CORS系統(tǒng)的發(fā)展及應用分析

黃琨

（欽州市測繪院廣西欽州535000）

CORS系統(tǒng)的發(fā)展及應用分析

黃琨

（欽州市測繪院廣西欽州535000）

主要介紹了CORS的理論基礎(chǔ)、基本概念以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了相關(guān)應用，為我國各地的CORS建設(shè)提供了理論參考和借鑒。

CORS；測繪；GPS

1　引言

CORS是集衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種尖端技術(shù)于一體的空間信息服務系統(tǒng)，是全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)（GNSS）的技術(shù)革新，是實時、高效、高精度地獲取空間數(shù)據(jù)信息的重要手段。CORS的出現(xiàn)，給全球衛(wèi)星導航實時定位技術(shù)帶來了巨大的進步，大大提高了測量的工作效率和定位精度，為地球空間數(shù)據(jù)的獲取工作提供統(tǒng)一基準，隨著技術(shù)的發(fā)展與完善，CORS正逐步替代了傳統(tǒng)的測量方法，廣泛應用于交通、運輸、測繪、通信、軍事、石油勘探、資源調(diào)查、農(nóng)林漁業(yè)、時間比對、大氣研究、氣象預報、地質(zhì)災害的監(jiān)測和預報等領(lǐng)域。

2　CORS的發(fā)展歷程

加拿大在20世紀80年代首次提出“主動控制系統(tǒng)”，建成了世界首個基站網(wǎng)，是現(xiàn)代CORS的概念模型。早期的CORS的應用受到當時通信技術(shù)和計算機解算技術(shù)的條件限制，還不能夠提供實時定位服務，主要應用于地球板塊運動監(jiān)測、大地控制網(wǎng)測量等領(lǐng)域，當時的CORS系統(tǒng)局限性表現(xiàn)在：基準站數(shù)量少、覆蓋范圍小、系統(tǒng)功能單一；參考站硬件設(shè)備落后，數(shù)據(jù)存儲和處理能力差；參考站之間沒有有機聯(lián)系，只是理論意義上的網(wǎng)絡(luò)，觀測數(shù)據(jù)之間沒有有效的聯(lián)系；應用范圍很小。

20世紀90年代，全球衛(wèi)星定位技術(shù)飛速發(fā)展，差分技術(shù)DGPS/DGNSS出現(xiàn)并得到廣泛應用，在此基礎(chǔ)上，常規(guī)RTK測量技術(shù)被普遍使用于測繪工作中，大大提高了工作效率。同時一些地方建立了部分使用無線廣播作為通訊手段，向用戶發(fā)布差分數(shù)據(jù)的固定基站，這就是當初的單參考站系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠為用戶提供RTD、RTK差分服務，但是其屬于單基站，沒有聯(lián)合數(shù)據(jù)，同時受無線電傳播信號距離影響，及改正精度受距離限制，服務范圍有限，但已經(jīng)大大提高了服務區(qū)域內(nèi)的測繪等工作效率。單參考站系統(tǒng)模式是現(xiàn)代CORS的雛形。其特點是能夠為用戶提供實時數(shù)據(jù)差分服務，但是通信屬于單向傳輸，服務范圍較小；基準站相對獨立，沒有其他基站進行數(shù)據(jù)平差；比傳統(tǒng)的測繪方法精度高，效率大大提高，在服務區(qū)域內(nèi)引用領(lǐng)域有所擴展。

進入21世紀至今，CORS的發(fā)展如火如荼，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)代測繪技術(shù)、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)處理技術(shù)等高新技術(shù)突破性的發(fā)展對CORS技術(shù)的改進起到了至關(guān)緊要的作用，目前CORS系統(tǒng)得到不斷的發(fā)展與壯大，前景良好。參考站之間由通信網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合成網(wǎng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交換與共享。完成了由單基站CORS向網(wǎng)絡(luò)CORS的轉(zhuǎn)變。世界上很多發(fā)達國家（如美國、澳大利亞、日本、加拿大等）紛紛建成了國家級、地域級、城市級的CORS服務系統(tǒng)。國內(nèi)，深圳市于1999年建成CZCORS，成為國內(nèi)第一個完成CORS系統(tǒng)建設(shè)的省市。之后，國內(nèi)多個省、市開始進行CORS建設(shè)的可行性研究，CORS建設(shè)在全國蔓延，逐漸形成了市、省、全國的網(wǎng)絡(luò)格局。CORS服務網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛地應用于多種領(lǐng)域，滿足不同領(lǐng)域的不同精度需求的時空定位需求，逐漸發(fā)展演變成為現(xiàn)代CORS。

3　CORS系統(tǒng)的組成

CORS系統(tǒng)通常布置成分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一般由5個子系統(tǒng)構(gòu)成：連續(xù)運行參考站子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控中心、用戶服務中心和用戶應用子系統(tǒng)。參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)的采集，由按一定密度分布在某區(qū)域的多個連續(xù)運行的GNSS參考站組成，通過對GNSS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測，獲取相應的數(shù)據(jù)及附屬氣象等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)服務器組成，通過各種網(wǎng)絡(luò)傳輸途徑，提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砥脚_。系統(tǒng)中心是整個CORS系統(tǒng)的核心部分，由服務器、存儲設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)據(jù)處理軟件和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等構(gòu)成，負責對數(shù)據(jù)的處理、管理、傳輸以及對用戶進行管理等，能夠監(jiān)控、控制、下載、處理、發(fā)布和管理各參考站數(shù)據(jù)，并且通過網(wǎng)絡(luò)RTK等技術(shù)形成差分數(shù)據(jù)，生成各種格式的實時產(chǎn)品。用戶服務中心系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)服務器、用戶數(shù)據(jù)服務器、網(wǎng)站服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等組成，為CORS數(shù)據(jù)的發(fā)布及傳輸提供服務，用戶在系統(tǒng)內(nèi)注冊后，用戶服務中心將各種產(chǎn)品或數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給用戶，用戶藉此完成事后靜態(tài)數(shù)據(jù)定位服務（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）或?qū)崟r動態(tài)數(shù)據(jù)定位服務（依靠GSM、GPRS、CDMA等無線通信）。用戶應用子系統(tǒng)由通訊終端、GNSS接收機和計算軟硬件等組成，接受用戶服務中心發(fā)布的數(shù)據(jù)或產(chǎn)品，并進行計算處理。此外，GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)也可認為是CORS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成部分。連續(xù)運行參考站子系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)匯總到數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控中心，通過用戶服務中心將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶使用。

4　CORS系統(tǒng)的應用

4.1CORS系統(tǒng)在礦山測量中的應用

礦山CORS測量系統(tǒng)是利用先進的GPS技術(shù)、計算機技術(shù)以及通信技術(shù)來完成對礦山的測量，開創(chuàng)了礦山測量的新局面。系統(tǒng)完成后要能夠自動完成對礦山的監(jiān)測和計算能力，同時還要具備良好的定位和導航功能，系統(tǒng)建設(shè)的具體要求如下：

（1）參考站在無人看守的情況下，全年正常運行概率要能夠超過95%。

（2）接收機具備足夠大的存儲空間，保證能夠存儲系統(tǒng)7天內(nèi)采集到的礦山數(shù)據(jù)。

（3）各參考站要設(shè)置備用電源，一旦電源發(fā)生斷電要能夠及時起到相應的備用電源，并且保證其儲電量能夠供參考站至少12h的使用。

由于無人看守，系統(tǒng)要具備自我檢測和修復能力以及遠程報警功能。

操作人員能夠通過對數(shù)據(jù)中心完成對參考站中各項信息的設(shè)定、控制和檢測能力。

CORS系統(tǒng)建設(shè)完成后要能夠完成對一定范圍內(nèi)的導航定位，即用戶通過接收機能夠獲取厘米級精度的測量值；能夠完成對目標工程的測量以及地圖的測繪等；CORS系統(tǒng)還要能夠通過網(wǎng)絡(luò)或者其它方式向信號覆蓋區(qū)域中的用戶提供實時定位服務。為了保證系統(tǒng)的實時性，系統(tǒng)設(shè)計時要考慮到外界天氣因素的影響，選擇穩(wěn)定性能較好，環(huán)境適應能力強的設(shè)備。為了擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍，系統(tǒng)要預留一定的擴展功能，以便后續(xù)參考站數(shù)量的增加。系統(tǒng)還應該具備跟附近其他地區(qū)CORS系統(tǒng)連接的功能，便于省市信息的共享和系統(tǒng)的升級服務。

4.2CORS在地震監(jiān)測中的應用

GPS應用于地震研究主要有兩種方式：①利用長距離、大范圍和長時間的連續(xù)觀測，實現(xiàn)對中長期的地震預報和監(jiān)測；②利用高頻的GPS數(shù)據(jù)，采用非差或雙差的數(shù)據(jù)處理方法，反演地震的位移場時空演化過程、震中位置和傳播速度等。

在地球動力學和地震預測預報研究領(lǐng)域中，處理GPS數(shù)據(jù)時，為了得到最高的精度以及最好的穩(wěn)定性，通用的做法是采用精度比較高的周解（7d解），其點位精度水平分量可達到2mm以內(nèi)，垂直分量可達到5mm以內(nèi)。隨著接收機不斷改進，觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的明顯提高，區(qū)域GPS臺站密度逐漸增加等因素，3d解和7d解所得的結(jié)果很接近，7d解所得到的臺站的趨勢變化，能在3d解中很好地反映出來，3d解以上的結(jié)果在點位精度、最終的時序變化等指標上，都能達到地震短臨預測要求。

利用高頻GPS數(shù)據(jù)實現(xiàn)地震的反演分析，采用非差或雙差定位，采用的數(shù)據(jù)處理軟件有BERNESE軟件、GAMIT軟件的動態(tài)定位模塊TRACK、Geodetics公司研制的商業(yè)軟件RTD、國內(nèi)有武漢大學的PANDA軟件、TRIP軟件等?；诟哳lGPS觀測結(jié)果的動態(tài)解，能夠獲取地震所造成的同震位移場時空演化過程，根據(jù)GPS參考站的位置及相應的地震波達到時間，可反演得到S波波速及震中位置；可分析強震時復雜的地表運動時序，獲得地表同震位移，在此基礎(chǔ)上，利用S波變換對高頻GPS地震波進行震相識別，有效拾取P波初至，反演P波傳播速度。

[1]辛保穩(wěn).淺談RTK技術(shù).金山，2011（3）：54～55.

[2]李華，陳勇，張振宇.CORS的發(fā)展狀況和建立CORS的必要性.信息技術(shù)，2009（5）：51～53.

[3]王紅闖，程連柱.CORS技術(shù)在城市勘測中的應用.信息技術(shù)，2009，3：14～16.

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A

1673-0038（2015）16-0173-02

2015-3-25