CORS系統的發展及應用分析

黃琨

（欽州市測繪院廣西欽州535000）

CORS系統的發展及應用分析

黃琨

（欽州市測繪院廣西欽州535000）

主要介紹了CORS的理論基礎、基本概念以及國內外發展現狀，并介紹了相關應用，為我國各地的CORS建設提供了理論參考和借鑒。

CORS；測繪；GPS

1　引言

CORS是集衛星定位技術、計算機技術和網絡通信技術等多種尖端技術于一體的空間信息服務系統，是全球衛星定位導航系統（GNSS）的技術革新，是實時、高效、高精度地獲取空間數據信息的重要手段。CORS的出現，給全球衛星導航實時定位技術帶來了巨大的進步，大大提高了測量的工作效率和定位精度，為地球空間數據的獲取工作提供統一基準，隨著技術的發展與完善，CORS正逐步替代了傳統的測量方法，廣泛應用于交通、運輸、測繪、通信、軍事、石油勘探、資源調查、農林漁業、時間比對、大氣研究、氣象預報、地質災害的監測和預報等領域。

2　CORS的發展歷程

加拿大在20世紀80年代首次提出“主動控制系統”，建成了世界首個基站網，是現代CORS的概念模型。早期的CORS的應用受到當時通信技術和計算機解算技術的條件限制，還不能夠提供實時定位服務，主要應用于地球板塊運動監測、大地控制網測量等領域，當時的CORS系統局限性表現在：基準站數量少、覆蓋范圍小、系統功能單一；參考站硬件設備落后，數據存儲和處理能力差；參考站之間沒有有機聯系，只是理論意義上的網絡，觀測數據之間沒有有效的聯系；應用范圍很小。

20世紀90年代，全球衛星定位技術飛速發展，差分技術DGPS/DGNSS出現并得到廣泛應用，在此基礎上，常規RTK測量技術被普遍使用于測繪工作中，大大提高了工作效率。同時一些地方建立了部分使用無線廣播作為通訊手段，向用戶發布差分數據的固定基站，這就是當初的單參考站系統。該系統能夠為用戶提供RTD、RTK差分服務，但是其屬于單基站，沒有聯合數據，同時受無線電傳播信號距離影響，及改正精度受距離限制，服務范圍有限，但已經大大提高了服務區域內的測繪等工作效率。單參考站系統模式是現代CORS的雛形。其特點是能夠為用戶提供實時數據差分服務，但是通信屬于單向傳輸，服務范圍較小；基準站相對獨立，沒有其他基站進行數據平差；比傳統的測繪方法精度高，效率大大提高，在服務區域內引用領域有所擴展。

進入21世紀至今，CORS的發展如火如荼，計算機技術、網絡通信技術、現代測繪技術、衛星定位數據處理技術等高新技術突破性的發展對CORS技術的改進起到了至關緊要的作用，目前CORS系統得到不斷的發展與壯大，前景良好。參考站之間由通信網絡有機地結合成網，實現了數據的交換與共享。完成了由單基站CORS向網絡CORS的轉變。世界上很多發達國家（如美國、澳大利亞、日本、加拿大等）紛紛建成了國家級、地域級、城市級的CORS服務系統。國內，深圳市于1999年建成CZCORS，成為國內第一個完成CORS系統建設的省市。之后，國內多個省、市開始進行CORS建設的可行性研究，CORS建設在全國蔓延，逐漸形成了市、省、全國的網絡格局。CORS服務網絡已經廣泛地應用于多種領域，滿足不同領域的不同精度需求的時空定位需求，逐漸發展演變成為現代CORS。

3　CORS系統的組成

CORS系統通常布置成分布式網絡系統，一般由5個子系統構成：連續運行參考站子系統、數據通訊子系統、數據處理與監控中心、用戶服務中心和用戶應用子系統。參考站網絡系統負責數據的采集，由按一定密度分布在某區域的多個連續運行的GNSS參考站組成，通過對GNSS衛星的連續跟蹤觀測，獲取相應的數據及附屬氣象等數據。數據通訊子系統主要由網絡服務器組成，通過各種網絡傳輸途徑，提供數據傳輸的物理平臺。系統中心是整個CORS系統的核心部分，由服務器、存儲設備、通信設備、數據處理軟件和數據庫管理系統等構成，負責對數據的處理、管理、傳輸以及對用戶進行管理等，能夠監控、控制、下載、處理、發布和管理各參考站數據，并且通過網絡RTK等技術形成差分數據，生成各種格式的實時產品。用戶服務中心系統由網絡服務器、用戶數據服務器、網站服務器、數據庫系統等組成，為CORS數據的發布及傳輸提供服務，用戶在系統內注冊后，用戶服務中心將各種產品或數據通過網絡傳遞給用戶，用戶藉此完成事后靜態數據定位服務（通過網站以http、ftP等方式向用戶提供數據交換和在線計算）或實時動態數據定位服務（依靠GSM、GPRS、CDMA等無線通信）。用戶應用子系統由通訊終端、GNSS接收機和計算軟硬件等組成，接受用戶服務中心發布的數據或產品，并進行計算處理。此外，GNSS衛星系統也可認為是CORS系統結構的組成部分。連續運行參考站子系統獲取的數據通過網絡匯總到數據處理與監控中心，通過用戶服務中心將相關數據發送給用戶使用。

4　CORS系統的應用

4.1CORS系統在礦山測量中的應用

礦山CORS測量系統是利用先進的GPS技術、計算機技術以及通信技術來完成對礦山的測量，開創了礦山測量的新局面。系統完成后要能夠自動完成對礦山的監測和計算能力，同時還要具備良好的定位和導航功能，系統建設的具體要求如下：

（1）參考站在無人看守的情況下，全年正常運行概率要能夠超過95%。

（2）接收機具備足夠大的存儲空間，保證能夠存儲系統7天內采集到的礦山數據。

（3）各參考站要設置備用電源，一旦電源發生斷電要能夠及時起到相應的備用電源，并且保證其儲電量能夠供參考站至少12h的使用。

由于無人看守，系統要具備自我檢測和修復能力以及遠程報警功能。

操作人員能夠通過對數據中心完成對參考站中各項信息的設定、控制和檢測能力。

CORS系統建設完成后要能夠完成對一定范圍內的導航定位，即用戶通過接收機能夠獲取厘米級精度的測量值；能夠完成對目標工程的測量以及地圖的測繪等；CORS系統還要能夠通過網絡或者其它方式向信號覆蓋區域中的用戶提供實時定位服務。為了保證系統的實時性，系統設計時要考慮到外界天氣因素的影響，選擇穩定性能較好，環境適應能力強的設備。為了擴大系統的覆蓋范圍，系統要預留一定的擴展功能，以便后續參考站數量的增加。系統還應該具備跟附近其他地區CORS系統連接的功能，便于省市信息的共享和系統的升級服務。

4.2CORS在地震監測中的應用

GPS應用于地震研究主要有兩種方式：①利用長距離、大范圍和長時間的連續觀測，實現對中長期的地震預報和監測；②利用高頻的GPS數據，采用非差或雙差的數據處理方法，反演地震的位移場時空演化過程、震中位置和傳播速度等。

在地球動力學和地震預測預報研究領域中，處理GPS數據時，為了得到最高的精度以及最好的穩定性，通用的做法是采用精度比較高的周解（7d解），其點位精度水平分量可達到2mm以內，垂直分量可達到5mm以內。隨著接收機不斷改進，觀測數據質量的明顯提高，區域GPS臺站密度逐漸增加等因素，3d解和7d解所得的結果很接近，7d解所得到的臺站的趨勢變化，能在3d解中很好地反映出來，3d解以上的結果在點位精度、最終的時序變化等指標上，都能達到地震短臨預測要求。

利用高頻GPS數據實現地震的反演分析，采用非差或雙差定位，采用的數據處理軟件有BERNESE軟件、GAMIT軟件的動態定位模塊TRACK、Geodetics公司研制的商業軟件RTD、國內有武漢大學的PANDA軟件、TRIP軟件等。基于高頻GPS觀測結果的動態解，能夠獲取地震所造成的同震位移場時空演化過程，根據GPS參考站的位置及相應的地震波達到時間，可反演得到S波波速及震中位置；可分析強震時復雜的地表運動時序，獲得地表同震位移，在此基礎上，利用S波變換對高頻GPS地震波進行震相識別，有效拾取P波初至，反演P波傳播速度。

[1]辛保穩.淺談RTK技術.金山，2011（3）：54～55.

[2]李華，陳勇，張振宇.CORS的發展狀況和建立CORS的必要性.信息技術，2009（5）：51～53.

[3]王紅闖，程連柱.CORS技術在城市勘測中的應用.信息技術，2009，3：14～16.

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A

1673-0038（2015）16-0173-02

2015-3-25