河北联合大学矿业工程学院
完好性。它为以上海市为中心方圆70km的范围内提供有效的定位和导航服务,加上上海测绘院拥有的各种精度和各种类别的上海地区电子地图集,将为建立上海地区的车载(包括车辆、舰船和飞机等)导航GPS产业奠定基础。
上海GPS综合服务网的主要特点是自成系统。该网建有独立的GPS卫星精密定轨、预报和钟差改正等完整的资料处理软件系统,使该网在上海地区的GPS应用服务完全不受美国对GPS采用的SA技术和AS技术降低定位和导航精度的影响,保证该网长期发挥其稳定和完好的应用价值。上海GPS综合服务网应用于上海地区的气象服务、大地测量、工程测量、地壳变形和地面沉降的监测以及城市地理信息系统(GIS)等领域。它以上海为中心,能全天候地提高长江三角洲地区的可将水汽量的变化信息,分辨率从原来的12h采样一次提高到30min一次,站点分布也由原来的300km以上下降到100km左右。
它作为上海市信息化管理的基础设施,能一网多用,为促进上海地区经济持续、快速和健康地发展提供了全方位的服务。
(5) 香港CORS
香港GPS多功能台站网,其基础设备包含12个GPS参考站,覆盖整个香港地区,它分两期进行建设,第一期6个参考站已于2001年建成,采用徕卡公司的6台CRS1000接收机和专用的软件系统;第二期已于2004年完成,新建了6个GPS参考站,并升级香港原有GPS网络的系统设备和软件,把原有的徕卡公司的CRS1000接收机更换为SR530GPS接收机。
新系统包含了下一代徕卡GPS网络软件包SPIDER和GNSMART,已进行远程操作、数据收集、验证和发送、它以区域纠正参数(FKP)和虚拟参考站(VRS)模式,为现场用户生成和传送的大气纠正RTL数据流,以实现更大范围的RTK精确定位。因而,可以通过无线通信(如GSM/CDMA/GPRS和互联网),每周7d全天候地检索经过验证的DGPS或RTK数据流,以更加经济高效的方式,精确完成各种定位应用。
香港多功能台站网可广泛应用于各种测绘和施工放样,建筑物(如大楼、桥梁、水坝等)动态形变和地面沉降等检测,快速降水分析等气象预报,港口船只引港,地面交通调度、监控及飞机着陆等精密导航,并可通过因特网、GSM移动通信、调制副载波等数据传输手段,提供实时、准实时和事后的数据分发和处理服务。
(6) 深圳CORS
深圳CORS(SZCORS)于2003年建成,它是我国建立的第一个实用化的实时动态CORS,由深圳规划与国土资源局出资,武汉大学GPS工程中心承建。
SZCORS当时由4个GPS参考站、1个系统数据中心、1个用户数据中心、
-10-
第1章 绪论 若干用户应用单元。数据通信系统5个子系统组成,各子系统互联,形成一个分布于整个城市的局域网或城域网。它的实时定位精度可达到平面3cm,垂直5cm。网络实时动态定位采用VRS技术,系统的数据服务分两种方式,通过访问服务器以GSM或GPRS数据通信方式向用户提供实时精密定位服务;通过Internet网络向用户提供精密事后处理的数据服务,并发布系统工作状况、新闻等动态信息。
(7) 四川CORS
四川GPS观测网络(GPS Observation Network of Sichuan,GPSONS),是主要为监测地震服务的CORS。它由四川省地震局承建,其数据中心位于四川省地震局办公大楼内,负责数据传输、常规管理,并承担专门的数据处理与信息发布任务。它是一个以全球卫星定位系统观测技术为主,结合精密重力和精密水准测量构成大范围、高精度、高时空分辨率的地壳运动观测网络。
四川GPS观测网络由GPS基准网、区域网,数据传输发布与处理分析系统三大部分组成。基准网有4个GPS连续观测参考站,区域网由40个不定期复测的GPS观测参考站组成。自2002年4月开始进行调研,2004年6月建成4个基站,平均站间距约70km,控制面积约6000km2范围的系统覆盖。网络的主要技术指标—基准网相邻站间GPS基线长度年变化率测定精度优于2mm。
(8) 昆明CORS
昆明市GPS台站网是当地的CORS。它首期建设4个站,站与站之间相隔40~50km,覆盖面积约3000km2,主要为基础测绘服务。
整个站台网由多个连续运行的GPS参考站组成。每个GPS参考站包括GRX1200接收机和AT504扼流圈天线,特殊设计的稳固测云墩标,蹲标倾斜仪,电饵,调制解调器以及其他辅助设备。参考站通过通信网络与数据中心相连接。数据中心由5个子系统组成,包括数据传输系统、质量检测系统、数据处理系统、数据存储系统、数据发放系统、昆明市GPS台站网为城市规划、国土管理、地籍管理、工程建设、环境监测、防震减灾、交通管理、气象监测等各种社会信息化管理需求提供了强有力的支撑和良好的服务。
(9) 江苏CORS
江苏省连续运行参考站网络(Jiangsu Continuously Operating Reference Station,JSCORS)是我国首批地区(省)级的连续运行的参考站网络系统,它在全省范围内建立永久性参考站,通过网络互连,构成新一代的网络化的大地测量系统,不仅可以向各级测绘用户提供共精度、连续的时间基准,并可向导航、时间、灾害预报等部门提供各种数据服务。
该项目于2006年7月正式启动,2007年初完成。JSCORS通过在全省范围
-11-
河北联合大学矿业工程学院
内建设70个左右连续运行参考站,在江苏省内建立一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的全球导航卫星综合服务网。[4]把GNSS这一高新技术综合应用于大地测量、工程测量、气象监测、地震监测、地面沉降监测以及城市地理信息系统等领域,以满足日益增长的城市综合管理和建设的需要。
(10) 北部湾CORS
北部湾CORS(简称BBW—CORS)是广西第一个CORS,全称为北部湾(广西)经济区连续运行卫星定位综合服务系统,是广西测绘局“十一五”期间重点建设项目之一。2006年8月,开始进行项目论证评估,2007年3月正式开始开工建设,2008年8月系统建设完成。系统在南宁、北海、钦州、防城港地区建设工13个永久性卫星参考站和3个数据中心。各参考站观测数据通过专用数据通信网传送至管理中心,经过处理,通过专业网或因特网,按不同需求实时或非实时向用户发布GPS测量数据及差分数据,以满足不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、测速、测方位、测量位移及测量气象参数的要求,满足城市规划、国土管理、城乡建设、基础测绘、灾害监测、环境监测、防灾减灾、精细农业及交通管理等多种现代化、信息化管理的需求、它也为建立全广西连续运行卫星定位综合服务系统提高了建设经验和技术积累。
1.3 CORS研究的目的
1.3.1提高测绘科技水平
利用CORS提供的实时和事后定位服务,用户能够实现快速、高精度、空间三维定位测量;大大提高了外业工作效率和成果精度,减轻了测量工作人员的劳动强度;改变了传统测量工作模式,从整体上提高了我国测绘科技水平。
统一测量基准
CORS建设为区域测绘工作提供一个统一的测量基准,并为精化似大地水准面数据服务奠定基础。CORS数据中心的建成,能为测量用户提供实时和事后的测量基准传递服务,实现区域测绘成果的基准统一,能够很好地解决不同行业(部门)测量基准系统差异问题。
1.3.2避免测量标准重复建设
随着城乡经济建设速度的加快,各等级测量控制点遭破坏日趋严重。为了满足经济建设的需要,各部门不得不经行控制点的重复布设,陷入了“建
-12-
第1章 绪论 设—破坏—建设”的恶性循环,同时造成了人力、物力的浪费。
CORS建设目的就是在服务区域范围建成能够永久保存的、连续运行的参考站网络,作为该区域测绘工作的高精度参考框架网。通过数据中心提供的实时和事后基准传递服务,用户可以快速建立临时性的测量控制点,满足经济建设的需要。另外,相对常规测量标志的保护与修复而言,CORS建成后其维护费用要低的多,能够节省大量的基础测绘经费,具有较好的社会效益和经济效益。[5]
1.3.3提供多元化信息服务
CORS的建立将为国民经济建设与社会生活提供多元化信息服务。它可以满足各类不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、测速、测方位、测量位移及测量气象参数的要求;满足城市规划、国土管理、城乡建设、基础测绘、灾害监测、环境监测、防灾减灾、精细农业及交通管理现代化、信息化管理的需求;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;为城市诸多领域如气象、车辆导航定位、物体跟踪、公共消防、测绘、GIS应用等提供精度达cm级的动态实时定位服务。
1.3.4推进城市信息化建设
CORS是“数字城市”地理空间框架建设的重要组成部分,由此建立城市高精度、动态、空间三维的地心坐标参考框架,为城市地理空间数据快速采集与更新提供了技术支持,对推进城市信息化建设,提供“数字城市”建设和管理具有积极作用。
1.3.5促进GPS应用的研究
连续运行卫星定位综合服务系统(CORS)源于GPS卫星技术的发展,反过来,CORS的建设也会促进GPS应用的研究,推动GPS向更高水平发展。
-13-
第2章 CORS原理及技术支持
第2章 CORS原理及技术支持
网络RTK差分定位服务是CORS最主要的应用,也是CORS建设的主要目的。早期的CORS采用单站RTK方式进行广播差分数据发送服务,这种差分解算和服务方法与普通RTK基本相同,服务范围小、精度较低、使用限制多且可靠性差。
随着CORS网络的形成,以多个参考站数据为网络差分数据计算提供了基础,形成了各种网络RTK的差分算法,极大提高了差分解算的服务范围、精度和可靠性。
2.1 CORS原理与结构
2.1.1 CORS基本原理
CORS基本工作原理是利用GPS导航定位技术,在一个城市、一个地区或一个国家,根据需求按一定距离建立长年连续运行的一个或若干个固定GPS参考站,利用计算机、数据通信和互联网络(LAN/WAN)技术将各个参考站与数据中心组成网络,由数据中心从参考站采集数据,利用参考站网络软件进行处理,然后向各种用户自动地发布不同类型的GPS原始数据、各类RTK改正数据等。用户只需一台GPS接收机,进行野外作业时,即可进行mm级、cm级、dm级、m级的、准时的、实时的、快速定位、事后定位或导航定位。[6]
参考站构成的GPS网可以通过数据中心,实现数据在广泛范围上的共享,对社会可根据不同需求采用公益性服务或有偿性服务。它不但具有全天候、全自动、实时导航定位功能还可进行天气预报、灾害监测、提供无线通信和电网时间标准、电路监测等功能。
2.1.2 CORS基本结构
CORS由数据中心、参考站子系统、数据通信子系统、用户应用子系统组成。其中,数据中心又由用户管理中心和系统数据中心组成。
1)数据中心
数据中心是CORS的大脑,是系统稳定安全运行和连续运行不断提供定位服务的保证。该子系统又分为用户管理中心和系统数据中心两部分。它由服务器、工作站、网络传输设备、电源设备(包括UPS)、数据记录设备、系统安全设备
-14-