CORS測量新技術在電力測量中的應用

摘要 CORS系統是繼GPS RTK之後出現的一種GPS RTK技術與網路技術相結合的測量新技術。CORS系統給

測繪技術帶來了新的革命。本文介紹CORS系統概念、原理、系統組成、國內CORS系統發展現狀、在控制

測量、選線測量 平斷面測量、施工放樣等測量中的應用。

關鍵詞 CORS系統; 控制測量; 選線; 平斷面測量;施工放樣

1 CORS系統

CORS系統是繼 GPS RTK 之後出現的一種衛星定位技術、計算機網路技術、數字通訊技

術等相結合的測量新技術。CORS 系統將網路化概念引入到了大地測量應用中,該系統的建

立不僅為測繪行業帶來深刻的變革,而且也將為現代網路社會中的空間資訊服務帶來新的思

維和模式。

1。1 CORS的概念

連續執行衛星定位服務系統(Continuous Operational Reference System),簡稱CORS

系統)是現代GPS的發展熱點之一。連續執行參考站系統可以定義為一個或若干個固定的、

連續執行的GPS參考站,利用現代計算機、資料通訊和網際網路(LAN/WAN)技術組成的網路,

實時地向不同型別、不同需求、不同層次的使用者自動地提供經過檢驗的不同型別的GPS觀測

值(載波相位,偽距),各種改正數、狀態資訊,以及其他有關GPS服務專案的系統。

1。2 CORS的分類

單基站系統:就是隻有一個連續執行站。類似於一加一的 RTK,只不過基準站由一個連

續執行的基準站代替,基準站上有一個控制軟體實時監控衛星的狀態,儲存和傳送相關資料。

多基站系統:分佈在一定區域內的多臺連續觀測站,每一個觀測站都是一個單基站,同時每

一個單基站還有一箇中央控制計算機控制。目前國產品牌中只有南方擁有這套軟體。

最初的網路RTK是利用分佈較為均勻的連續執行參考站(CORS)進行單站控制,使用者站從

一個參考站的有效精度範圍進入另一個參考站的精度範圍,嚴格意義上講是多參考站常規

RTK,如果要使基線精度優於3釐米,需要在一個區域內密集的佈設參考站,站間距離應小

於30km。精度隨著基線的增長而衰減,且分佈不均勻,如果要求按一定精度覆蓋整個區域,

需要架設較多的參考站。

多參考站: 常規RTK模式雖然在一個較大範圍內滿足了精度要求,但需要的投資也是

巨大的,我們完全可以在一個較大的範圍內均勻稀鬆的佈設參考站,利用參考站網路的實時觀測資料對覆蓋區域進行系統誤差建模,然後對區域內流動使用者站觀測資料的系統誤差進行

估計,儘可能消除系統誤差影響,獲得釐米級實時定位結果,網路RTK技術的精度覆蓋範圍

大大增大,且精度分佈均勻。

1。3 CORS系統的主要組成部分及原理

CORS 系統由基準站網、資料處理中心、資料傳輸系統、定位導航資料播發系統、使用者

應用系統五個部分組成,各基準站與監控分析中心間透過資料傳輸系統連線成一體,形成專

用網路。

基準站網:基準站網由範圍內均勻分佈的基準站組成。負責採集GPS衛星觀測資料並輸

送至資料處理中心,同時提供系統完好性監測服務。

資料處理中心:系統的控制中心,用於接收各基準站資料,進行資料處理,形成多基準

站差分定位使用者資料,組成一定格式的資料檔案,分發給使用者。資料處理中心是CORS的核

心單元,也是高精度實時動態定位得以實現的關鍵所在。中心24小時連續不斷地根據各基

準站所採集的實時觀測資料在區域內進行整體建模解算,自動生成一個對應於流動站點位的

虛擬參考站(包括基準站座標和GPS觀測值資訊)並透過現有的資料通訊網路和無線資料播

髮網,向各類需要測量和導航的使用者以國際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正資訊,

以便實時解算出流動站的精確點位。

資料傳輸系統:各基準站資料透過光纖專線傳輸至監控分析中心,該系統包括資料傳輸

硬體裝置及軟體控制模組。

資料播發系統:系統透過行動網路、UHF電臺、Internet等形式向用戶播發定位導航數

據。

使用者應用系統:包括使用者資訊接收系統、網路型RTK定位系統、事後和快速精密定位系

統以及自主式導航系統和監控定位系統等。按照應用的精度不同,使用者服務子系統可以分為

毫米級使用者系統,釐米級使用者系統,分米級使用者系統,米級使用者系統等;而按照使用者的應用

不同,可以分為測繪與工程使用者(釐米、分米級),車輛導航與定位使用者(米級),高精度用

戶(事後處理)、氣象使用者等幾類。其系統組成簡圖如圖1所示。

CORS測量新技術在電力測量中的應用

CORS測量新技術在電力測量中的應用

1。4 CORS技術演算法分類

CORS技術目前在技術演算法上分成VRS、FTK、主輔站技術,其中的優略各個廠家說法不

一。天寶和南方CORS方案是VRS,徠卡是主輔,拓撲康號稱可以在三個技術中任意切換。

1。5 國內外CORS現狀情況分析

目前,國內外CORS的研究主要集中在基礎設施建設、系統自動化管理、資料採集域分

發、基於網路的GNSS定位技術的開發等方面。先後出現了大量的CORS工程專案。其中具有

代表性的全球和國家的專案包括:IGS跟蹤站網路、美國NGSCORS、歐洲EPN永久性連續網

等。國內主要有中國地殼運動觀測網路 CMONOC、中國沿海無線電指向標-差分定位系統

(RBN-DGPS)等專案。

從這些專案可以看出,CORS的發展具有規模化和服務實時化兩個重要趨勢。

首先CORS專案建設都是從某地區或行業開始,逐漸與其它地區或專業組建的網路進行

互聯,最終形成跨行業、跨地區、跨國家的網路,從而實現原始資料的共享與交換,其互聯

的前提是政策的保障以及技術標準和協議上的統一。

其次,定位服務實時化是CORS的另一個發展趨勢。服務實時化的基礎是實現原始資料

的實時傳輸。在美國CORS的東部區域,大部分站點實現了實時的資料傳輸,僅需要建立必

要的服務手段即可實現實時定位服務。EPN網路中德國、挪威等國家已率先利用實時載波相

位差分、網路RTK技術提供實時定位服務。相比美國CORS,EPN的覆蓋範圍,其實時服務還

是局域性的。

與國外相比,我國在GPS 、GNSS定位技術研發、工程建設水平基本持平,但基準站網

覆蓋範圍、站點密度、服務內容等存在一定差距。此外由於管理及政策的原因,各地 CORS

基本處於獨立執行的狀態,尚未實現跨行業、跨地區的聯網。甚至同一地區出現不同主管部

門同時建設CORS系統的這種重複投資的現象。

因此,建設一個地區參考站網的中遠期目標要實現廣域範圍內的資訊資源共享,提供高

精度的實時定位服務等目標。

目前,全國各地競相建立了各自的CORS系統,如北京、上海、成都、廈門、深圳、廣

州、昆明等。

1。6 CORS系統的應用

連續執行衛星定位服務系統的建成將為構建“數字中國”提供技術支撐,是現代城市採

集有關交通、道路、橋樑、建築物、地下管網等地理資訊動態變化的一種基礎設施。該系統

可滿足城市規劃、國土測繪、地籍管理、城鄉建設、環境監測、防災減災、車輛導航、交通監控等多種現代資訊化管理的需求。

2 CORS系統的優勢

2。1 GPS RTK技術的缺點

CORS測量新技術在電力測量中的應用

GPS RTK技術是目前廣泛使用的測量技術之一,但它的應用受到電離層延遲和對流層延

遲的影響,使原始資料產生了系統誤差並導致以下缺點。

① 使用者需要架設本地基準站;

② 誤差隨距離的增大而增大;

③ 誤差增長使流動站和基準站的距離受到限制,一般小於15km;

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④ 精度為1cm+10 ,可靠性隨距離增大而降低。

CORS 技術的出現,彌補了GPS RTK技術的缺點

2。2 CORS系統的優勢

與傳統的RTK技術相比,CORS系統的優勢有以下幾點。

① CORS系統的覆蓋範圍大。CORS系統可以有多個參考站,但至少3個。若按邊長70km

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計算,一個三角形可覆蓋面積為2200km。

實際上,CORS 系統可提供兩種不同精度的差分訊號,分為釐米級和亞米級。以上所講

的是1~2cm的高精度,若是低精度,則站與站之間的距離可以拓展到幾百公里。

② 相對傳統RTK技術,提高了測量精度。傳統RTK技術隨著測量距離的增加,誤差會

隨之增大,而在CORS系統控制範圍內,精度始終可以保持在1~2cm。

③ 可靠性也隨之提高。採用了多個參考站的聯合資料,大大提高了可靠性。

④ 更廣的應用範圍。CORS系統可適用於城市規劃、市政管理、交通管理、機械控制、

氣象、環保、農業以及所有在室外進行的勘測工作。

⑤與傳統的GPSRTK技術相比,CORS節約成本近70%,提高工作效率30%。

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