简述CORS的分类及其应用

内容提要：CORS(ContinuousOperationalReferenceSystem),是由一个或若干个固定的连续运行GNSS参考站（永久参考站）组成，将卫星导航定位技术、现代计算机管理技术、数字通讯技术和互联网技术集于一体的系统。
　　关键词：CORS、数据中心、参考站子系统、数据通信子系统、用户应用子系统
　　连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS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、不同层次的用户自动地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。
　　CORS集网络RTK技术、GPS主板技术、计算机网络技术、数据通讯技术的发展成就于一身，是目前GPS测量技术发展的一个方向，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系统安全运行和连续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、系统安全设备等组成。负责卫星定位数据分析、处理、计算和存储，VRS系统建模，VRS差分改正数据生成、传输、记录、数据管理、维护与分发，同时向用户提供服务并对用户进行有效管理。
　　2.参考站子系统参考站子系统是卫星数据接收功能模块。它由接收机、天线、电源（包括UPS）、网络设备、机柜、天线墩标和避雷系统组成，主要负责卫星定位跟踪、采集、记录和将数据传输到控制和数据管理中心。各个参考站可以作为区域RTK单参考站。
　　3数据通信子系统数据通信子系统包括各个参考站与数据中心的通信系统和数据中心与用户流动站的通信系统。系统数据中心与参考站之间的数据传输，要求工作可靠稳定，反应时间比较短，控制在1s内。由于目前有GPRS和CDMA无线上网技术支持，因此只需将数据中心链接万维网，即可实现客户端采用GPRS和CDMA无线网路访问数据中心。参考站与数据中心通信系统采用数字电路传输与VPN网络，参考站和数据中心与管理中心在同一虚拟网中。
　　4用户应用子系统用户应用子系统是系统的最终用户。它由GPS接收天线、GPS数据接收机和通信子模块组成。用户通过天线接收GPS卫星数据，并用接收机进行数据存储和处理，通过通信模块把数据发送到控制与数据管理中心，并最终接收控制与数据管理中心差分解算数据。
　　一、按基站数量来分CORS主要分成以下几类：
　　1、单基站CORS
　　是单参考站模式，采用常规RTK技术，由每一个参考站服务于一定作用半径内所有的GPS用户。就是只有一个连续运行站，类似于一加一的RTK。
　　2、多基站CORS
　　分布在一定区域内的多台连续运行的基站，每一个基站都是一个单基站系统，由控制软件自动计算流动站与基站间的距离，将距离近的基站差分数据发送给流动站。严格意义上讲是多个单基站的集合。
　　3、网络CORS
　　用多个基准站构成一个基准站网，通过各基准站的相关数据计算出改正数，对流动站的观测值进行改正。网络CORS的精度覆盖范围为网内及网外30公里，且精度分布均匀。
　　二、按应用技术来分CORS可以分为以下几类：
　　1、虚拟参考站（VRS，VirtualReferenceStation）
　　是由HerbertLandau(兰道)博士提出的基于VRS(VirtualReferenceSystem)理论的虚拟参考站系统：
　　利用多个基准站构成一个基准站网，在系统内组成差分观测值，借助广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS的基本原理和方法来减弱或消除各种误差的影响，同时根据用户流动站的概略位置生成一个虚拟的参考站来改正流动站的各项误差，并在动态环境下完成流动站模糊度的搜索求解，在整周未知数固定后即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可实时达到厘米级的定位结果。
　　2、区域改正参数（FKP，Flächen-Korrektur-Parameter）
　　是由CEO++公司GerhardWuebenna(吴伯纳)博士提出的全网整体模型区域改正参数（又称FKP技术）。
　　FKP是指利用GPS基准站观测数据(相位观测值和伪距观测值等)及基准站已知坐标等信息,计算得到基准网范围内与时间或空间相关的误差改正数模型,然后利用测量点的近似坐标内插出测量点的误差改正数,将它应用到观测值中,从而消除各种与时间和空间有关的误差,获得高精度的定位结果。数据处理中心广播主站的观测值（与常规RTK相同），同时通过RTCM59广播一组模型参数。流动站根据自身位置和主站位置，以及与距离有关的模型参数计算改正值，并用计算出的改正值改正观测值，从而进行RTK定位。
　　3、主辅站技术（MAX，Master-AuxiliaryCorrections）
　　数据处理中心广播主站观测值（与常规RTK相同），同时通过RTCM3.11014~1017消息发送一组辅站数据（为了减低传输负担，只发送辅站改正数与主站改正数的差值，以及辅站坐标与主站坐标的差值）。流动站收到广播消息后，计算自身位置的改正数，并加到观测值中，进行常规RTK定位。
　　4、iMAX(IndividualMAX)
　　原理与MAX原理基本相同只是增加了以下功能：增强了个人的应用；流动站发送GGA；易于监控和管理流动站用户权限、作业。
　　5、南方网络参考站技术（NRS）NetReferenceStation
　　NRS（NetReferenceStation）是南方测绘自主研发的网络CORS技术，在最新的虚拟参考站技术的基础上进一步发展和延伸，为不同类型、不同需求的用户提供RTK、DGPS、静态或动态后处理、及现场高精度准实时定位的数据服务.
　　三、CORS的应用
　　1、大地测量：建立区域大地测量控制网；
　　2、水准测量；
　　3、航测摄影测量；
　　4、工程放样；
　　5、地形、地籍和房产测量；
　　6、管线测量；
　　7、形变与沉降测量等。
　　四、精度：
　　CORS是NRTK的数据平台，参考站布设直接影响到NRTK模糊度解算效率和参数估计精度。
　　(1)空间均匀性：平面方向，高程方向均匀布设CORS参考站，可以提高空间相关误差内插的
　　精度。在地形起伏较大的地区，布设CORS参考站时，应在高程方向也均匀布设站点，这样可以提高对流层湿分量内插的精度。
　　(2)尺度因子：CORS站点间距越长，覆盖范围大，但站点空间相关误差相关性小，内插精低。
　　使用CORS进行测量时，我们应该注意的是所测点位的平面和高程精度。精度不是以前的acm+bppm,在VRS网络控制范围内，精度始终是较为固定的厘米级的精度，是精度均匀的实时动态定位。
　　在有不同等级精度要求的测量作业时，需要事先计算为达到某一精度时需要测量的次数。具体公式如下：
　　n=б。²/б²
　　б。是标称精度、б是想要得到的精度。我们假设每一次测量是独立的。平面标称精度3厘米，高程标称精度5厘米。对于平面和高程分别计算出n，然后以较大的n为基准，取最近的整数作为最后的次数。
　　五、求解转换参数
　　1、在CORS网络范围内，应该采用一个转换参数。参数加密、用户不用输入七参数，这也就
　　减小了人为输入而造成的错误
　　2、采用分区的方法：当进行两种不同空间直角坐标转换时，坐标转换的精度除取决于坐标
　　转换的数学模型和求解转换的公共点坐标精度外，还和公共点的多少、几何行状结构有关。因为地面网可能存在一定的系统误差，且在不同区域并非完全一样，所以采用分区转换参数。分区进行坐标转换，可以提高坐标转换精度。
　　测区在已知高等级GPS网点的控制范围之内，选取已知点。一般四到五点，也可以进行组
　　合选取残差小的已知点（一组已知点）求解转换参数。
　　****平面转换********高程转换****
　　参与计算的点数：N参与计算的点数：Ｎ
　　最大转换误差：0.0079m最大转换误差：0.00２７m
　　转换参数转换参数
　　DN=HO＝
　　DE=
　　X0=
　　Y0=
　　α=
　　K=
　　注意查看最大转换误差值的大小。
　　六、操作步骤和注意事项：
　　（一）操作步骤：
　　接收机正常跟踪卫星—手簿正常控制接收机—接入控制中心—接收到差分信号—形成差分—得到固定解—检测精度。
　　(二)注意的事项：
　　1、使用CORS流动站进行观测时，应尽量避免在高大建筑物、高压塔、强电磁波干扰源、大面积水域以及树林附近进行观测。在以上区域作业应该采用先在较远处用CORS做点，然后使用全站仪进行观测。
　　2、手簿与接收机、流动站与控制中心、通讯终端与接收机等连接断开时，需要重新设置流动站。每一次与控制中心连接断开并重新连接时，一定要在原有重合地物上进行检核，互差不超过限差时方可继续测量。
　　3、在信号受影响的点位，为了提高效率，可以将仪器移到开阔地点或升高天线，待获取固定解后再保持对卫星跟踪的前提下慢慢移回待定点，一般可以初始化成功，也就是所说的OTF法。
　　4、如果大地水准面的精化范围不是覆盖整个CORS，那么有一部分地区不在大地水准面精化的范围内。在进行高程点测量时，采用局部内插和大地水准面精化两种方式。在重合范围内测量可采取两种方式，以大地水准面精化为主，局部内插为辅，两者之间互差应小于1cm.在其余地区，推荐使用局部内插，因为大地水准面精化成果外推可靠性没有保证。
　　在进行高程点测量时，流动站测量之前应在已知等级水准点上进行检校，所测值与已知值之差在误差范围内，方可进行下一步测量。
　　参考文献:《连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用》科学出版社