CORS系统简介

CORS系统简介CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。随着GPS技术的飞速进步和应用普及，它在城市测量中的作用已越来越重要。当前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（ContinuousOperationalReferenceSystem，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。一、系统原理和结构（1）系统原理连续运行参考站系统是建立在GPS硬件的等技术平台之上。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时、的测量服务。根据系统功能的要求，本系统的GPS硬件由如下几个单元组成：GPS基站、电源系统、用户系统，如下图所示整个系统的原理图如下：（2）系统作业流程与数据流程1）系统运作的流程如下：基准站连续不间断的观测GPS的卫星信号获取该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，按照用户要求把静态数据打包存储并把基准站的卫星信息送往服务器上GPS软件的指定位置。用户单元接收定位卫星传来的信号，并解算出地理位置坐标。用户单元的数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取基准站提供的差分信息后输入用户单元GPS的OEM板进行差分解算。用户单元在野外完成静态测量后，可以从基准站软件下载同步时间的静态数据进行基线联合解算2）GPS硬件系统总体数据流程如下：二、系统优势CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式，其主要优势体现在：1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围；2）采用连续基站，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）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，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；6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享；7）扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；8）为建设数字化城市提供了新的契机。CORS系统仅是一个动态的、连续的定位框架基准，同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要的城市基础设施，CORS可在城市区域内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息，并实现城市测绘数据的完整统一，这将对现代城市基础地理信息系统的采集与应用体系产生深远的影响。它不仅可以建立和维持城市测绘的基准框架，更可以全自动、全天候、实时提供高精度空间和时间信息，成为区域规划、管理和决策的基础。该系统还能提供差分定位信息，开拓交通导航的新应用，并能提供高精度、高时空分辨率、全天候、近实时、连续的可降水汽量变化序列，并由此逐步形成地区灾害性天气监测预报系统。此外，CORS系统可用于通信系统和电力系统中高精度的时间同步，并能就地面沉降、地质灾害、地震等提供监测预报服务、研究探讨灾害时空演化过程。连续运行参考站系统（CORS）可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统。与传统的GPS作业相比连续运行参考站具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。三、建立CORS的必要性和意义城市连续运行参考站系统（CORS）是“空间数据基础设施”最为重要的组成部分，可以获取各类空间的位置、时间信息及其相关的动态变化。通过建设若干永久性连续运行的GPS基准站，提供国际通用各式的基准站站点坐标和GPS测量数据，以满足各类不同行业用户对精度定位，快速和实时定位、导航的要求，及时地满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控，矿山测量等多种现代化信息化管理的社会要求。建立CORS的必要性和意义主要体现在以下几个方面：(1)CORS的建立可以大大提高测绘精度、速度与效率,降低测绘劳动强度和成本,省去测量标志保护与修复的费用,节省各项测绘工程实施过程中约30%的控制测量费用。由于城市建设速度加快，对GPS-C、D、E级控制点破坏较大，一般在5-8年需重新布设，至于在路面的图根控制更不用说，一二年就基本没有了，各测绘单位不是花大量的人力重新布设，就是仍以支站方式，这不但保证不了精度，还造成了人力物力财力的大量浪费。随着CORS基站的建设和连续运行，就形成了一个以永久基站为控制点的网络。所以，可以利用已建成的CORS系统对外开发使用，收取一定的费用，收费标准可以根据各地的投入和实际情况制定，当然这一点上更多的是社会效益。(2)CORS的建立，可以对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测,对灾害进行快速预报。CORS项目完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防、测绘、GIS应用等提供精度达厘米级的动态实时GPS定位服务,将极大地加快该城市基础地理信息的建设。(3)CORS将是城市信息化的重要组成部分,并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架,从而从实时的空间位置信息面上实现城市真正的数字化。CORS建成能使更多的部门和更多的人使用GPS高精度服务,它必将在城市经济建设中发挥重要作用。由此带给城市巨大的社会效益和经济效益是不可估量的,它将为城市进一步提供良好的建设和投资环境。四、单基站CORS的特点投入较少：随着南方单基站技术的成熟，只要较少的投资即可在一个中小城市建立一个CORS基站，满足当地测量用户不同层次空间信息技术服务的需要：基站所在城区及近郊区、城市进出口主要交通沿线，以及以基站为中心三十公里范围内区县城镇城乡地区实现快速厘米级实时定位及事后差分。1、随时可以升级和扩展：单基站系统可以随时增加新的基站，加大实时RTK作业的覆盖区域，一旦建立虚拟参考站系统的条件成熟，只要进行系统软件的升级，花费不大的投资，单参考站系统即可轻松地升级成虚拟参考站网络系统。2、数据可靠、稳定、安全：基站连续观测，静态数据全天候采集，点位精度高，数据稳定；用户登录采取授权方式，数据中心可以管理登录用户，数据安全性高。3、作业范围广：目前基于南方单基站的RTK作业半径已经扩大到30公里，能够实现快速厘米级实时定位及事后差分，利用GPRS/CDMA进行50公里左右RTK测试成功案例也已经屡见不鲜。4、施工周期短：单参考站技术经过实践表明它是一种比较成熟的技术，从方案落实开始采购设备，安装调试，到验收运行整个周期1个月以内。五、单基站方案的目标与内容南方单基站CORS方案目标为：建立和维护测量区域内的GPS基准站支持，为该系统提供一套完整的GPS工程技术标准，其具体项目为：（1）建设一个永久连续观测的GPS定位基准站。（2）建立一个可提供基准站网络服务的网络系统。（3）建立基准站与系统管理中心的内部局域网的数据传输。（4）为测量用户提供RTK实时差分、静态后处理的数据信息。单基站CORS，就是只有一个连续运行参考站。类似于一加一或一加N的RTK，只不过基准站由一个连续运行的基准站代替。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机地结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态、存储和发送相关数据，同时有一个服务器提供网络差分服务和用户管理。系统性能指标六、应用系统作业主要针对单位的测绘应用，更具引用特点模式分为高精度测量、控制测量、大比例尺测图和施工放样等几项。1.静态测量静态方法主要是利用系统基准站的原始观测数据和用户所观测的数据联合处理完成的，具体内容如下：观测时间：1时段，2-3小时采样率：15秒使用仪器：双频GPS接收机处理软件：接收机厂商提供的商业软件，广播星历测量精度：平面点位精度3mm。使用领域：城市控制测量，工程控制测量使用方法：静态仪器直接观测。通过网络下载CORS基准站数据。利用商业软件进行基线处理。项目内容技术指标系统精度实施方式水平精度高程精度RTK实时定位20KM以内10mm+1ppm20mm+1ppm20KM－40KM20mm+1ppm40mm+1ppm40KM－50KM50mm+1ppm80mm+1ppm50KM－100KM亚米级亚米级静态事后差分定位≤5mm≤10mm变形观测3－5mm6－10mm导航≤5M≤10服务领域导航提供高精度导航定位的信息测量提供静态、后差分、RTK的数据服务兼容性导航RTCM-SC104V2.X差分RTCMv2.X格式利用商业软件进行平差计算，得到控制点坐标。2.动态测量使用方法：GPRS或CDMA拨号，拨叫基准站的网络系统接入号码。流动站GPS天线保持稳定，进行初始化工作，得到RTK固定解。这一时间根据卫星状况、观测环境状况等可能会持续15-120秒。在待测点上得到固定解且稳定2-5秒钟后，开始记录数据，连续记录10次结果（5秒采样间隔）。取平均值作为该点的精确坐标。如果不能顺利初始化，可移动流动站天线位置，选择观测条件好的地点进行初始化，然后移动到待测点上。作业过程中如果发生初始化丢失时（即定位结果降低为RTK固定解以下水平），需要重新稳定进行初始化工作，直至得到RTK固定解为止。