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南方测绘CORS介绍


南方 CORS 技术简介
连续运行参考站系统(Continuous Operational Reference System,简称 CORS 系统) 可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的 GPS/GNSS 参考站,利用现代计算机、数据通 信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户提 供经过检验的不同类型的 GPS 观测值(载波相位,伪距),各种改正数、状态信息,以及其他 有关 GPS 服务项目的系统。它是目前 GPS 测量技术发展的一个方向,是网络 RTK 技术和 GPS 主板技术的发展的产物, 它的产生弥补了一些传统的 RTK 的不足, 促进了 GPS 在测量和其他 领域的应用。 CORS 技术在用途上可以分成单基站 CORS、多基站 CORS 和网络 CORS。

一、单基站 CORS 和多基站 CORS
单基站 CORS:就是只有一个连续运行站。类似于一加一或一加多的 RTK,只不过基准站 由一个连续运行的基站代替,基站同时又是一个服务器,通过软件实时查看卫星状态、存储 静态数据、 实时向 Internet 发送差分信息以及监控移动站作业情况。 移动站通过 GPRS\CDMA 网络通讯和基站服务器通讯。 多基站 CORS:就是分布在一定区域内的多个单基站联合作业,基站与基站之间的距离 不超过 50 公里,他们都将数据发送到一个服务器。流动站作业时,只要发送它的位置信息 到服务器, 系统自动计算流动站与各个基站之间的距离, 将距离近的基站差分数据发送给流 动站。这样就确保了流动站在多基站 CORS 覆盖区域移动作业时,系统总能够提供离距流动 站最近的基站差分数据已达到最佳的测量精度间。 单基站 CORS 和多基站 CORS 解决了传统 RTK 作业中①用户需要架设本地的参考站, 且架 设参考站时含有潜在的粗差②没有数据完整性的监控③需要人员留守看护基准站, 生产效率 低④通讯不便⑤电源供给不便等问题

1.1、 作业原理 1.1、单基站 CORS 作业原理
基准站连续不间断的观测 GPS 的卫星信号获取该地区和该时间段的“局域精密星历” 及其他改正参数,按照用户要求把静态数据打包存储并把基准站的卫星信息送往服务器上 Eagle 软件的指定位置。

移动站用户接收定位卫星传来的信号, 并解算出地理位置坐标, 并通过 GPRS/CDMA 数据 通讯模块发送到服务器。 移动站用户访问 Internet 从服务器获取基准站提供的差分信息后输入用户单元 GPS 进 行差分解算。 移动站用户在野外完成静态测量后, 可以到服务器下载同步时间的静态数据进行基线联 合解算

1.2、单基站 CORS 总体数据流程如下: 1.2 总体数据流程如下:

1.3、 1.3、多基站 CORS
多基站 CORS 作业原理和单基站相同, 只是在单基站的基础上, 应用一套基站选择软件, 将多个单基站联合起来作业。 系统实时计算任意一个移动站到各个基站的距离, 选择离移动 站最近的基站为该移动站提供实时差分信息。

1.4、 1.4、单基站和多基站 CORS 的特点
投入较少 随着南方单基站技术的成熟, 只要较少的投资即可在一个中小城市建立一个 CORS 基站, 满足当地测量用户不同层次空间信息技术服务的需要: 基站所在城区及近郊区、 城市进出口 主要交通沿线,以及以基站为中心 30 公里范围内区县城镇城乡地区实现快速厘米级实时定 位及事后差分。

随时可以升级和扩展 单基站系统可以随时增加新的基站, 加大实时 RTK 作业的覆盖区域, 一旦建立网络 CORS 系统的条件成熟,只要进行系统软件的升级,花费不大的投资,单基站 CORS 或多基站 CORS 系统即可轻松地升级成网络 CORS 系统。 数据可靠、稳定、 数据可靠、稳定、安全 可靠 基站连续观测, 静态数据全天候采集, 点位精度高, 数据稳定; 用户登录采取授权方式, 数据中心可以管理登录用户,数据安全性高。 作业范围广 由于 RTK 主板解算能力的提高,目前基于南方单基站的 RTK 作业半径已经扩大到 30 公 里,能够实现快速厘米级实时定位及事后差分,利用 GPRS/CDMA 进行 50 公里以上 RTK 测试 成功案例也已经屡见不鲜。 施工周期短 单参考站技术经过实践表明它是一种比较成熟的技术, 从方案落实开始采购设备, 安装 调试,到验收运行整个周期 1 个月以内。

二、网络 CORS
多参考站 CORS 虽然在一个较大范围内满足了精度要求,但是建站的密度相对较大,需 要较大的投资,且还存在区域内精度不均匀的问题。网络 CORS 技术的产生使得我们完全可 以在一个较大的范围内均匀稀松的布设参考站, 利用参考站网络的实时观测数据对覆盖区域 进行系统误差建模, 然后对区域内流动用户站观测数据的系统误差进行估计, 尽可能消除系 统误差影响,获得厘米级实时定位结果,网络 RTK 技术的精度覆盖范围大大增大,且精度分 布均匀。

2.1、 2.1、网络 CORS 的原理
采用精密星历和精密钟差, 采集距离最近的三个参考站的同步观测值进行差分处理, 给 每个三角形产生一组区域改正参数, 通过三角网模拟出该区域内综合误差改正模型。 模型覆 盖范围包括三角网内及网外 30 公里。

利用多个基准站观测数据对电离层、对流层、轨道误差等综合误差模型进行优化,同时 连续监控参考站数据的完整性。 作业时,流动站需要把它的点位信息(GGA 数据),通过 GPRS、CDMA 等类型的双向数据 通讯装置发送给中央控制中心。 系统根据流动站位置计算出该点的的 GPS 轨道误差、 电离层、 对流层和大气折射引起的 误差, 将该位置改正的综合误差发给移动站。 效果相当于在流动站点位上生成一个“虚拟参 考站”,做短基线解算。 流动站利用中央控制系统发回的综合误差的改正数实现实时差分定位。

2.2、南方虚拟参考站解算及控制软件 2.2、南方虚拟参考站解算及控制软件
虚拟参考站解算及控制软件是网络 CORS 系统的信息发布平台,为 TCP/IP、GPRS、CDMA 访问提供网络服务;同时又是整个系统的“中央处理中心” ,对参考站采集的数据进行统一 地管理和处理, 既可以为 RTK 实时定位提供多种格式实时差分数据 (RTCA、 RTCM2.X、 RTCM3.0、 CMR) ,又可以为静态事后差分定位提供静态数据。 软件还可自动监测数据质量以及监控流动站的工作情况, 系统管理员或用户可通过互联 网查看各台站的运行情况,以确保系统连续运行的可靠性。 软件主要包含三大数据处理模块, 参考站网络解算、 综合改正数生成与综合误差改正数 发布模块。 软件功能模块主要包括服务器管理、网络管理、用户管理以及星历监控四大模块。

三、CORS 的用途 CORS
由于 GPS 技术已得到广泛认同, GPS 的应用具有跨行业特性, CORS 系统的服务也不再局 限于测绘领域,可以被用于监测地壳运动,提供测量控制,支持测量、GIS 数据采集、机械 控制以及精密定位和监测等。

3.1 3.1、测量控制
与传统的常规仪器和 GPS 作业相比,CORS 系统的效益要高得多。对于一个局部区域、 市、县、露天矿场或施工现场,可能一两个独立的参考站就可以满足要求,若要为一个大中

市区、地级市或全省提供完整的 GPS 服务覆盖,则需要一个网络参考站网。

3.2 3.2 、GIS 数据采集
随着城市的发展和各种应用的提出,GIS 的数据采集也成为测绘工作中十分重要的一种 应用, 数据包括有空间位置和属性信息两方面, GIS CORS 可以满足 GIS 数据采集的应用要求。 GIS 数据采集应用可分为事后处理和实时两种方式。

3.3 3.3、二调中的应用
CORS 系统可为 RTK 和手持 GPS 提供所需的差分信息,将广泛用于土地调查信息数据库 的更新、新地形的测量和现有地调信息的复测,高效快捷,确保数据的精度。配合专业的二 调前端数据采集软件,CORS 和手持 GPS 在二调中有着广阔的应用空间。

3.4、 3.4、变形监测
在可能发生地震、滑坡的地区,常采用分布适当的 GPS 参考站网来监测地壳运动,通过 对 CORS 网中的各参考站天线位置的计算来进行地壳运动分析。

3.5、 3.5、车辆监控和调度管理
将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、 通信技术和先进的软件开发技术有机 的结合在一起,可以为用户提供了全新、透明、可视、实时、互动、形象化的车辆跟踪调度 管理服务。

3.6、 3.6、气象分析
利用 GPS 无线电信号穿越大气圈时受到电离层与对流层的弥散效应和出现的折射现象, 进行数值分析, 特别是可以精确地提取大气层中的水气含量和分布, 从而对可能出现的降水 时间和强度做出前所未有的精确预报,服务于当地的农业、交通、旅游、体育和社会公共活 动的精密部署,减少灾害性天气给各行各业带来的生命财产损失。

精度指标 四、CORS 的精度指标
4.1、 4.1、单基站 CORS 和多基站 CORS

项目

内 容 实施方式 20KM 以内 RTK 实时 定位 20KM-40KM 40KM-50KM 50KM-100KM 静态事后差分定位 变形观测 导航 导航 水平精度 10mm+1ppm 20mm+1ppm 50mm+1ppm 分米级 ≤5mm 3-5mm ≤5M

技 术 指 标 高程精度 20mm+1ppm 40mm+1ppm 80mm+1ppm 分米级 ≤10mm 6-10mm ≤10M

系统精度

提供高精度导航定位的信息 提供静态、后差分、RTK 的数据服务 RTCM-SC104V2.X RTCA、RTCM 2.X、RTCM3.0、CMR 等

服务领域 测量 导航 兼容性 差分

4.2、 4.2、网络 CORS
项目 覆盖领域 内 容 网络 RTK 定位 静态事后差分 导航 服务范围 定位 动态参考基准 基线向量的坐标分量 系统精度 快速或实时定位 静态差分定位 导航 导航 可用性 定位 兼容性 导航、定位 95.0% ( 1 天内) RTCM-SC104 V2.2,CMR Plus,RINEX 水平≤3cm 水平≤5mm 水平≤5 m 95.0% ( 1 天内) 相对精度不低于 3×10-7 垂直≤8cm 垂直≤10mm 垂直≤ 7m 测绘、地籍、规划、工程建设、变形监测、地壳形变监测 地心坐标的坐标分量 绝对精度不低于 0.1 米 网内和网外 70km 以内 陆上和海上导航,地理信息采集、更新 技 术 指 标 网内和网外 30km 以内


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