3.1.5 D级GPS控制点的布设 ...................................... 25 3.1.6 GPS静态测量外业观测及观测数据资料的处理 .................. 26 3.1.7 数据处理结果报告 ......................................... 28 3.2 CORS测量校园控制点 .......................................... 30 3.2.1.实验内容 ................................................. 30 3.2.2已有成果资料 .............................................. 30 3.2.3作业与技术要求 ............................................ 31 3.2.4观测及作业要求 ............................................ 31 3.2.5外业观测成果 .............................................. 31 3.3 全站仪观测校园控制点 ......................................... 34 3.3.1.实验内容 ................................................. 34 3.3.2已有成果资料 .............................................. 34 3.3.3作业与技术要求 ............................................ 34 3.3.4外业观测成果 .............................................. 34 3.4 实验结果对比 ................................................. 36 3.4.1 CORS测量控制点对比静态观测控制点 ......................... 36 3.4.2 CORS测量控制点对比全站仪观测控制点 ....................... 36 3.5影响CORS可靠性的因素 ........................................ 38 3.6提高精度和可靠性的研究 ....................................... 39 第4章 CORS在各领域及各行业的应用 ................................. 41 4.1 基础测绘 ..................................................... 41 4.2 一般测量 ..................................................... 42 4.3 工程建设 ..................................................... 44 4.4 自然灾害监测和地壳运动监测 ................................... 45 4.5 气象预报 ..................................................... 45 4.6 地理信息数据采集 ............................................. 45 4.7 交通管理和监控 ............................................... 46 第5章 总结 ........................................................ 47 参考文献 ........................................................... 48 谢 辞 ............................................................. 50
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第1章 绪论 第1章 绪论
1.1 CORS技术背景
1.1.1现代空间定位技术代替传统测量技术
传统大地测量和工程应用测量是采用测角、测距和测高仪器经行外业观测。其主要缺点是要求点间通视，受到光线和电波信号衰减的影响，导致测量距离有限，劳动强度大，工作效率低。由于地球曲面的影响，即使通视性和视距可达到要求，最大距离也不可能太大，因此早期的大地测量网和控制测量网都是采用三角测量网的建设方式。每个三角的边长在20~25km左右，布设方法困难。特别在山区，三角网布设的工作量非常大，在城市地区布设低等级的三角控制网也十分困难，且作业效率非常低。
20世纪50年代开始，随着空间技术的不断发展，先后出现了子午卫星定位技术、多普勒卫星定位技术、GPS卫星定位技术、GLONASS卫星定位技术、VLBI（甚长基线干涉测量）测量技术和SLR（卫星激光测距）测量技术。特别是20世纪80年代中后期，随着GPS定位技术的快速发展，各国采用GPS定位技术进行大地测量和工程应用测量，大大提高了外业工作效率和成果精度，同时减轻了劳动强度，逐步替代了传统测量技术。
1.1.2多学科技术融合促进CORS技术发展
20世纪90年代开始，随着以空间技术、计算机技术、电子通信技术及网络技术为代表的现代科学技术的迅速发展，特别是“3S”（全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS））技术的飞速发展，传统测绘技术开始了一次全新的技术革命。尤其是GPS定位技术与现代通信技术相结合，在大地测量领域实现了里程碑式的跨时代发展。
各国大地测量学家就如何促进GPS定位技术民用化进行了深入研究，加速了GPS应用技术的发展，不断地完善GPS定位技术相关的数学模型。同时，也为CORS技术的发展奠定了理论基础和主要数学模型，如载波相位差分、VRS（虚拟参考站）和MAC（主辅站）等结算方法都是GPS应用发展的结果。
GPS技术发展的同时，各种高科技也得到了迅速的发展。特别是计算机软硬件技术和网络通信技术的发展，是CORS通过通信网络把GPS参考站组成一个局域网络，实现GPS数据快速传输和处理，能够实时为GPS用户提供差分改正
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信息数据。[1]
1.1.3 CORS技术发展历程
20世纪80年代，加拿大提出CORS“主动控制系统”理论，并于1995年建成第一个CORS台站网。早期CORS的应用由于受到当时通信技术和解算技术的限制，未能在实时定位方面提供服务，主要应用于大地测量控制网和地球板块运动监测。其缺陷主要表现在参考站数量少，服务功能单一；参考站设备落后，数据存储量小；参考值之间只能构成数学理论网络，无法实现数据交换和融合；应用范围小。
20世纪90年代开始，由于DGPS技术的发展和RTK测量技术的出现和逐步普及，出现了一些依靠无线电波进行差分改正信息发布的永久性参考站，即RTK单参考站，能够在近距离范围内为用户提供RTD伪距相位差分服务和RTK载波相位差分服务，即现代CORS的雏形。它的出现和应用逐步改变了传统测量作业模式，较大地提高了测绘作业效率。这个时期的CORS的特点是为用户提供单向通信的实时差分数据服务；参考站间相互独立存在，无数据交换；已经开始逐步用于其他工作领域。
进入21世纪以来，由于计算机技术和网络通信技术的飞速发展，CORS得到不断发展和壮大，世界很多发达国家纷纷建设国家级。区域级和城市级的CORS。1999年，我国深圳率先建成SZ—CORS，随后全国多个省、市开始着手建设省、市级CORS，逐渐形成了“城市—省—全国”的CORS网络格局。CORS已广泛地应用于不同领域、不同精度的空间定位领域，逐渐发展成为现代CORS。
1.1.4 CORS技术发展特点
现代CORS把各参考站通过数据中心的联合通信组成了有机的网络、差分数据解算发展到采用多参考站的联合解算，如VRS、FKP和MAC等解算技术；用户广泛。应用范围扩大，服务方式多样化；有完整的服务体系，为社会各方提供丰富的相关服务。实现了由点到面、从单一差分信息服务扩展到多种信息服务。
1)由点到面
早期的CORS，采用的是一个参考站，通过单个参考站进行广播差分数据发送服务，这种CORS服务范围小。精度较低，且服务能力有限，其服务是典型的“点”范围的服务。CORS发展到中期，出现了多个参考站联合组成一个CORS网络，但是由于没有先进的通信技术支持和数据中心的统一协调，其服务方式还是多个点独立进行服务。这种CORS虽然服务范围获得较大提高，但是服务方式
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第1章 绪论 和差分解算方法与原有单个参考站基本相同，精度没有大的提高，服务能力有限。
进入21世纪以后，由于互联网技术和计算机技术的迅速发展，为CORS的发展提供了强大的动力，CORS实现了各参考站的通信互联和数据共享，以CORS数据中心为大脑，各个参考站形成一个总体有机网络，极大提高了CORS的可靠性和服务范围，并在该基础上实现采用多参考站数据和基准建设数据模型，计算高精度的差分信息。
无线通信技术的提高，可以实现无线互联网技术，为CORS进行控制数据播放和综合服务提供了可能。CORS也可以通过无线互联网实现点对点的查分数据传输，即根据不同的用户发送不同的差分数据，并在该基础上，增加各种位置信息相关的综合服务，极大提高了服务的可靠性和多样性。
未来CORS网络发展趋势是进一步完善CORS网络，提高参考站之间传输率和传输可靠性，并逐渐实现网络的智能化。
2)由单一服务到综合服务
CORS早期单参考站只进行差分信息广播发布服务，服务方式单一，基本不能向外界提供原始观测数据。CORS联合参考站建成后，大多数情况下也只能提供差分播发服务，并有限地提供一些其他服务，如气象预报数据服务。后差分数据服务等。
互联网和计算机等技术的发展，为CORS扩展服务提供了条件，主要包括： ①先进的通信技术为参考站到数据中心的数据传输提供了先进的链路。 ②服务器和数据存储设备提供了数据存储空间和解算设备。 ③路由器。防火墙等设备实现了网络路由和数据分流。 ④先进的网络RTK技术和数学模型实现了整网高精度解算。 ⑤网络技术实现了点对点的差分数据发送服务和数据下载服务。 ⑥先进的软件技术为CORS实现实现综合服务提供了软件基础。
进入21世纪以后，全球各地的CORS逐渐发展成为多功能的综合服务系统。 CORS以网络RTK/RTD服务为主，数据下载服务为辅，应用扩展到了气象数据服务。定位监控服务、基准统一服务和精密数据解算服务等内容。
1.1.5 CORS含义的演变
在20世纪90年代，科学家提出CORS概念时，目的是要建立永久性的卫星参考站。最初，CORS建设的主要内容是参考站的建设，因此早期CORS的含义为Continous Operation Reference Stations，即连续运行参考站。后来随着互联网技术和计算机技术的发展，推动了CORS技术的进步，CORS的各个参考站连接成为有机网络，并采用数据中心进行数据解算和服务，形成一个有机的系统，这
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时的CORS不仅仅是参考站，而是以参考站为节点组成的系统，CORS的含义转为Continous Operation Reference Stations，即连续运行参考站。
随着计算机信息技术和相关技术的不断发展，CORS目标是以GPS参考站组成的网络为基础，以数据中心为核心，除提供高精度位置服务外，还提供各种综合服务。随着GPS应用技术和网络技术的发展，其服务方式和服务范围将不断扩大，并逐渐建立完善的服务体系。CORS的含义由连续运行参考站系统演变成为连续运行卫星定位综合服务系统（Continuously Operating Reference System）。[2]
1.2 CORS在国内外的发展现状
1.2.1国外CORS发展现状
随着全球卫星定位技术、计算机技术、网络和通信技术的迅速发展，建立区域卫星定位导航服务网络取代传统的静态定位控制网是今后实时导航定位的发展趋势。国外CORS的研究主要集中在基础设施建设、系统自动化管理、数据采集域分发、基于网络的GPS定位技术的开发等方面。其中，具有代表性的全球和国家的项目包括IGS跟踪站网络、美国NGS CORS、欧洲EPN永久性连续网等、在美国CORS的东部区域，大部分站点实现了实时的数据传输，仅需要建立必要的服务手段即可实现实时定位服务。在EPN网络中，德国、挪威等国家已率先利用实时载波相位差分、网络RTK技术提供实时高精度定位服务。目前，国外已广泛应用这一技术的国家主要有美国的连续运行卫星导航定位参考站系统（CORS），它覆盖全美（包括阿拉斯加），构成新一代动态国家参考系统；加拿大的主动控制网系统（CACS）；德国的卫星定位与导航服务计划（SAPOS），日本的GPS连续应变监测系统（COSMOS）。
(1) 美国CORS
CORS在美国建设得最早，发展也最快，居于世界各国之首。美国主要有3个大的CORS网络系统，分别是国家CORS网络、合作CORS网络和加利福利亚CORS网络。目前，国家CORS网络有688个站，合作CORS网络有140个站，加利福利亚CORS网络有350多个站，并且以每个月15个站的速度增长，超过155个组织参加了CORS的项目。美国国家大地测量局（NGS），美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的国家海洋服务办公室分别管理国家CORS和合作CORS。NGS的网站向全球用户提供国家CORS网络参考站坐标和GPS卫星跟踪观测站数据，30d为原始采用间隔的数据，30d后为30s采样间隔数据，此外NGS网站还提供网上数据处理服务（OPUS）。
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