CORS系統(tǒng)介紹及應(yīng)用

摘 要：隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的普及，連續(xù)運(yùn)行參考站（英文全稱，CORS）系統(tǒng)憑借其靈活、高效精度的定位服務(wù)被人們廣泛應(yīng)用。簡(jiǎn)要闡述CORS系統(tǒng)的組成、基本工作原理、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)應(yīng)用展望，可以為城市CORS系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：CORS；組成；原理；現(xiàn)狀；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F124.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）15-0224-02

一、CORS系統(tǒng)概述

隨著GPS技術(shù)的飛速進(jìn)步和普及應(yīng)用，CORS系統(tǒng)在城市測(cè)量中的作用已經(jīng)越來(lái)越重要。當(dāng)前，利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS系統(tǒng)）已成為城市GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點(diǎn)之一。CORS為Continuously Operating Reference Stations的英文縮寫，即“連續(xù)運(yùn)行參考站”。CORS系統(tǒng)是指在一個(gè)城市內(nèi)建立若干個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（英文全稱，GNSS）的連續(xù)運(yùn)行參考站，參考站間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而構(gòu)成的一個(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)和靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位技術(shù)等，構(gòu)成高精度連續(xù)運(yùn)行的城市坐標(biāo)參考框架。它不僅可以向各級(jí)測(cè)繪部門提供高精度、連續(xù)的空間基準(zhǔn)，并且可以向?qū)Ш健r(shí)間、災(zāi)害防治等部門提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)，同時(shí)可為社會(huì)各行業(yè)提供迅速、可靠、有效的信息服務(wù)，滿足基礎(chǔ)測(cè)繪、交通運(yùn)輸管理、環(huán)保監(jiān)測(cè)、地理信息更新、國(guó)土資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等信息需求。

二、CORS系統(tǒng)基本原理

三、CORS系統(tǒng)的組成

CORS系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)5個(gè)部分組成，各基準(zhǔn)站與數(shù)據(jù)處理中心間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。

1.基準(zhǔn)站網(wǎng)?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)由控制區(qū)域范圍內(nèi)均勻分布的基準(zhǔn)站組成。負(fù)責(zé)采集GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)并輸送至數(shù)據(jù)處理中心，同時(shí)提供系統(tǒng)完善的監(jiān)測(cè)服務(wù)。

2.數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心是CORS系統(tǒng)的核心單元，也是高精度定位得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。主要設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、不間斷電源等構(gòu)成的內(nèi)部局域網(wǎng)和系統(tǒng)軟件等。它用于接收各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成多基準(zhǔn)站差分定位用戶數(shù)據(jù)，組成一定格式的數(shù)據(jù)文件，分發(fā)給用戶。

3.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通過(guò)通訊專線傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)備及軟件控制模塊。

4.定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、UHF電臺(tái)、Internet等形式向用戶播發(fā)定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)?？煞譃殪o態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)單元和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)單元兩部分。靜態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)功能通過(guò)網(wǎng)站以http、ftp等方式向用戶提供數(shù)據(jù)交換和在線計(jì)算；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)功能依靠無(wú)線通信方式（GSM、CDMA、GPRS、RDS等）實(shí)現(xiàn)。

5.用戶應(yīng)用系統(tǒng)。用戶部分就是用戶的接收機(jī)和無(wú)線通訊的調(diào)制解調(diào)器。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。接收機(jī)通過(guò)無(wú)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(hào)，生成位置信息。

四、國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外的政府組織和測(cè)繪研究機(jī)構(gòu)在20世紀(jì)90年代就開展了CORS系統(tǒng)的研究和建設(shè)，在CORS的理論、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、系統(tǒng)自動(dòng)化管理、數(shù)據(jù)采集、處理和分發(fā)等諸多方面均取得了令人矚目的成果，同時(shí)也得到了較好的應(yīng)用。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)不同行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)建立了一些專業(yè)性的衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，為滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)信息化的需要，一大批城市、省區(qū)和行業(yè)正在籌劃建立類似的連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一個(gè)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)高潮正在到來(lái)。

1.美國(guó)。美國(guó)CORS系統(tǒng)始建于20世紀(jì)90年代初，美國(guó)將國(guó)家大地測(cè)量局NGS的跟蹤站網(wǎng)、美國(guó)海岸警備隊(duì)USCG差分網(wǎng)、美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）的WAAS網(wǎng)、美國(guó)工程兵團(tuán)（USACE）的跟蹤網(wǎng)等137個(gè)GPS基準(zhǔn)站組成了CORS系統(tǒng)的雛形。CORS系統(tǒng)基本上分為是國(guó)家CORS系統(tǒng)、合作式CORS系統(tǒng)、的區(qū)域CORS系統(tǒng)三類，到2011年底，已擁有200多個(gè)不同機(jī)構(gòu)合作加入的CORS參考站網(wǎng)絡(luò)數(shù)量超過(guò)1 800個(gè)的參考站站點(diǎn)，而且這個(gè)數(shù)目還會(huì)持續(xù)增加。除美國(guó)本土以外，美國(guó)還在一些海外國(guó)家和地區(qū)如加拿大、墨西哥、薩爾瓦多、洪都拉斯、牙買加、巴西、伊拉克、阿富汗建立了CORS參考站。

2.德國(guó)。德國(guó)衛(wèi)星定位服務(wù)（SAPOS：Satellite Positioning Service of German National Survey）是德國(guó)國(guó)家測(cè)量主管部門聯(lián)合德國(guó)測(cè)量、運(yùn)輸、建筑和國(guó)防等多個(gè)部門建立的一個(gè)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的差分GNSS定位和導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)。同時(shí)SAPOS也構(gòu)成了德國(guó)國(guó)家動(dòng)態(tài)大地測(cè)量框架，系統(tǒng)目前建有270個(gè)永久GNSS參考站，覆蓋德國(guó)全境，站間距離為25km～60km。SAPOS是德國(guó)國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，使德國(guó)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離高精度的導(dǎo)航定位。

3.中國(guó)。中國(guó)連續(xù)運(yùn)行參考（基準(zhǔn)）站建設(shè)開始于1992年，國(guó)家測(cè)繪局與NGS、武漢大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等單位通過(guò)國(guó)際合作項(xiàng)目已先后分別在武漢、拉薩、烏魯木齊、北京、上海、西安、長(zhǎng)春等地建設(shè)了GPS永久跟蹤站，其中若干站點(diǎn)已經(jīng)成為國(guó)際陸地參考框架（TTRF）的核心參考站，為ITRF框架的定義做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。由中國(guó)地震局、總參測(cè)繪局、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家測(cè)繪局、中國(guó)氣象局和教育部聯(lián)合建設(shè)的“中國(guó)大陸環(huán)境構(gòu)造監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)建成由260個(gè)連續(xù)觀測(cè)站和2 000個(gè)不定期觀測(cè)站組成的覆蓋中國(guó)大陸的高精度、高時(shí)空分辨率的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。它已成為全國(guó)最大的連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)國(guó)內(nèi)CORS系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)還處于初級(jí)階段，總的來(lái)說(shuō)，全國(guó)CORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立與運(yùn)行正朝著統(tǒng)籌規(guī)劃，目標(biāo)綜合、區(qū)域平衡開展、標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)點(diǎn)均勻、服務(wù)廣泛、效益高于投入的方向發(fā)展。

五、 CORS系統(tǒng)應(yīng)用及展望

1.公共安全。城市公共安全應(yīng)急平臺(tái)就是以CORS系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立的，城市公共安全應(yīng)急平臺(tái)可以收集傳感器傳送回來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信息融合、分類，建立相應(yīng)的模型，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)影響范圍，為決策部門提供第一手資料，從而提高各部門應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

2.智能交通。城市智能交通系統(tǒng)是CORS系統(tǒng)的主要應(yīng)用之一。在該系統(tǒng)中，CORS系統(tǒng)可以修正車輛的實(shí)時(shí)位置和速度信息，實(shí)現(xiàn)傳感器精確位置信息的采集。然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把車輛的位置和速度信息實(shí)時(shí)傳回控制中心，控制中心經(jīng)過(guò)對(duì)多種信息的融合、處理、分析后，即時(shí)以無(wú)線通信消息的形式反饋給車輛終端，從而讓車輛終端實(shí)時(shí)掌握路況和交通信息；而交通管理部門也可以通過(guò)其他傳感器發(fā)送回來(lái)的信息對(duì)車輛身份進(jìn)行識(shí)別和管理。

六、結(jié)語(yǔ)

CORS系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)乃至全世界GPS的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，CORS系統(tǒng)技術(shù)精度可靠，可以滿足城市各行業(yè)應(yīng)用需求，極大地提高了相關(guān)行業(yè)的工作效率和管理水平，有利于促進(jìn)城市信息化、自動(dòng)化的進(jìn)程，加快數(shù)字城市建設(shè)的步伐。隨著科技的進(jìn)步，CORS 的優(yōu)勢(shì)還將得到更好提升，可以預(yù)見，今后CORS系統(tǒng)將會(huì)逐步提供更廣泛、更可靠的坐標(biāo)定位服務(wù)。

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[責(zé)任編輯 王玉妹]