(shù)唯一的不同是最后的定位方法的不同，一個是利用虛擬觀測值和流動站觀測值做單基線解算．一個是利用改正后的觀測值做單點定位解或加入各參考站做多基線解。

4 展望

隨著各地城市連續(xù)運行參考站(CORS)系統(tǒng)的相繼建立，CORS系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)將更加完善。CORS系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)技術(shù)研究將會成為CORS系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的重要方向，CORS系統(tǒng)應(yīng)用也將對各行各業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的不可估量的影響。本文簡要介紹了CORS系統(tǒng)概述、城市CORS系統(tǒng)組成和城市CORS系統(tǒng)定位技術(shù)，期望能為城市CORS系統(tǒng)的建設(shè)提供有益的參考。

[1] 劉經(jīng)南,劉暉.連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)——城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版),2003,28(3):259-264.

[2] 過靜珺,王麗,張鵬.國內(nèi)外連續(xù)運行基準(zhǔn)站網(wǎng)新進(jìn)展和應(yīng)用展望[J].全球定位系統(tǒng),2008,1(1):1-10.

[3] 陳俊勇,張鵬,等.關(guān)于在中國構(gòu)建全球?qū)Ш叫l(wèi)星國家級連續(xù)運行站系統(tǒng)的思考[J].測繪學(xué)報,2007, 36(4):366-368.

[4] 楊光,方鋒,祁芳.GZCORS系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J].地理空間信息,2007,5(3):20-22.

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Analysis on Urban Continuous Operating Reference Station (CORS) System Construction

To meet the needs of the urban spatial data infrastructure construction, urban continuous operating reference station (CORS) system has become the main direction of GNSS application development. This article focused on the meaning of CORS systems, Regional CORS system composition and regional CORS system positioning technology,etc, Expect to be able to provide useful regional CORS system construction of technical exchanges.

Continuous operating reference station (CORS)；CORS system；VRS

P224

A

1008-1151(2012)01-0030-02

2011-10-25

于曉偉（1977－），男，周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，從事工程測量工作及教學(xué)。