CORS在城市工程测量中的应用
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马慧玲12黄吉来2
1.大连市测绘院 辽宁省大连市 116011
2.辽阳国土资源勘查规划院辽宁省辽阳市 111000
摘要：随着GPS技术的发展，GPS 网络RTK技术也越来越成熟，它代表了GPS的发展方向。通过对CORS工作原理的介绍，及其系统构成的优势，阐述了城市建立CORS的可行性和必然性，及其带来的经济效益。
关键词：连续运行参考站（CORS）； 露天矿；GPS；
中图分类号：P228.4 文献标识码： A
0.引言
全球定位系统（GPS）是美国于1973年提出的，最早用于军方的全天候全球性的导航系统，于1994年全部建成。GPS实时动态定位(Real Time Kinematic, 简称RTK) 技术是一种将GPS与数据传输技术相结合, 实时解算进行数据处理, 在1～2 秒的时间里得到高精度位置信息的技术。连续运行参考站（CORS）技术的出现将GPS技术发展到了一个新的高度，同时也加快了工程测量发展的进程。
1.CORS系统的工作原理及其优势
在使用CORS系统时,各固定参考站接收卫星信号，并把接收的数据通过适当的通讯手段实时的发送给控制中心，控制中心将所有固定参考站的数据进行统一解算。而用户在工作前,先通过无线网络向控制中心发送一个概略坐标,控制中心在收到这个位置信息后,便根据用户位置,由计算机系统自动选择最佳的一组固定基准站,整体地改正GPS 的轨道误差以及电离层、对流层和大气折射引起的误差,再将高精度的差分信号发给用户。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边,形成一个虚拟的参考基站进行RTK定位计算，以保证用户精度要求，因此上述技术也称为虚拟参考站技术（VRS）[1]。
CORS系统是GPS 实时动态定位技术和数据通讯处理技术等高科技的完美结合,是一种GPS 的多基站技术,它在数据处理上充分利用了多个参考站的联合数据的多基站算法。
CORS系统能为各种应用提供数据和服务，它可以应用于大地控制测量，工程施工测量，变形监测，地理信息系统和测绘地图，矿山测量，机械安装测量，导航定位，水文测量，航空测量等等。和普通的RTK相比，在相同个数参考站的情况下，CORS可以覆盖更大的区域，增加了覆盖率；它的精度不会因离基准站远近不同而不同，它提供的是等精度观测；它的启动时间更快，预设置时间更短，提高了生产效率；它可以发送多种频率的信号，并支持其他类型、型号的接收机，使用者在不添加成本的情况下可以很快成为它的一个用户，和普通RTK只支持自己类型型号的功能相比，它降低了投入的成本，并能通过提供CORS服务而取得一定的收益，进一步降低了投入和运行系统的费用。此外，还能提供数据的下载、更新，并且系统本身的升级也比较容易。
基于上述原因，现在很多发达国家都已经建立了自己的CORS系统，比较成功的是马来西亚和芬兰，如图1、2，他们都已建立了整个国家的CORS系统。
我国近几年发展迅速，先后建立起很多省市的CORS系统，比较成功的是四川的CORS系统，如图3。
图1 马来西亚CORS分布图
Fig.1 The Distribution of CORS in Malaysia
图2 芬兰CORS分布图
Fig.2 The Distribution of CORS in Finland
图3 四川CORS系统固定站分布图
Fig 3SCCORS distribution
2.CORS系统的组成
CORS系统包括3个部分:控制中心，固定参考站和用户部分[2][3]。
控制中心
它即是数据处理中心，也是通讯控制中心，是整个系统的核心部分。控制中心通过通讯手段 (光纤，光缆，ISDN，电话线)与所有的固定参考站进行通讯，将所有固定参考站的数据汇总，进行统一处理。控制中心通过无线网络(GSM、CDMA、GPRS等等)进行信息的，使用户能实时得到所需要的信息。控制中心是由计算机实时处理系统控制整个系统的运行，所以控制中心的软件即是数据处理软件，也是一个控制系统。
固定参考站
固定参考站是固定的GPS接收系统，分布在整个网络中，一个CORS网络可以包括很多个站，但最少需要3个站，站与站之间的距离可达70Km以上。固定参考站与控制中心之间由适当的通讯手段相连进行通讯，将数据实时的传送到控制中心统一处理。
用户部分
用户部分就是用户的接收机，加上无线通讯的调制解调器。接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心，并接收中心的差分信号，生成厘米级的位置信息。
3.城市CORS系统的建立
随着测量技术的发展，城市已从传统工作模式转入现代化数字，自动化程度有了很大的提高，数据需要实时进行传输。GPS作为现代化的测量设备也已早已在城市中使用，它被广泛应用在公共交通、市政设施修建等城市的各个领域中。随着公交车调度系统及各种交通系统，尤其是数字城市的应用，对测量数据的准确和实时性的要求进一步提高，如果每一个系统都建立自己的GPS测量系统，则会极大的浪费资源，而且各个GPS测量系统之间会有一定的影响。CORS的出现结束了GPS作业单打独斗的局面，使整个城市内所有使用GPS的工作成为一个有机的整体，大大扩展RTK的作业范围，使GPS的应用更广泛，精度和可靠性将进一步提高，使从前许多GPS无法完成的任务得以完成。城市CORS系统的建立过程如下[4]：
(1)．先收集资料，主要包括：城市高等级控制点坐标，点的分布，最好同时具有相应的WGS84和本地双套坐标及其精度评定成果。
(2)．根据收集的资料，建立坐标转换模型及算出相应的参数，为系统提供所必需的原始数据。
(3)．在城市区域内建立控制中心。它设计为无人值守，主要设备为GPS接收机和CORS软件系统，并和网络连接，实时向网络用户所需数据。它一般建立在开阔的高处附近没有高大建筑，没有大型水体[5]。
(4)．根据具体情况，建立的固定参考站。固定参考站和控制中心一样，一般都建在高地，用于接收卫星信号。固定参考站将采集到的数据通过连线直接传给控制中心。
(5)．进行现场调试，确认CORS系统的各种参数，及其运行准确性及可靠性。
(6)．进行技术培训，使现场测量工作人员能够熟练使用该系统。
4.实例分析
某城市建立了CORS系统，在实际运行后，为了验证其精度和适用性，对68个点进行两次独立观测，其两次观测差值统计如表1所示，统计计算得：X坐标的中误差，Y坐标的中误差，H坐标的中误差，完全满足城市中一般工程测量的精度要求。
表1. 两次观测差值统计表（单位：毫米）
5.结束语
网络RTK技术是将现代计算机管理技术、网络通讯技术、卫星定位技术等集于一体的系统, 应用参考站接收信号，运用最先进算法进行计算和改正，是GPS实时动态定位技术的革命性发展, 为社会提供高精度全天侯的基础地理信息服务。
在现代数字城市中应用CORS系统可实时城市内各个用户的位置，并能实时反馈工作状况，进行及时的调整、调度；还可以实时更新城市变化，为数字城市提供基础数据，为各种决策提供了第一手资料。
参考文献
[1] 王志豪. 虚拟参考站技术在工程测量中的应用[J]. 测绘通报,2004,11:64-65.
[2] 林良光. 应用GPS 网络RTK技术建立区域性空间定位动态服务体系的几点思考[J]. 东北测绘,2002,3:41-42.
[3] 杨洋. 虚拟参考站(VRS)技术及其精度评定[D]. 西南交通大学,2007.6.
[4] 莱卡用户使用手册2007.GPS Spider Brochure[M]. /.
[5] 马振利, 吉长东, 白建军. VRS RTK 在地籍测量中应用 [J]. 辽宁工程技术大学学报,2006.6, 25(3): 348-350.