淺談CORS系統的應用與發展

摘要：介紹了連續運行衛星定位服務系統（CORS）的演變歷程，以及在國內外的發展、應用。比較了CORS與常規RTK在工作原理、系統組成、作業流程、誤差來源及精度等方面的異同點。通過在具體工程案例中的應用，初步分析了GDCORS在實際作業中常見的問題。

關鍵詞：連續運行衛星服務系統CORS 城市CORS網 省級CORS 常規RTK

1 連續運行衛星定位服務系統（CORS）的演變歷程

1.1 20世紀90年代，美國建成了GPS衛星導航定位系統，受當時政策控制和自然環境因素的影響，只用于低精度GPS定位。

1.2 為了突破美國的政策障礙，實現快速高精度定位，1992年國際大地測量協會(IAG)組織提出進行一次國際上的精密軌道定位的會戰——跟蹤美國GPS衛星的軌道，并在全球布設一些軌道跟蹤站，由自己來提供精確軌道。由此出現了連續運行衛星跟蹤站的雛形，用以作為衛星精密定軌定位的地面固定參照點。

1.3 加拿大提出主動控制系統理論，并于1995年建成第一個CORS臺站網，主要應用于大地控制網測量和地球板塊運動監測。主要缺陷表現為：參考站數量少，服務功能單一；參考站之間只能構成數學理論網絡，無法實現數據交換和融合；應用范圍小。

1.4 DGPS技術、RTK技術的出現與逐步普及，依靠無線電波進行差分改正信息發布的永久性參考站，主要是應用在近距離范圍內。其主要特點是：向用戶提供單向實時差分數據；參考站間相互獨立存在，無數據交換；逐步應用于其他工作領域。

1.5 互聯網技術和計算技術進步，CORS的各個參考站聯接成為有機網絡，并采用數據中心進行數據解算和服務，形成一個有機的系統。其特點為：CORS不僅僅是參考站，還是以參考站為節點組成的系統，CORS的含義轉為Continuously Operating Reference System，即連續運行參考站系統。

1.6 隨著計算機信息技術和相關技術的不斷發展，CORS將會演變成為Continuously Operating Reference Service，即連續運行衛星定位綜合服務系統：以GPS參考站組成的網絡為基礎，以數據中心為核心，除提供高精度定位服務外，還提供各種綜合服務，不斷擴大其服務方式和服務范圍，并逐步建立完善的服務系統。

2 連續運行衛星定位服務系統（CORS）在國外的主要應用

國際上具有代表性的項目主要有：全球IGS跟蹤站網絡、美國CORS、歐洲永久性連續運行網（EPN），上述網絡均屬于靜態型的連續運行參考站網絡，尚未實現大范圍的系統聯網。

3 連續運行衛星定位服務系統（CORS）在國內的主要應用

3.1 國家部委已經建成的、主要的GNSS CORS系統

3.1.1 國家測繪局的GNSS CORS系統。1992年，國家測繪局在武漢建立了國內第一個GPS的CORS。此后有分別在北京、拉薩、烏魯木齊、咸陽、西寧、?？?、哈爾濱等地建設了8個GNSS CORS。

3.1.2 中國地殼運動觀測網絡（CMONOC）。1998年，中國地震局主持，在國內建立了中國地殼運動觀測網絡。它由25個GNSS CORS組成，并計劃在2011年建成260個GNSS CORS構成中國大陸構造環境監測網絡。

3.1.3 海事GNSS CORS（RBN-DGPS）。交通部海事部門在全國沿海建立了20余個GNSS CORS，構成衛星定位地面差分站，用于沿海船舶的導航定位。

3.2 各省市GNSS CORS系統的建立情況

3.2.1 1999年，深圳市提出要建立中國第一個城市CORS網。2003年SZCORS成功通過驗收，并獲得測繪科技進步一等獎，成為了全國城市CORS的第一個范例。

3.2.2 隨后，東莞、北京、上海和大部分省會城市都已建成城市級CORS；大連等大型城市也在規劃中。

3.2.3 目前，我國廣東、江蘇兩省已建成省級CORS；在建的有江西、河北、河南、浙江、福建、廣西、山西、內蒙古、山東等；立項建設的有湖南、湖北、四川、海南、遼寧、安徽等。

4 連續運行衛星定位服務系統（CORS）與常規GPS-RTK的比較

4.1 工作原理

連續運行衛星定位服務系統（CORS）與常規RTK一樣，都是同步觀測條件下，流動站接收基準站計算并發送的GPS差分改正值，進行實時差分定位的。不同的是常規RTK中基準站是用戶自己安置的實體站，而CORS中的基準站是系統通過一定的數學算法模擬出來的虛擬站。

4.2 系統組成（見表1）

4.3 作業流程

4.3.1 常規RTK作業流程為：

①架設基準站：將基準站接收機安置在開闊的地方（已知點要求高地、開闊），架設電臺和天線；②設置基準站：設置橢球參數、投影參數等；③啟動基準站：輸入已知坐標，啟動基準站，啟動電臺；④啟動流動站：開始測量。

4.3.2 CORS作業流程：

①設置好連接CORS網絡的參數（一次性）；②開始測量。

4.4 誤差類型及處理（見表2）

4.5 精度分析

通過比較常規RTK和CORS的誤差處理方法，可以發現，CORS模式下的數據成果精度要高于常規RTK，且精度分布均勻。

4.6 CORS的優勢

①改進了初始化時間、擴大了有效工作的范圍，且精度均勻、可靠；②CORS系統連續運行，用戶隨時可以觀測，使用方便，提高了工作效率；③擁有完善的數據監控系統，可以有效地消除系統誤差和周跳，增強差分作業的可靠性；④用戶不需要架設參考站，真正單機作業，減少了費用；⑤使用固定可靠的數據鏈通訊方式，減少了噪聲干擾。

5 廣東省連續運行衛星定位服務系統（GDCORS）在工程測量中的案例分析

5.1 工程案例

鑒于連續運行衛星定位服務系統（CORS）的顯著優勢，并綜合考慮廣州市南沙區某在建集裝箱駁船碼頭工程測量項目的具體情況，我司測量隊采用常規GPS-RTK結合GDCORS技術完成該項目陸域地形測量。

GPS接收機分別采用徠卡GX1230和南方靈銳S86。其中，徠卡GX1230接收機采用常規RTK模式，南方靈銳S86接收機采用GDCORS模式。由于測區為吹填區，范圍較?。?50m×1100m）、地形簡單、地勢平坦，故在常規RTK模式中，WGS1984坐標系與北京54坐標系的轉換參數采用徠卡手簿內置軟件的“一步法”計算得出；GDCORS模式中的坐標轉換參數采用南方靈銳S86配套手簿內置軟件“工程之星”求得7參數，所得參數均經過現場多個已知點的檢核，殘差均滿足規范、設計要求。每天外業測量開始之前，均在4個圖根控制點上進行多次測量求平均值，以比對常規RTK與GDCORS測得的坐標值，其中，平面坐標最大差值不超過3.5cm，高程最大差值不超過5.0cm。

5.2 GDCORS應用中的常見問題分析

5.2.1 為什么會重新初始化？

①虛擬站位置變動范圍＞5km，重新生成虛擬參考站；②流動站通訊故障，掉線時間過長；③流動站觀測問題，接收機受干擾失鎖；④控制中心網絡解算軟件重新啟動。

5.2.2 為什么登陸不上控制中心？

①用戶名、密碼輸入錯誤；②流動站通訊故障連不上網絡或充值卡無效；③控制中心網絡解算軟件網絡斷開或剛重新啟動。

5.2.3 為什么登錄上控制中心，無法獲取基準站數據？

①流動站差分數據格式設置錯誤，無法獲取到CORS中心的差分源列表；②用戶名、密碼正確，但是過了有效期。

5.2.4 為什么長時間無法得到固定解？

①用戶觀測條件太差，如多路徑影響嚴重、截止高度角以上可視衛星太少（4顆）、PDOP過大；②流動站通訊太差，信號時斷時續；③當前時間電離層太活躍。

5.2.5 為什么是RAW解？

①控制中心軟件剛啟動。（會自動切換到VRS）②當前電離層太活躍，控制中心認為當前解算的模型殘差太大等，無有效網絡改正數據，將直接發送單參考站數據。流動站單參考站RTK作業。③設置了離參考站距離近直接RAW模式。

5.2.6 為什么無法獲得源列表？

流動站選項當中，差分格式選擇不對，如有RTCM及RTCM（VRS）可供選擇，則應選擇RTCM（VRS）。

6 結束語

隨著GPS技術、計算機信息技術、通信技術等相關技術的迅猛發展，CORS作為“新一代的服務于位置和時間需求的基礎設施”（劉經南，2010），在徹底解決通信網絡互聯、數據共享、服務漫游、標準化等關鍵性技術后，將實現為不同用戶提供在測繪工程、形變監測、工程施工、地理信息更新、線路施工及測繪、地面交通監控、空中交通監控、公共安全、農業管理、氣象預報、防災、減災、?？崭酃芾淼壬鐣顒又兴璧牟罘侄ㄎ恍畔⒌膽茫l揮其巨大的社會效益。正如劉經南院士在《建立全國CORS更新國家地心動態參考框架的幾點思考》中所說：“現有區域和行業CORS按各自的不同首要目標和不同標準建設，最終他們也將會覆蓋全國，實現合作共享、互聯互通互操作是必然的發展趨勢。”

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