与常规RTK不同,VRS网络中,各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息,而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时,移动用户在工作前,先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标,控制中心收到这个位置信息后,根据用户位置,由计算机自动选择最佳的一组固定基准站,根据这些站发来的信息,整体的改正GPS的轨道误差、电离层、对流层和大气折射引起的误差,将高精度的差分信号发给移动站。(见图3)这个差分信号的效果相当于在移动站旁边,生成一个虚拟的参考基站,从而解决了 RTK作业距离上的限制问题,并保证了用户的精度。
虚拟参考站(VRS)具有的优势是:它只需要增加一个数据接收设备,不需增加用户设备的数据处理能力,接收机的兼容性比较好;允许服务器应用整个网络的信息来计算电离层和对流层的复杂模型;在整个VRS生产步骤中对流层模型是一致的,消除了对流层误差;虚拟参考站系统的另一个显著优点就是它的成果的可靠性、信号可利用性和精度水平在系统的有效覆盖范围内大致均匀,同离开最近参考站的距离没有明显的相关性。
但VRS技术要求双向数据通讯,流动站既要接收数据,也要发送自己的定位结果和状态,每个流动站和数据处理中心交换的数据都是唯一的,这就对系统数据处理和控制中心的数据处理能力和数据传输能力有很高的要求。由于通讯技术和计算机技术发展较快这些问题影响也不大,VRS技术目前应用得比较广泛,可以说网络RTK技术的一个代表。
3.4.5 组合定位模式
CORS的各基站都在连续的观测和不停的播发各种改正数,那对于条件较差的地区可采各种定位模式的组合定位,如采用VRS+DGPS,有利于改善观测条件,提高点位精度。组合模式定位的理论有待进一步的研究。
4 CORS在工程控制网中应用
当前全国各地众多测绘任务中,测区控制点的收集相对比较麻烦,有了CORS,无需再联测已知控制点,只要申请相关时段的CORS数据即可。下面是在某市1:500地形图测绘控制网施测过程中利用两个CORS站点作为起算数据与联测三个已知点的成果比较情况。(见图4)
从上图可以看出最大较差不大于1.5cm,所以基于CORS的GPS工程控制网所取得的成果满足规范的要求。
同时, CORS的优势和重要性还体现在以下几个方面:
(1)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。连续运行参考站系统能够全年365 天,每天24 小时连续不间断地运行,全面取代常规大地测量控制网。用户只需一台GNSS 接收机即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的实时、准实时的快速定位或事后定位。全天候地支持各种类型的GNSS 测量、定位、变形监测和放样作业。如果利用已建成的CORS对外开发使用,收费标准可以根据各地的投入和实际情况制定,经济效益和社会效益显著。
(2)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。能使更多的部门和更多的人使用GPS 高精度服务,必将在城市经济建设中发挥重要作用,带来巨大的社会效益和经济效益。
5 结束语
本文详细介绍了CORS的原理及定位模式,并结合自己在工程中的应用,对其精度和优越性进行了体验。随着科技的发展,CORS还将得到更好提升,如未来多种星座的投入使用;通信系统性能的进一步发展;软件处理系统的进一步完善(系统误差的自我检测与改正,定位算法的改进等),可以预见,今后测量人员将会广泛应用CORS。
参考文献
[1] 刘经南,刘 晖. 连续运行卫星定位服务系统———城市空间数据的基础设施[J]. 武汉大学学报(信息科学版) , 2003, 28(3) : 2592264.
[2] 祁芳,刘晖,GPRS 技术在CORS 系统中的应用[J]. 全球定位系统,2003 (1):37240
[3] 刘晖,时晓燕,杨沾吉,等. 深圳市连续运行卫星定位服务系统的建立与试验[J]. 测绘通报,2003 (9):33236
[4] 柏柳, 肖鸾, 胡友健. CORS的精度及其稳定性研究. 河南理工大学学报[J]. 2005, 24