CORS精度分析及应用

学 号：201013020222

HEBEI UNITED UNIVERSITY

毕业论文

GRADUATE THESIS

设计题目：CORS精度分析及应用 学生姓名：吕炜希 专业班级：10测绘2班 学 院：矿业工程学院 指导教师：汪金花 副教授

2014年06月06日

摘 要 摘 要

连续运行卫星定位导航服务系统（Continuously Operating Reference System，CORS）是利用现代计算机，数据通信和互联网技术组成的网络。实时的向不同类型，不同需求，不同层次的用户自动的提供经过检验的不同类型的GPS观测值，各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统。实现快速实时定位、导航及时的满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控、矿山测量等多种现代化管理的社会需求，是城市空间数据的重要基础设施。与传统的RTK相比又具有作用范围广，精度高，野外单机作业等众多优点，而受到相关行业部门的青睐，各个省市相继掀起了建设CORS的热潮。

本文根据这种现状，介绍了CORS的发展现状和必要性，对CORS的工作原理进行了详细阐述, 并就已建成的CORS进行精度方面的分析和探讨其误差来源，提出相关的解决方法。通过本文的综述来使读者对CORS概念的理解并了解CORS在工程应用中可达到的精度。

关键词 CORS；网络RTK；精度分析；误差来源

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Abstract Abstract

Continuously Operating Reference System（CORS）is the use of modern computers, data communication and network composed of Internet technology Real-time to different type, different needs, different levels of users automatically provide proven different types of GPS observation, various correct number and status information and other relevant GPS service project system Realizing fast real-time positioning, navigation timely meet city planning, land surveying and mapping, cadastre management, urban and rural construction and environmental monitoring, disaster prevention and mitigation, traffic monitoring, mine surveying and so on many kinds of modern management of urban space needs of society, is the important infrastructure data Compared with the traditional role of RTK has wide range, high precision, field stand-alone operations by numerous advantages, such as the favor of relevant industry departments, various provinces begin construction CORS upsurge. This paper introduced the present situation and according to the current situation of the development of the CORS the necessity of CORS, with various techniques and working principle, and gives a detailed description of built on the precision CORS analyses and discusses its error sources, puts forward relevant solutions Through this paper to make the reader to the understanding the concepts of CORS and know the precision can reach in engineering application.

Key words: CORS; RTK; the analysis of precision; source of error

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目 录 目 录

摘 要 .............................................................. I ABSTRACT ........................................................... II 第1章 绪论 ......................................................... 1 1.1 CORS技术背景 ................................................. 1 1.1.1现代空间定位技术代替传统测量技术 ........................... 1 1.1.2多学科技术融合促进CORS技术发展 ............................ 1 1.1.3 CORS技术发展历程 .......................................... 2 1.1.4 CORS技术发展特点 .......................................... 2 1.1.5 CORS含义的演变 ............................................ 3 1.2 CORS在国内外的发展现状 ....................................... 4 1.2.1国外CORS发展现状 .......................................... 4 1.2.2国内CORS发展现状 .......................................... 7 1.3 CORS研究的目的 .............................................. 12 1.3.1提高测绘科技水平 .......................................... 12 1.3.2避免测量标准重复建设 ...................................... 12 1.3.3提供多元化信息服务 ........................................ 13 1.3.4推进城市信息化建设 ........................................ 13 1.3.5促进GPS应用的研究 ........................................ 13 第2章 CORS原理及技术支持 ......................................... 14 2.1 CORS原理与结构 .............................................. 14 2.1.1 CORS基本原理 ............................................. 14 2.1.2 CORS基本结构 ............................................. 14 2.2 CORS的特点 .................................................. 15 2.3 CORS分类 .................................................... 17 2.3.1 CORS分类方法 ............................................. 17 2.3.2 各级CORS关系 ............................................ 18 2.4 CORS网络的技术支持 .......................................... 19 2.4.1 VRS技术 .................................................. 19 2.4.2 MAC技术 .................................................. 20 2.4.3 FKP技术 .................................................. 21 2.4.4 综合内插技术（CBI） ...................................... 21 2.4.5 联合单参考站RTK技术 ..................................... 22 2.5 几种CORS技术精度比较 ........................................ 22 第3章 CORS的精度分析及误差研究 ................................... 24 3.1 GPS静态观测校园控制点 ....................................... 24 3.1.1.实验内容 ................................................. 24 3.1.2已有成果资料 .............................................. 24 3.1.3作业与技术要求 ............................................ 25 3.1.4坐标系统、高程系统和时间系统 .............................. 25

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3.1.5 D级GPS控制点的布设 ...................................... 25 3.1.6 GPS静态测量外业观测及观测数据资料的处理 .................. 26 3.1.7 数据处理结果报告 ......................................... 28 3.2 CORS测量校园控制点 .......................................... 30 3.2.1.实验内容 ................................................. 30 3.2.2已有成果资料 .............................................. 30 3.2.3作业与技术要求 ............................................ 31 3.2.4观测及作业要求 ............................................ 31 3.2.5外业观测成果 .............................................. 31 3.3 全站仪观测校园控制点 ......................................... 34 3.3.1.实验内容 ................................................. 34 3.3.2已有成果资料 .............................................. 34 3.3.3作业与技术要求 ............................................ 34 3.3.4外业观测成果 .............................................. 34 3.4 实验结果对比 ................................................. 36 3.4.1 CORS测量控制点对比静态观测控制点 ......................... 36 3.4.2 CORS测量控制点对比全站仪观测控制点 ....................... 36 3.5影响CORS可靠性的因素 ........................................ 38 3.6提高精度和可靠性的研究 ....................................... 39 第4章 CORS在各领域及各行业的应用 ................................. 41 4.1 基础测绘 ..................................................... 41 4.2 一般测量 ..................................................... 42 4.3 工程建设 ..................................................... 44 4.4 自然灾害监测和地壳运动监测 ................................... 45 4.5 气象预报 ..................................................... 45 4.6 地理信息数据采集 ............................................. 45 4.7 交通管理和监控 ............................................... 46 第5章 总结 ........................................................ 47 参考文献 ........................................................... 48 谢 辞 ............................................................. 50

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第1章 绪论 第1章 绪论

1.1 CORS技术背景

1.1.1现代空间定位技术代替传统测量技术

传统大地测量和工程应用测量是采用测角、测距和测高仪器经行外业观测。其主要缺点是要求点间通视，受到光线和电波信号衰减的影响，导致测量距离有限，劳动强度大，工作效率低。由于地球曲面的影响，即使通视性和视距可达到要求，最大距离也不可能太大，因此早期的大地测量网和控制测量网都是采用三角测量网的建设方式。每个三角的边长在20~25km左右，布设方法困难。特别在山区，三角网布设的工作量非常大，在城市地区布设低等级的三角控制网也十分困难，且作业效率非常低。

20世纪50年代开始，随着空间技术的不断发展，先后出现了子午卫星定位技术、多普勒卫星定位技术、GPS卫星定位技术、GLONASS卫星定位技术、VLBI（甚长基线干涉测量）测量技术和SLR（卫星激光测距）测量技术。特别是20世纪80年代中后期，随着GPS定位技术的快速发展，各国采用GPS定位技术进行大地测量和工程应用测量，大大提高了外业工作效率和成果精度，同时减轻了劳动强度，逐步替代了传统测量技术。

1.1.2多学科技术融合促进CORS技术发展

20世纪90年代开始，随着以空间技术、计算机技术、电子通信技术及网络技术为代表的现代科学技术的迅速发展，特别是“3S”（全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS））技术的飞速发展，传统测绘技术开始了一次全新的技术革命。尤其是GPS定位技术与现代通信技术相结合，在大地测量领域实现了里程碑式的跨时代发展。

各国大地测量学家就如何促进GPS定位技术民用化进行了深入研究，加速了GPS应用技术的发展，不断地完善GPS定位技术相关的数学模型。同时，也为CORS技术的发展奠定了理论基础和主要数学模型，如载波相位差分、VRS（虚拟参考站）和MAC（主辅站）等结算方法都是GPS应用发展的结果。

GPS技术发展的同时，各种高科技也得到了迅速的发展。特别是计算机软硬件技术和网络通信技术的发展，是CORS通过通信网络把GPS参考站组成一个局域网络，实现GPS数据快速传输和处理，能够实时为GPS用户提供差分改正

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信息数据。[1]

1.1.3 CORS技术发展历程

20世纪80年代，加拿大提出CORS“主动控制系统”理论，并于1995年建成第一个CORS台站网。早期CORS的应用由于受到当时通信技术和解算技术的限制，未能在实时定位方面提供服务，主要应用于大地测量控制网和地球板块运动监测。其缺陷主要表现在参考站数量少，服务功能单一；参考站设备落后，数据存储量小；参考值之间只能构成数学理论网络，无法实现数据交换和融合；应用范围小。

20世纪90年代开始，由于DGPS技术的发展和RTK测量技术的出现和逐步普及，出现了一些依靠无线电波进行差分改正信息发布的永久性参考站，即RTK单参考站，能够在近距离范围内为用户提供RTD伪距相位差分服务和RTK载波相位差分服务，即现代CORS的雏形。它的出现和应用逐步改变了传统测量作业模式，较大地提高了测绘作业效率。这个时期的CORS的特点是为用户提供单向通信的实时差分数据服务；参考站间相互独立存在，无数据交换；已经开始逐步用于其他工作领域。

进入21世纪以来，由于计算机技术和网络通信技术的飞速发展，CORS得到不断发展和壮大，世界很多发达国家纷纷建设国家级。区域级和城市级的CORS。1999年，我国深圳率先建成SZ—CORS，随后全国多个省、市开始着手建设省、市级CORS，逐渐形成了“城市—省—全国”的CORS网络格局。CORS已广泛地应用于不同领域、不同精度的空间定位领域，逐渐发展成为现代CORS。

1.1.4 CORS技术发展特点

现代CORS把各参考站通过数据中心的联合通信组成了有机的网络、差分数据解算发展到采用多参考站的联合解算，如VRS、FKP和MAC等解算技术；用户广泛。应用范围扩大，服务方式多样化；有完整的服务体系，为社会各方提供丰富的相关服务。实现了由点到面、从单一差分信息服务扩展到多种信息服务。

1)由点到面

早期的CORS，采用的是一个参考站，通过单个参考站进行广播差分数据发送服务，这种CORS服务范围小。精度较低，且服务能力有限，其服务是典型的“点”范围的服务。CORS发展到中期，出现了多个参考站联合组成一个CORS网络，但是由于没有先进的通信技术支持和数据中心的统一协调，其服务方式还是多个点独立进行服务。这种CORS虽然服务范围获得较大提高，但是服务方式

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第1章 绪论 和差分解算方法与原有单个参考站基本相同，精度没有大的提高，服务能力有限。

进入21世纪以后，由于互联网技术和计算机技术的迅速发展，为CORS的发展提供了强大的动力，CORS实现了各参考站的通信互联和数据共享，以CORS数据中心为大脑，各个参考站形成一个总体有机网络，极大提高了CORS的可靠性和服务范围，并在该基础上实现采用多参考站数据和基准建设数据模型，计算高精度的差分信息。

无线通信技术的提高，可以实现无线互联网技术，为CORS进行控制数据播放和综合服务提供了可能。CORS也可以通过无线互联网实现点对点的查分数据传输，即根据不同的用户发送不同的差分数据，并在该基础上，增加各种位置信息相关的综合服务，极大提高了服务的可靠性和多样性。

未来CORS网络发展趋势是进一步完善CORS网络，提高参考站之间传输率和传输可靠性，并逐渐实现网络的智能化。

2)由单一服务到综合服务

CORS早期单参考站只进行差分信息广播发布服务，服务方式单一，基本不能向外界提供原始观测数据。CORS联合参考站建成后，大多数情况下也只能提供差分播发服务，并有限地提供一些其他服务，如气象预报数据服务。后差分数据服务等。

互联网和计算机等技术的发展，为CORS扩展服务提供了条件，主要包括： ①先进的通信技术为参考站到数据中心的数据传输提供了先进的链路。 ②服务器和数据存储设备提供了数据存储空间和解算设备。 ③路由器。防火墙等设备实现了网络路由和数据分流。 ④先进的网络RTK技术和数学模型实现了整网高精度解算。 ⑤网络技术实现了点对点的差分数据发送服务和数据下载服务。 ⑥先进的软件技术为CORS实现实现综合服务提供了软件基础。

进入21世纪以后，全球各地的CORS逐渐发展成为多功能的综合服务系统。 CORS以网络RTK/RTD服务为主，数据下载服务为辅，应用扩展到了气象数据服务。定位监控服务、基准统一服务和精密数据解算服务等内容。

1.1.5 CORS含义的演变

在20世纪90年代，科学家提出CORS概念时，目的是要建立永久性的卫星参考站。最初，CORS建设的主要内容是参考站的建设，因此早期CORS的含义为Continous Operation Reference Stations，即连续运行参考站。后来随着互联网技术和计算机技术的发展，推动了CORS技术的进步，CORS的各个参考站连接成为有机网络，并采用数据中心进行数据解算和服务，形成一个有机的系统，这

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时的CORS不仅仅是参考站，而是以参考站为节点组成的系统，CORS的含义转为Continous Operation Reference Stations，即连续运行参考站。

随着计算机信息技术和相关技术的不断发展，CORS目标是以GPS参考站组成的网络为基础，以数据中心为核心，除提供高精度位置服务外，还提供各种综合服务。随着GPS应用技术和网络技术的发展，其服务方式和服务范围将不断扩大，并逐渐建立完善的服务体系。CORS的含义由连续运行参考站系统演变成为连续运行卫星定位综合服务系统（Continuously Operating Reference System）。[2]

1.2 CORS在国内外的发展现状

1.2.1国外CORS发展现状

随着全球卫星定位技术、计算机技术、网络和通信技术的迅速发展，建立区域卫星定位导航服务网络取代传统的静态定位控制网是今后实时导航定位的发展趋势。国外CORS的研究主要集中在基础设施建设、系统自动化管理、数据采集域分发、基于网络的GPS定位技术的开发等方面。其中，具有代表性的全球和国家的项目包括IGS跟踪站网络、美国NGS CORS、欧洲EPN永久性连续网等、在美国CORS的东部区域，大部分站点实现了实时的数据传输，仅需要建立必要的服务手段即可实现实时定位服务。在EPN网络中，德国、挪威等国家已率先利用实时载波相位差分、网络RTK技术提供实时高精度定位服务。目前，国外已广泛应用这一技术的国家主要有美国的连续运行卫星导航定位参考站系统（CORS），它覆盖全美（包括阿拉斯加），构成新一代动态国家参考系统；加拿大的主动控制网系统（CACS）；德国的卫星定位与导航服务计划（SAPOS），日本的GPS连续应变监测系统（COSMOS）。

(1) 美国CORS

CORS在美国建设得最早，发展也最快，居于世界各国之首。美国主要有3个大的CORS网络系统，分别是国家CORS网络、合作CORS网络和加利福利亚CORS网络。目前，国家CORS网络有688个站，合作CORS网络有140个站，加利福利亚CORS网络有350多个站，并且以每个月15个站的速度增长，超过155个组织参加了CORS的项目。美国国家大地测量局（NGS），美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的国家海洋服务办公室分别管理国家CORS和合作CORS。NGS的网站向全球用户提供国家CORS网络参考站坐标和GPS卫星跟踪观测站数据，30d为原始采用间隔的数据，30d后为30s采样间隔数据，此外NGS网站还提供网上数据处理服务（OPUS）。

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第1章 绪论 美国CORS建设得任务有以下几点：

使全部美国领域内的用户能更方便地利用该系统来达到cm级水平的定位和导航。

促进用户利用CORS来发展GIS。 监测地壳形变。 支持遥感的应用。 求定大气中水汽分布。

监测电离层中自由电子浓度和分布。

合作CORS的数据可以从美国国家地球物理数据中心下载，CORS的数据和信息包括接受的伪距和相位信息、站坐标、站移动速率矢量、GPS星历、站四周的气象数据等，并且所有数据向合作组织自由开放。

(2) 日本CORS

日本国家地理院（GSI）从90年代初开始，就着手布设地壳应变监测网，并逐步发展成日本GPS连续应变检测系统（COSMOS）。该系统的永久跟踪站平均每30km一个，最密的地区如关东、东京、京都等地区是10~15km一个站。到2005年底，已经建设1200个遍布全日本的GPS永久跟踪站，该系统一般为不锈钢塔柱，塔顶放置GPS天线，塔柱中部分层放置GPS接收机、UPS和ISDN通信的调制解调器（Modem），数据通过ISDN网进入GSI数据处理中心，然后进入因特网，在全球内共享。

COSMOS构成了一个格网式的GPS永久阵列，是日本国家的重要基础设施，其主要任务有以下几点。

建成超高精度的地壳运动监测网络系统和国家范围内的现代“电子大地控制网点”。

系统向测量用户提供GPS数据，具有实时动态定位（RTK）能力，完全取代传统的GPS静态控制网测量。

COSMOS主要的应用有地震监测和预报；控制测量；建筑、工程控制盒监测；测图和地理信息系统更新；气象监测和天气预报。

(3) 德国CORS

SAPOS是德国国家测量管理部门联合德国测量、运输、建筑、房屋和国防等部门建立的一个长期运行的、覆盖全国的多功能差分GPS定位导航服务体系，是德国国家空间数据基础设施。它由200多个永久性的GPS跟踪站组成，平均40km一个站。其基本服务是提供卫星信号和用户改正数据，使用户得到cm级精度水平的定位和导航坐标。SAPOS采用区域改正参数（FKP）的方法来减弱差分GPS的误差影响，一般以10s的间隔给出每颗为卫星区域改正参数。

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SAPOS把德国的差分GPS服务按精度、时间响应和目的分成了四个级别。 实时定位服务（EPS）。 高精度实时定位服务（HEPS）。 精密大地定位服务（GHPS）。

与美国的CORS、加拿大的CACS一样，SAPOS构成了德国国家动态大地测量框架。

(4) 加拿大CORS

加拿大有一个主动控制网系统（CACS），它由加拿大大地测量局和地质测量局负责维护和运行。到2006年5月，CACS拥有14个永久性跟踪站、12个西部变形监测站和20个区域主动控制站。通过分析多个参考站的GPS数据，监测GPS完好性和定位性能，计算精密的卫星轨道和卫星钟差改正，提供有效的现代空间参考框架，提高GPS应用的有效性和精度。利用CACS提供的精密卫星星历、精密的卫星钟差改正和参考站的观测值，在加拿大的任何位置使用单台接收机可获得一个cm级~m级精度的定位结果。

(5) 澳大利亚CORS

SydNet是2003年在澳大利亚悉尼市建立的CORS网络，已经建成8个永久性参考站。使用光纤连接到数据中心，数据处理和发布中心位于Redfern的澳大利亚技术园（ATP）。

用户配备单台GPS接收机和无线网络通信设备，就可获得cm级的实时定位结果。该系统不仅可以为土地测量控制服务，取代地区的测量控制网，还是一个可以在通信、用户应用方面进行网络RTK技术研究的开放实验室。

(6) 澳大国际GNSS服务系统（IGS）

国际GNSS服务系统（International GNSS Service,IGS），即以前的国际GPS服务系统。这是一个由200多个成员组成，并实现高精度参考站资源和数据共享的世界性资源联盟。IGS致力于提供高质量GNSS标准的数据和产品，用于支持科学研究、多学科应用和教育等。IGS包括两个卫星系统，GPS卫星和俄罗斯的GLONASS卫星，统称为GNSS。IGS被认为是最高精度的国际性民间GPS组织。

IGS无偿向全球用户提供各种GPS信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站接收GPS信号的相位和伪距数据、地球自传速率等，这些信息支持了大地测量和地球动力学方面无数的科研项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、地壳运动、高分辨率的推算地球自转速率及其变化等。IGS提供的主要服务和数据有以下几种。

三类轨道。一是最终（精密）轨道，要在10~12d以后得到它，常用于精密定位；二是快报轨道，要在1d以后得到，它常用于大气的水汽含量、电离层计

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第1章 绪论 算等；第三类是预报轨道。GPS星钟偏差方面的数据，由两个IGS分析中心提供。IGS在近200个永久连续运行的全球跟踪站中，使用的外部频率标准有70多个，其中的30个使用氢钟，20个使用铯原子钟，20个使用铷原子钟，其余的使用GPS内部的晶体振荡器。

极移和世界时信息。IGS公布最终的每日极坐标（x,y），其精度为±0.1mas，快报的相应精度为±0.2mas。GPS作为一种空间大地测量技术，本身并不具备测定世界时的功能。但是，由于GPS卫星轨道参数和世界时相关，也和测定地球自转速率有关，而自转速率又是世界时的时间导数，因此IGS扔能给出每天的日常（LOD）值。目前，由于IGS各观测站数据传输以及数据处理方法的改进，使求定章动项和高分辨率的极移，由过去的1d1次提高到每2h一次。

连续运行站的坐标、相应的框架、历元和站移动速度。 测定短期章动。[3]

1.2.2国内CORS发展现状

我国著名科学家陈俊勇院士和刘经南院士曾经指出建立CORS的重要性和意义，并提出我国CORS建设的方法和方向，同时筹划建设国家级别的CORS。国务院于2007年9月20日发布《国务院关于加强测绘工作的意见》（国发[2007]30号）中指出，“十一五”期间，开展卫星定位连续运行参考站网建设，改建或扩建大地控制网、高程控制网和重力基本网，加快形成覆盖全部国土、海陆统一的高精度现代测绘基准体系。

为了满足国名经济建设的需要，我国加快了连续运行卫星定位综合服务系统（CORS）建设的步伐。2003年，深圳市率先建成了CORS，全国各个地区也开始陆续建设了一批城市甚至省级的CORS，并逐渐形成了“地区—省—全国”的CORS网络。已建成系统并投入使用的有香港、深圳、北京、天津、武汉、昆明、柳州、成都、重庆等城市；已建成区域级的有北部湾（广西）经济区；省一级正在建设或已经建成的系统有广东省和江苏省。国内不同行业也陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，其中著名的有中国地震局牵头建设的中国地壳运动监测网络，交通部建设的沿海差分站网系统，信息产业部建立的电离层监测网络及连续运行参考框架网络，上海地区以监测气象参数为主的观测网络和深圳市城市连续运行参考站网等。

我国在GPS定位技术研发、工程建设方面达到了国际先进水平，但参考值网的覆盖范围、站点密度、服务内容等与国外存在一些差距。目前，各地CORS基本处于独立运行的状态，多数地区未能实现跨行业、跨地区的联网，个别地区出现了不同主管部门同时建设CORS的重复投资现象。此外，建设CORS的技

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术标准化也是一个急需认识和尽快解决的问题。

(1) 中国RBN—DGPS系统

沿海无线电指向标—差分全球定位系统（Radio Beacon Differential GPS，RBN-DGPS）是一种新型、高精度、全天候的海上导航定位系统，是中国海事局的重点建设项目。中国沿海20个RBN—DGPS基准台站已全部建成，并于2002年1月1日零时起全面开通，正式向公共用户无偿提供服务。

为适应国民经济、国际贸易和社会发展的需要，满足航行在我国主要港口、重要水道和沿岸的海上共众用户对导航服务的需求；满足国防、海洋测绘、海洋石油开发、海洋渔业、海洋资源调查、海上交通安全管理、疏浚、引航等和其他需要高精度导航服务的用户需求。中国海事局结合我国国情，在分析我国沿海无线电指向标现状及存在的只要问题的基础上，借鉴和吸收国际先进经验，参照国际组织有关标准、规定和建议，于1995年制定了中国沿海RBN—DGOS系统建设规划。规划根据各海区特点，采用无线电指向标—差分全球定位系统的成熟技术。充分利用现役无线电指向标站的设施，统一部署，分期实施，在国家“九五”期间建成中国沿海无线电指向标—差分全球定位系统。信号完全覆盖中国沿海海域，使之成为一种国际标准化、现代化的助航系统。

根据这一规划，统筹考虑我国航行水域现状，并结合周边国家和地区的情况，从1995年~2000年，中国海事局分三期在我国沿海地区共建设20座RBM—DGPS台站，按规定强度信号覆盖（或多重覆盖）整个沿海水域和部分陆域。监控台与基准台和播发台同步建设、且同一台址。第一期台站包括大三山、秦皇岛、北塘、王家麦、大戢山和抱虎角，共6座，与1996年改造建成；第二期台站包括燕尾港、石塘、镇海角、鹿屿、三灶、硇洲岛和三亚，共7座，与1998年建成；第三期台站包括老铁山、成山角、蒿枝港、定海、天达山、防城和洋浦、共7座，与2000年建成。

RBM—DGPS建设较早，属于初级的CORS，它是中国地壳运动观测网络建成之前我国最大的CORS。RBN—DGPS系统具有定位精度高、覆盖范围广、使用方便、不收费等优点，现已用于海洋测绘、航道测量、航道疏浚、船舶进出港及狭窄水道导航定位、海上交通安全管理、航标定位、海上石油勘探、海洋资源调查、海上救助、捕捞、海洋渔业及其他海上作业。它在国家海岸线测量项目（“908”专项）中应用，取得了良好的效果。

(2) 中国地壳运动观测网络

中国地壳运动观测网络（Crustal Movement Observation Network Of China，CMONOC）是由中国地震局牵头，中科院、总参测绘局、国家测绘局共同参与建设，旨在以服务地震预测预报为主，兼顾国家大地测量和国防建设的需要，同

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第1章 绪论 时服务于气象预报、电离层监测、海平面监测和GPS导航等领域。

该网络一期工程已于2000年12月25日投入使用，共建设了遍布全国的25个连续运行GPS参考站（包括国家测绘局的已建站），平均站距800km。所有站按照30s采样间隔记录数据，每天传至分析中心，实现了上述四个部门的数据共享。目前，第二期工程也已经启动，国家气象局和教育部也加入到这一工程中，并计划在全国建立200多个永久性参考站和1000多个监测站。

中国地壳运动观测网络建成后将成为我国最大的CORS,将使我国对地壳运动的监测精度提高了三个数量级，观测效率提高几十倍，所产出的大范围和时空密集的地壳运动数据，将成为地球科学定量研究的基础，为我国地球科学发展提供丰富的基础数据资源，并与美国GPS观测网、日本GPS观测网在世界形成三足鼎立之势。

(3) 北京CORS

北京市全球卫星定位综合应用服务系统（Beijing GPS Integrated Application and Service System，BGIAS）是北京市“空间数据基础设施”的重要组成部分。它的宗旨是在北京地区建立综合性全球导航卫星系统（GNSS）应用服务网，把卫星定位系统这一高新技术用于北京市城市规划、市政建设、交通管理、城市基础测量和工程测量、天气预报、地震及地面沉降、灾害监测、农业和林业资源环境管理等，实现一网多用。

整个系统由北京市及河北省境内的28个连续运行参考站组成的参考站系统、管理系统、监测系统、服务系统及用户系统五部分组成。涉及各种硬件、管理控制软件、通信传输、网络系统、数据库、数据库处理等众多领域，是集设计、开发、集成为一体的综合应用服务系统。

(4) 上海CORS

上海GPS综合服务网由14个地面GPS参考站、50个高精度大地测量控制点、20个地面变形监测点、一个中心处理站、一个气象工作站和一个大地测量工作站组成。14个地面GPS参考站分布为上海地区5个，周边江、浙、皖地区共9个，为了综合利用，这9个参考站均设在当地气象站内。中心处理站设在上海天文台，GPS气象工作站设在上海中心气象台，GPS大地测量工作站设在上海市测绘院。14个参考站作为永久站，每天经行24h的连续观测，并将GPS观测数据实时传播至中心处理站经行处理。上海周边的9个GPS站，平时经行常规观测，在上海三维大地测量控制网和地面沉降监测网进行布测和复测时，集中回上海经行观测，任务完成后仍回原地进行常规观测。上海地区综合性GPS应用服务网，在上海布设为上海地理信息系统（GIS）服务的5个GPS参考站，连续实时地发播高精度GPS跟踪数据，通过与中心站结果的对比和检核，保证其

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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、

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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

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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

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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。

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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

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等设备组成。负责卫星定位数据分析、处理、计算和储存，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盒数据管理中心。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，因此只需要将数据中心连接万维网，即可实现客户端采用GPRS或CDMA无线网络访问数据中心。参考站与数据中心通信系统采用电路传输与VPN网络、参考站和数据中心与数据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接收机天线、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。[7]

2.2 CORS的特点

1) 网络化

早期的CORS是以单参考站模式工作的，各个参考站独立发送差分信息，互相不关联。随着GPS差分解算技术的发展，并与网络通信技术相结合，参考站之间实现了互联和统一控制，即实现了CORS网络化。

网络化的CORS中参考站不是独立体，而是通过系统的数据中心形成一个高度网络化群体。参考站作为网络的节点，通过网络链路实现GPS数据的传输、处理和存储。网络化是CORS发展的趋势和必然结果。

2) 精度高

与单参考站RTK测量相比，CORS提供的网络RTK测量精度得到了显著的提高。由于网络RTK测量采用多个参考站联合解算的数学模型，其测量精度和可靠性远高于单参考站RTK测量精度，有效服务范围更大。

3) 快速定位服务

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第2章 CORS原理及技术支持

静态GPS测量模式是先进行外业联合观测后，由内业数据处理的作业方式获取高精度的静态测量成果，无法实时获得高精度的动态测量成果，实现了GPS快速定位测量。

4) 可靠性高

CORS的可靠性主要体现在以下几个方面。

① CORS采用多站联合组网的方法。当CORS组网内一个或少数几个参考站出现问题不能正常工作时，可以采用其他参考站进行解算，不影响用户正常使用。使系统可靠性极大提高。

② 网路RTK流动站采用固定的通信数据链（GPRS/CDMA），减少了无线电噪声干扰，实现了通信链路可靠性。

③ 拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性。 5) 自动化和智能化

实现系统服务自动化和智能化是CORS建设的主要目标之一。其特征是在系统服务体系下能够把工作人员从某种工作中解脱出来，实现了自动差分解算功能、记录功能和坐标转换功能等；与专业控制系统连接，能够实现自动化、智能化作业。

6) 基准统一

无论是测量还是测绘，按照国家制定的测绘规范，其作业都应该在国家统一的坐标框架内进，行作业，实现测量和测绘成果空间坐标框架的统一，以便实现数据通用共享和检查。

CORS不但提供实时差分解算数据服务，还提供数据下载以进行数据差分服务。在CORS进行实时定位或者后差分解算广域的范围内，其差分解算的基准起算值都是CORS参考站基准坐标。采用CORS进行网络RTK作业和CORS数据下载，进行数据后差分解算，在定位点基础上进行测量与测绘作业，其最终成果都实现了基准统一。

7) 多元化服务

CORS实现了多元化服务模式，广泛地用于各行各业与空间定位有关的工作中。它包括后差分mm级精度的形变监测和地球板块运动研究，后差分或实时差分cm级精度的大地测量，各种类型的工程测量，实时差分dm级精度的GIS空间数据采集，m级精度的基于位置的导航定位，以及由后差分定位延伸的GPS快速天气预报服务等。[8]

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2.3 CORS分类

2.3.1 CORS分类方法

CORS按照不同的行业标准进行不同的分类，主要包括按照建设和管理单位划分，按照服务区域或级别划分以及从功能角度划分三种方式。

根据建设和管理单位划分

无论在我国还是发达国家，都出现某个区域内多套CORS并存的情况。主要原因就是行政协调、功能和服务区域不同的问题。按照建设和管理单位划分，CORS可分为以下几类。

①国家（政府） 这类CORS都是由国家机关建设和管理，例如，测绘、规划和地震部门，主要提供公益服务、研究和基础建设服务。

②公司 这类CORS由测绘或工程公司建设，都是一些小区域CORS或临时CORS，基本上都是在短时间、小范围内为自身提供测量服务。

③军队 军队的CORS是采用专网专线和自身的控制点进行建设的一类系统，保密性非常高，一般供军队测量和导航定位使用。

民间组织 民间组织的CORS是由科学研究机构或组织团体采用各地各个级别的参考站，通过通信系统构建的一种科研或公益性的CORS，例如，IGS服务组织。民间组织的CORS一般都是公益性的，且对加入其CORS网络的参考站要求较高。

2)根据服务区域和级别划分

该分类方法是根据CORS服务区域的行政级别、范围大小以及建设管理单位的行政级别划分，其划分方法与行政区域的界定由密切关系。

①临时CORS（微型CORS） 微型CORS多用于小范围工程施工测量、建筑物变形监测等领域，一般要求实时或近实时地提供优于cm级的定位服务。其特点是参考站间距较小，一般不超过20km。其系统中心的规模小，数据传输系统一般为专用网络。

临时CORS和微型CORS多采用RTK技术，服务对象一般局限在小范围内的工程测量、工程检测、设施运营等用户，较为经典的有隔河沿大坝外形的变形监测系统、水布垭大坝碾压车精密监测系统等项目。

②城市级CORS 城市级CORS是指在一个城市范围内建设CORS，主要为城市建设和规划提供服务。服务范围覆盖整个城市和某些城市周边地区，以提供空间定位服务为主，其他服务为辅，系统可伸缩性好。目前，我国大多数已经建成的CORS都是城市级CORS。

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第2章 CORS原理及技术支持

③省区域的COSR 省区域CORS是指在全省（区）范围内构建CORS网络，实现为全省各个单位提供各种多元化的实时或事后空间定位服务一以及其他GPS相关服务，服务范围覆盖全省（区）。省（区）级CORS一般由若干个城市级CORS组成。某些省市针对某个区域（例如，长三角、珠三角）建设的CORS，其结构和功能与省级相同。目前我国建立的省级CORS有广东CORS和江苏CORS。

④国家级CORS 国家级CORS由国家相关机构进行组织和协调，经过评估和论证后选择结构稳定、位置合理、通信可靠的省级参考站作为国家级别的参考站，组成国家级的CORS。[9]国家级CORS各个参考站的距离较大，站的密度远低于省级CORS，不直接提供高精度网络RTK解算服务，可提供亚高精度空间定位服务，例如美国早期国家CORS提供GPS增强服务系统（WAAS）。可以向专业部门提供数据下载服务、数据后差分解算和空间定位服务、地球板块运动监测和地震预报等服务。

另外，还有一类介于省级和城市级之间的大区域级CORS，是城市级到省级CORS的过渡，专门针对某个特定的经济区域或行政区域，如北部湾经济区CORS.

3)根据服务类型划分

根据CORS提供的服务类型进行分类，该划分方法比较模糊，界定的标准也有多种，根据目前CORS提供服务的情况，可以划分以下几种。

①广播实时DGPS型 最典型的是中国RBN/DGPS系统，提供dm级到m级的DGPS差分定位，用户不受限制，也无用户管理，服务海洋测量用户和港口轮船入港。

②网络实时服务型 目前我国大多数CORS都属于该类，通过网络为用户提供高精度差分定位服务，用户需要进行注册受统一管理，系统也能控制用户的服务范围。

③数据下载服务型 该类CORS提供参考站数据供用户进行差分解算、气象服务和地球板块运动研究等服务，最典型的是IGS。

必须说明的是，目前很多CORS在服务方法上并不是单一的，很多CORS都包含以上服务方法中的两种甚至三种，因此各个CORS不是单一归于以上分类中的某一类。此外，还可以根据服务用户类型、解算方法和差分数据格式等进行划分。

2.3.2 各级CORS关系

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目前，CORS分类中，按照行政级别或区域划分是最通用的较科学的划分方法。根据我国目前情况，一般是先建设城市级CORS，然后由城市级CORS合并为省级CORS，而国家级CORS则是根据需要抽选省级CORS中符合建设要求的参考站组成，最终合并成国家级的CORS。

国家级CORS 地区CORS1 地区CORS2 地区CORSn 城市CORS1 城市CORS2 城市CORS3 城市CORSn 参考站1 参考站2 参考站3 参考站n

图2.1 各级CORS关系

2.4 CORS网络的技术支持

目前国际上主流的CORS技术包括虚拟参考站技术(VRS)、主辅站技术（MAC）、FKP技术和综合内插技术（CBI）四种，同时由多个单参考站组成的联合单参考站差分解算技术属于有限的网络RTK技术。

2.4.1 VRS技术

1）工作原理

Trimble公司提出的VRS是基于多参考站网络环境下的GPS实时动态定位技术。VRS技术就是利用地面布设的多个参考站组成GPS连续运行参考站网络，接收卫星信号并传送至控制中心；同时，移动用户在工作前，先向控制中心发送一个概略位置坐标，控制中心根据移动用户工作位置，综合利用各个参考站的观测信息，建立精确的误差模型，整体改正GPS的轨道误差及电离层、对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发送给移动站。相当于在移动站附近模拟产生一个物理上并不存在的虚拟参考站(VRS)的观测数据，与移动站间进行载波相位差分改正，实现实时RTK。由于VRS位置通过流动站接收机的单点定

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第2章 CORS原理及技术支持

位解来确定，故虚拟参考站与移动站构成的基线通常只有几米到十几米。

其工作示意图如下图：

图2.2 VRS工作示意图

2.4.2 MAC技术

1）工作原理

主辅站(MAC)技术是由Leica公司提出的基于全网整体解算模型的GPS实时动态定位技术。它要求所有参考站将每一个观测瞬间所采集的未经差分处理的同步观测值，实时地传输给中心控制站，通过中心控制站的实时处理，计算得到基准站网范围内的误差改正模型，产生一个称为FKP(区域改正参数)的误差改正数播发给流动站。为了降低参考站网网络中的数据播发量，使用主辅站技术来播发区域改正参数。主辅站技术是从参考站网以高度压缩的形式，将所有相关的，代表整周的未知数水平观测数据，如弥散性的和非弥散性的差分改正数，作为网络的改正数据播发给流动站。它选择距离流动站最近的一些有效参考站作为单元进行网解，发送主站差分改正数和辅站与主站改正数的差值给流动站，流动站用户可以对接收到的网络改正数进行加权改正，最后得到精确坐标。主辅站(MAC)技术本质上是区域改正数(FKP)的一种优化。 其工作原理图见图: -20-

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图2.3 主辅站概念（MAC）图

2.4.3 FKP技术

FKP技术技术又称区域改正技术，是由GEO++公司Gerhard Wuebenna博士提出的全网整体解算模型，这是一种动态模型。它要求所有参考站将每一个瞬时采集的未经差分处理的同步观测值实时传回数据处理中心，通过数据处理中心实时处理，产生一个称为FKP的空间误差改正参数，然后将这些参数通过扩展信息发送给服务区内的所有流动站进行空间位置解算。系统传输的FKP能够比较理想地支持流动站的应用软件，但是流动站必须知道相关的数学模型，才能利用FKP参数生成相应的改正数。为了获取瞬时解算结果，每个流动站需要借助一个被称为“Adv盒”的外部装置内置解译软件，配合流动站接收机实现作业。[10]

由于采用FKP算法的用户需要附加解译设备，所以FKP解算的保密性非常好。但是，使用比较复杂，对用户流动站要求高，因此普及率低。目前，全世界只有极少数地区采用FKP技术进行差分解算。

2.4.4 综合内插技术（CBI）

综合内插技术（CBI）是武汉大学提出的CORS建设技术。CBI技术的特点是利用卫星定位误差的相关性计算各参考站上的综合误差，并发送到用户。用户根据此误差和自己的位置内插算出用户的综合误差。系统中心与用户只需要单向

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第2章 CORS原理及技术支持

通信，但是用户需要增加解码设备。

这种解释方法简单可靠，性能稳定，单向通信可以实现解算，可以采用电波发送的方式，但是需要用户端有解算设备。目前，这种技术还处于评估阶段，未大规模推广。

2.4.5 联合单参考站RTK技术

联合单参考站差分解算技术是有限的网络RTK技术，通过区域内的多个参考站构成的非有机网，在多个参考站联合覆盖范围内为用户提供差分服务，其基本差分算法与常规RTK算法相同。联合单参考站是最早的CORS。

联合单参考站作业是，用户将概率坐标发送到数据中心。数据中心通过概略坐标选用最近的参考站，并将最近参考站的差分数据发送给用户，即以最近的参考站为参考站进行载波相位差分测量。

与常规RTK相比，联合单参考站有以下特点：

① 在多个参考站覆盖的范围内，基本可以在任何地方接受网络差分服务。 ② 多个单参考站进行联合差分服务，在某些服务重叠地区可靠性较高。 ③ 选择最佳参考站进行差分，避免了接受多个站的差分信息的情况。 ④ 采用数据中心到流动站点对点的无限网络通信方式，没有受到电波、距离、地形和环境等因素的影响，可以实现较长距离的RTK。

由于只采用一个参考站进行差分解算，单参考站的解算精度和系统可靠性不及多参考站联合解算的网络RTK，但是单参考站CORS也有其自身的优势，如建设费用较少、管理成本较低，施工周期短、建站要求不高，可以随时升级扩展等。

随着CORS技术越来越成熟，联合采用单参考站进行解算的方法越来越少，一般只在县一级或者某个小区域范围内采用。

2.5 几种CORS技术精度比较

根据上述几种CORS技术特点，下面从解算精度等7个方面对它们作一个比较。CORS技术对比：

表2-1 CORS技术对比表

内容 解算精度 解算稳定性 兼容性 VRS 高 高 高 MAC 较高 较高 高 FKP 高 非常高 低 联合单参考站 一般 一般 很高 -22-

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最少基站数 保密性 建设经费 普及率 3 高 高 高 2 高 高 一般 3 很高 一般 低 1 低 较低 很高 注：综合内插技术（CBI）还未普及使用，因此不做对比。

① 解算精度 解算精度是指各CORS测量时获得固定解的时间和固定解的稳定程度。

② 解算稳定性 解算稳定性指在进行CORS测量时获得固定解的时间和固定解的稳定程度。

③ 兼容性 兼容性指该CORS测量解算获得的差分格式对各种品牌和型号的流动站的适用性。

④ 最少基站数 最少基站数是指该CORS测量所需能够提供数据的参考站的最少数目。

⑤ 保密性 保密性是指作业过程中差分数据或最终定位数据的保密程度。 ⑥ 建设经费 建设经费是指要实现该类CORS技术解算，进行建设所需的经费数量。

⑦ 普及率 普及率是指目前全球各CORS在网络RTK应用中采用的各网络RTK技术的占有率。[11]

CORS的各种解算技术是通过网络RTK软件实现的。目前，市场上最流行的网络RTK软件包括Trimble GPSNet、Topcon Topnet和我国南方测绘的Venys等。这些软件都是以网络RTK解算为核心，通过各种组合算法来实现CORS的各项服务功能。

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第3章 CORS的精度分析及误差研究

第3章 CORS的精度分析及误差研究

通过实验对比CORS、全站仪、GPS测量方法在不同环境下（高层建筑、树下、空地、道路）对其精度的影响。并分析测量误差来源和实际观测手段。

3.1 GPS静态观测校园控制点

3.1.1.实验内容

1）测区范围

本测区位于东经118°30’、北纬39°37’附近。测区位于路南区，学院路以东，新华西道以南，卫国路以西，国防道以北。测区内为教学区，地势平坦，建筑物以及树木较多，通视条件较差。本次实习在测区内布设GPS控制点，构建一个D级GPS网，满足测量需要。

2）实验目的

采用GPS静态测量技术，在河北联合大学内布设一个控制网。具体内容包括：技术设计、选点、外业观测计划、外业观测、数据传输及格式转换、基线解算、网平差、成果质量控制、技术总结。

校内的四个点位于科技楼楼顶、理工食堂门口、二教东边路口、足球场南边、视野比较开阔，便于观测，行人不是很多，利于观测。

首先，选好控制点，以备静态测量使用。然后通过GPS接收机对所选的控制点进行测量，观测两个时段。外业结束后，运用HDS2003数据处理软件进行内业计算，得出每个控制点平面坐标和高程。

3.1.2已有成果资料

具体利用资料如下： 1）技术设计书一份；

2）测区周边的C级GPS控制网点两个（会展中心点、南湖公园点）：

表3-1 已知控制点坐标表

点名 会展中心 南湖公园 X 471994.7820 471701.6280 Y 4387852.7186 4386198.7730 H 21.598 13.710

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第3章 CORS的精度分析及误差研究

表3-5 最弱点平面中误差

点名 x 中误差 (m) y 中误差 (m) 470123.3823 0.0028 正高(m) 中误差 (m) 21.0504 0.0722 平面中误差 ZX01 4387630.1075 0.0046 0.0054

网的参考因子和比例缩放的大小均在范围内，此实验结果比较可靠，ZX01点之所以精度差是因为这个选在树下，接收卫星数较少。

3.2 CORS测量校园控制点

3.2.1.实验内容

1）测区范围

本测区位于东经118°30’、北纬39°37’附近。测区位于路南区，学院路以东，新华西道以南，卫国路以西，国防道以北。测区内为教学区，地势平坦，建筑物以及树木较多，通视条件较差。满足测量需要。

2）实验目的

校园控制点有静态观测过的4个控制点和全站仪观测过控制点，全站仪观测的控制点分布高层建筑物（科技楼）附近、树下、图书馆前空地、道路两边各10个点。

首先，架好基站，进行点校正。然后用流动站对所选的控制点进行测量，。外业结束后，得出每个控制点平面坐标和高程，可进行比较。

3.2.2已有成果资料

1）已知数据

ZX04 X: 4387852.7186 Y: 470177.5033 H: 59.8637

采用单点校正法：把基准站架设在已知点上，对中整平，量取好天线高，然后用手簿连接上基站，把架设基站的点的坐标输进去，然后流动站就不用再校正

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了。

2）坐标系统、高程系统和时间系统

CORS测量采用WGS84系统，当CORS测量要求提供其他坐标时（北京54坐标系或西安80坐标系）时，应进行坐标转换，本实验转为北京54坐标系。

坐标转换需要一个点的坐标成果进行三参数转换。

高程系统采用1985国家高程基准。时间系统采用北京时间或UTC时间系统。

3.2.3作业与技术要求

本实验指向如下国家和行业标准规范：

1）《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH 2001-92）； 2）《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ 73-97）； 3）《城市测量规范》（CJJ 8-85）.

3.2.4观测及作业要求

CORS作业时，其作业流程一般有以下5个步骤：

① 开机锁定观测卫星，然后打开手簿，通过蓝牙协议或链接建立守簿与接收机间的通信。启动测量软件，建立新文件，设置网络RTK测量形式的参数。

② 利用手簿或者接收机上的通信模块，通过中国移动的GPRS或中国联通的CDMA方式拨号，连接到Internet网络。

③ 使用网络RTK系统管理管理员提供的用户名和密码，通过Internet网络连接到网络RTK系统数据处理中心。

④ 连接数据中心，获取源列表，等初始化完成，获得固定解后，开始测量采集数据。

⑤ 外业完成后，将手簿或者接收机储存的测量数据下载到计算机进行后续数据预处理和图形处理。

3.2.5外业观测成果

表3-6 观测静态控制点原始文件表

点名 X Y H -31-

第3章 CORS的精度分析及误差研究

wmm0 zx03-1 zx03-2 zx03-3 zx01-1 zx01-2 zx01-3 zx02-1 zx02-2 hzzx hzzx1 hzzx2 hzzx3 nhgy nhgy1 nhgy2 nhgy3 nhgy4 nhgy6 nhgy7 4387681.478 4387681.506 4387681.546 4387630.080 4387630.068 4387630.072 4387423.660 4387423.658 4387423.655 4393273.907 4393273.906 4393273.907 4393273.905 4386198.741 4386198.740 4386198.743 4386198.744 4386198.735 4386198.741 4386198.741

470562.604 470562.623 470562.643 470123.313 470123.309 470123.325 470335.539 470335.543 470335.543 471994.775 471994.775 471994.778 471994.779 471701.652 471701.651 471701.654 471701.656 471701.641 471701.640 471701.637 23.117 23.197 23.311 20.950 20.947 21.000 22.143 22.146 22.162 21.589 21.593 21.596 21.598 13.707 13.698 13.700 13.691 13.716 13.712 13.710

表3-7 取平均值后的坐标表

点名 ZX01 ZX02 ZX03 HZZX NHGY X 4387630.073 4387423.658 4387681.510 4393273.906 4386198.741 Y 470123.3157 470335.5417 470562.6233 471994.777 471701.6473 H 20.966 22.15 23.208 21.594 13.705

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河北联合大学矿业工程学院

表3-8 观测全站仪测的控制点原始文件表

点名 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 14 17 18 15 16 19 20 21 22 23 24 26 27 28 29 30 31 32 X 4387861.456 4387855.167 4387845.407 4387843.578 4387838.398 4387869.260 4387869.346 4387869.291 4387869.372 4387870.320 4387818.577 4387819.303 4387803.059 4387803.267 4387819.092 4387818.505 4387802.178 4387802.717 4387785.153 4387877.904 4387639.974 4387632.135 4387668.292 4387678.103 4387678.602 4387659.881 4387660.292 4387661.450 4387668.074 Y 470182.766 470182.739 470180.473 470174.255 470169.845 470178.678 470172.412 470163.211 470144.651 470131.498 470208.112 470218.586 470304.514 470290.055 470256.913 470283.018 470268.442 470254.553 470262.995 470275.693 470290.902 470287.793 470253.497 470268.718 470305.840 470319.545 470358.422 470383.492 470373.608 H 22.471 22.689 22.214 22.284 22.993 22.350 22.601 22.529 22.150 22.063 22.215 21.765 27.469 23.019 22.324 22.612 22.594 22.491 29.143 22.702 22.503 22.305 22.641 22.661 22.673 22.550 23.168 23.209 23.219 -33-

第3章 CORS的精度分析及误差研究

3.3 全站仪观测校园控制点

3.3.1.实验内容

1）测区范围

本测区位于东经118°30’、北纬39°37’附近。测区位于路南区，学院路以东，新华西道以南，卫国路以西，国防道以北。测区内为教学区，地势平坦，建筑物以及树木较多，通视条件较差。满足测量需要。

2）实验目的

以CORS测出的点A02为测站，A16为后视，测出科技楼周围1~10号点以及行树下11~22号点；以TSGQ为测站点，A31为后视点测出图书馆广场前23~32号点。利用CORS测得的点作为测站点和后视点，进行测量，不搬站。

3.3.2已有成果资料

1）已知数据

科技楼周围 测站A02 X：4387864.519 Y：470217.095 H ：22.371 行数下 后视A16 X：4387817.011 Y：470239.620 H ：22.298

图书馆广场 测站TSGQ X：4387663.062 Y：470305.785 H ：22.532

后视A31 X：4387692.796 Y：470238.639 H ：21.981

2）坐标系统、高程系统 坐标系统采用北京54坐标系。 高程系统采用1985国家高程基准。

3.3.3作业与技术要求

本实验指向如下国家和行业标准规范： 1）《城市测量规范》（CJJ 8-85）.

3.3.4外业观测成果

表3-9 全站仪观测的控制点原始文件表

点号

X -34-

Y H

河北联合大学矿业工程学院

A16 A160 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 A31 A310 23 24 25 26 27 28 29 30 0.0000 4387817.0370 4387861.4370 4387855.1650 4387845.4830 4387838.7590 4387843.7900 4387869.2880 4387869.2870 4387869.3260 4387869.3750 4387869.4700 4387870.2740 4387818.6080 4387818.6350 4387818.4740 4387818.4690 4387802.4010 4387802.5050 4387802.1760 4387802.7020 4387784.2580 4387877.9040 0.0000 4387692.7500 4387639.9440 4387632.1400 4387640.8950 4387668.2990 4387678.1000 4387678.5990 4387659.9450 4387660.3310 0.0000 470239.5880 470182.7580 470182.6290 470180.4760 470169.5220 470174.3120 470178.7080 470178.7080 470172.3480 470163.1070 470144.6230 470131.7440 470208.1390 470218.7030 470257.3170 470283.0080 470303.9060 470289.4300 470268.4580 470254.5740 470265.6540 470275.7620 0.0000 470238.6200 470290.9660 470287.9130 470275.0740 470253.4920 470268.7430 470305.8310 470319.6600 470358.4900 0.0000 22.0220 22.2220 22.2160 22.1560 22.0710 22.1430 22.7610 22.1610 22.1190 22.0900 22.0040 21.9230 21.9690 22.0040 22.1750 22.2940 22.4110 22.3440 22.2500 22.1730 22.2920 22.4560 0.0000 21.5730 22.2890 22.0120 22.3030 22.3240 22.4080 22.4820 22.3800 22.9020 -35-

第3章 CORS的精度分析及误差研究

31 32 4387661.5000 4387668.1800 470383.5740 470373.7120 22.8420 22.8950 3.4 实验结果对比

3.4.1 CORS测量控制点对比静态观测控制点

表3-10 CORS测量与静态观测坐标对比表

点号 ZX01 ZX02 ZX03 HZZX NHGY 点位 食堂南门 足球场 化工楼旁 会展中心 南湖公园 △X 0.035 0.018 -0.017 -0.039 0.032 △Y 0.0666 0.0205 0.0037 -0.005 -0.0193 点位误差 0.07505 0.02695 0.01710 0.03931 0,03737 △H 0.0844 0.0105 -0.0266 0.016 0.123

由上表可以看出，ZX01号点的点位误差较大，因为这个点选取的位置在食堂南门，周围树较多，具有代表性，平差报告中显示为最弱点，在进行下一步分析时可以不考虑此点。

1) 将两种测量的结果进行比较，以静态观测所测定的坐标值为真值，那么

2种方法所测得的坐标的差值即可认为是CORS测量的误差。

2) 最大误差：X方向为±3.9cm，Y方向为±2.05cm ，H方向为±2.6cm； 3) 最小误差：X方向为±1.7cm，Y方向为±0.5cm，H方向为±1.05cm； 4) 点位误差最大为3.9cm，小于5cm，符合《城市测量规范》（CJJ 8-85）

中规定的城市测量碎部点误差范围，CORS系统的测量精度可靠性满足规范要求。

本次实验的结果是在静态观测没有误差的情况下进行对比分析的，实际上这次静态观测还有不足之处，已知点分布不均匀，静态观测布网时忽略了测区东部还有一控制点，若能联测，则精度会更好。

3.4.2 CORS测量控制点对比全站仪观测控制点

由于观测的点比较多，现只选取有代表性的点进行对比。

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表3-11 CORS测量与全站仪观测坐标对比表

科技楼附近 点号 1 6 4 5

行树下面 点号 13 20 16 18

图书馆广场 点号 26 27 28 △X 0.007 -0.003 -0.003 △Y -0.005 0.025 -0.009 点位误差 0.0086 0.0252 0.0094 解的状态 固定解 固定解 固定解 △X 0.031 -0.015 15.202 -16.000 △Y 0.027 0.021 -7.047 6.412 点位误差 0.2502 0.0258 16.7559 17.2369 解的状态 固定解 固定解 浮点解 浮点解 △X -0.019 0.027 -4.819 5.392 △Y -0.008 0.03 -4.733 4.467 点位误差 0.0206 0.0404 6.7545 7.0020 解的状态 固定解 固定解 浮点解 浮点解

以全站仪观测所测定的坐标值为真值，那么2种方法所测得的坐标的差值即可认为是CORS测量的误差。本次试验主要说明不同观测环境下不同解的状态下的平面精度情况。可得出以下结论：

1）在高层建筑物附近，很难固定，不能够接收到足够的卫星进行差分解算，固定解状态下平面精度最大3cm，最小8mm，浮点解状态下平面精度最大5.392m，最小4.467m；

2）在行数树下面，也很难固定，固定解状态下平面精度最大3.1cm，最小1.5mm，浮点解状态下平面精度最大16m，最小6.412m；

3）在图书馆广场，容易固定，固定解状态下平面精度最大2.5cm，最小3mm，精度较好。

4）在实际观测过程中，即使在浮点解状态下，观测手薄上的平面精度也没有超过米，而测过之后误差会达到十几米，说明浮点解状态下不可以观测。

5）测量时需采用一些方法来提高测量精度。如延长测量时间、选择最佳观测时间、增加观测次数等、同精度两次测量值得较差取3厘米以下为宜。

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第3章 CORS的精度分析及误差研究

3.5影响CORS可靠性的因素

1）GPS系统

GPS系统本身的影响因素用户无法控制，这些因素包括GPS卫星数、卫星图形和大气状况。在解算未知的模糊度时，至少需要有5颗共同星，星数越多解算模糊值时的速度越快，越可靠。研究表明，星数增加太多，对提高RTK点位的精度不显著，但观测更多的卫星将提高观测成果的可靠性。卫星图形影响观测成果质量，当卫星均匀分布时，布在整个天空时成果质量最可用卫星数越多，卫星图形越好。对流层和电离层都或对GPS信号传播造成影响，电离层的影响随时间和空间波动较大，因此信号达到基准站和流动站时将不同程度的受其影响，而且基线越长，影响越大。[12]在正常情况下，当点间距离较短时，其影响能够模拟，残差可通过观测值得差分处理得到削弱或消除。RTK测量的基线长度，同轨道误差和大气影响密切相关，基线越长，电离层和对流层的误差越大，观测结果的误差越大，解算结果的可靠性也越低。

2）CORS系统

环境对CORS影响的因子主要包括数据链、天线类型和处理软件，所以CORS设备的优劣，不仅影响到测量精度，而且也影响测量成果的可靠性。

3）环境

环境对CORS影响的因素主要有地形、基准站与流动站之间的障碍物平面覆盖、多路径误差、电波干扰等。

4）观测方案

观测方案对CORS测量结果的质量和可靠性产生重大影响，观测方案的主要内容有：基准站位置的选择、坐标系统的选择、历元数、观测次数等。

5）观测者

观测者的专业水平和经验对成果的精度和可靠性影响很大，例如：对中误差、测量天线高等，都将影响测出的全部坐标。

6）其他因素

由于CORS作业方式特殊，有特有的误差影响，同时CORS下的网络RTK作业实时快速，但缺少必要的检核条件，所以测量成果也存在着不可靠性。其主要影响因素如下：

① 转换参数的影响。由于GPS测量采用WGS84坐标系统，而我国目前所采用坐标系统为1954年北京坐标系（或1980国家大地坐标系、地方坐标系统等），高程基准为1956年黄海高程系（或1985国家高程基准），所以GPS RTK测

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量时必须先求解转换参数，以便将WGS84坐标转到地方坐标（或1954年北京坐标系、1980国家大地坐标系等，下同）。转换参数的求解是CORS测量的基础，转换参数的精确程度是影响CORS测量的关键因素。

② 测量作业的控制区域。测量作业范围受转换控制点的约束，一般应在转换控制点的控制圆区域作业，否则测量精度就大受影响。

③ 卫星信号的影响。GPS是通过卫星来定位的，卫星信号的接收是GPS定位的基础。GPS测量要求基准站和流动站的天线能同时接收相同的5颗或5颗以上卫星信号，才能保证正确解算。由于卫星分布随时间变化而变化，不同时段卫星数量和位置都不同。在卫星数量较多和位置图形较佳时，天线接收信号较好，初始化时间就断=短，精度较高；反之，即使天空中有5颗以上的卫星，但由于基准站和流动站没能同时接受到足够的卫星信号，使初始化时间很长，测量精度很差，甚至不能解算出固定解。同时，由于基准站或流动站选择位置不当，会使部分卫星信号被高楼等建筑物阻挡，当出现卫星数量不足；或卫星信号被周围物体反射在接收而产生“多路径效应”,使测量出现错误。

④ 流动站方式影响。流动站一般有对中杆和三脚架两种方式。使用对中杆方便，但天线不固定，精度起伏大；使用三脚架稍繁琐，但精度稳定。

⑤ 电源的影响。如果电量不足，不但影响卫星信号和无线电数据的接收，产生不可靠的坐标数据，甚至无法展开CORS测量。

3.6提高精度和可靠性的研究

1）转换参数的合理求解

一般转换参数求解时，尽量用高等级的控制点作为转换控制点，且转换控制点尽量分布均匀。包含整个测区。如果待测区域没有足够的转换控制点，最好先布设转换控制点，用静态方式一起测量，平差求出所需的WGS84坐标和地方坐标。

2）流动站方式的选择

除了地形地貌测量和放样外，对控制点和其他可选择位置的待测点，流动站应与基准站一样，选择合适的位置，避免卫星信号和数据链通讯的影响及多路径效应的产生。

3）作业时间段观测

为使CORS作业时能接收到足够多卫星信号，作业前，先要查看卫星数量和位置影响，选择最佳时段进行CORS作业。同时，为减小电离层、对流层影响，

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第3章 CORS的精度分析及误差研究

应避开14：00：00左右时段。

4）电源供应

每次测量前，需电源充足，保证CORS作业顺利进行。如果是固定的基准站电台，还可以用交直流转换稳压器代替汽车电瓶。

5）测前测后的控制点检验

为保证测量的可靠性，建议在每个基准站点附近设立几个检验控制点，每次作业前，在架好基准站并在流动站初始化后，就测试检验控制点，以判断卫星信号的正常情况和仪器的操作是否正确；在每次测量后，需测试检验控制点，再次检查卫星信号的正常情况，来判断前面所测点位的可靠性。[13]

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第4章 CORS在各领域及各行业的应用

第4章 CORS在各领域及各行业的应用

CORS的建立将为国名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；可以对工程建设经行实时、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、车船导航定位、物体跟踪、公交消防、测绘、GIS应用等提供精度达cm级的动态实时定位服务。

2008年5月12日，我国四川省的汶川地区发生了里氏8.0级的大地震，造成了巨大的人员和财产损失，CORS在汶川地震中的救援以及灾后重建都起了重大作用。同年北京举行的第29届奥林匹克运动会中，CORS为奥运场馆和基础设施建设以及各项赛事活动提供了良好的定位综合服务。CORS已经逐渐深入到国家建设和人民生活的各个方面。

4.1 基础测绘

1）大地测量

CORS应用于大地测量，主要包括利用CORS参考站建立区域大地测量控制网，利用CORS的快速定位技术进行控制点的布设。

利用CORS参考站建立区域大地测量控制网，以CORS参考站天线相位中心为基准，建立区域坐标框架。

另外，利用CORS定位技术进行GPS动态或者静态测量的观测方法，可以实时测量或事后解算待测点位的高精度坐标，以解算结果作为测绘的控制点的基准坐标进行作业。[14] 2）水准测量

CORS条件下进行网络RTK作业或者静态作业用于水准测量有两方面的含义，一是测量已知水准点的坐标用于构建精化大地水准面；二是测量出某个点的WGS-84坐标系坐标和大地高，在有精化大地水准面模型的情况下获得该点的高层异常值，并计算该点的正常高，从而实现替代工程量大、工作时间长的水准测量。

目前采用CORS下作业直接进行水准测量的研究是CORS应用研究的热点，水准测量的精度依赖于精化大地水准面模型的精度和网络RTK测量值的垂直精

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度。

3）航空摄影测量

GPS用于航空摄影测量的传统方法是利用GPS与大地控制点进行联测，CORS的出现完全改变了航空摄影测量中像控点的测量方式。[15]

在航空摄影测量中，利用安置在航测飞机上的GPS接收机，在CORS下，实时测定航空摄影测量相机的光学中心在曝光瞬间的三维坐标，作为观测站用于空中三角测量联合平差，大量减少了航空摄影测量的像控点，甚至能实现无像控点的三角测量。这样节省了费用，并提高了航空摄影测量效率和航空摄影相片配准精度。

4.2 一般测量

1）地形、地籍和房产测量

CORS用于地形测量主要是采用网络RTK或CORS参考站联合数据后差分的方式，直接测量图根点或控制点以及放样点等。主要应用包括以下几个方面。

① 控制测量

常规的地籍控制测量采用三角网、导线网方法来施测，这些测量方法要求相邻控制点之间必须通视。技术规范对导线的长度。图形都有相应的要求，但是在外业勘测过程中不能实时知道导线的精度。如果勘测完成后，回到业内进行平常处理后，发现测量精度不符合规范要求的，还必须返工重测。[16]

在普通的RTK测量中，用于流动站寻找控制点不能距离参考站太远，存在着测量精度不高、数据存储进行后差分解算比较困难等问题。

在CORS下经进行作业，不用寻找控制点，作业距离不受控制，精度高、可以实时获取坐标值、并且能够下载各个参考站数据进行差分解算和网平差，极大提高工作效率和测量精度。

② 碎部测量

传统的碎部测量是根据已有的图艮控制点，利用平板仪测图或使用全站仪测图。使用全站仪时，测每个点均要输入该点的地物编码，然后再利用成图软件成图。这些方法作业时，要求测站点和被测周围地物地貌等碎部点之间一定要通视，而且一台仪器至少要求2~3人同时进行作业。

采用CORS下网络RTK进行测图时，不需要假设参考站，仅需一人拿着仪器便可以开始测量。测量时，测量员在仪器已经初始化（获得固定解）的情况下，在要测的地形地貌碎部点上，将测杆对中，让气泡居中后，测量几秒钟，就能获得该点的坐标。精度达到要求后就可以保存，保存点时输入该点的特征编码即可。把一个区域内的地形地物点位测定后，利用专业数据传输和处理软件可以输出所

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第4章 CORS在各领域及各行业的应用

有的测量点。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了工作效率。

在视野开阔的地区，例如山地、田地等可以直接接受6颗以上GPS卫星信号，在该地区，不用寻找控制点和参考站，可以直接采用一台流动站连接CORS进行网络RTK或动态GPS作业、数据采集后进行简单内页处理即可获得地形测量点，甚至测量线，实现快速地形测量。

2）管线测量

管线测量一般指不可见地下管线测量，地下管线的探测通常采用采用探地雷达或声呐实现。早期地下管线测量都是采用探测器探测与管线测量分离的方法，作业效率低、精度差，获取的测量成果不直观。[17]

采用CORS下经行测量，可以实现管线探测器与GPS流动站一体化；在探测管线的同时可以实时测量管线线路；以一种自动采用的方法进行作业时，可以直接在站点获得管线线路图形。

3）变形与沉降测量

传统的变形观测或沉降都是采用在被观测体周围架设水准仪和全站仪，采用不同角度对观测物进行观测。

这种测量的主要问题有一下几点。

① 观测点一般与被测体距离较近，可能会与被观测体产生相同的变形或沉降。

② 观测体周围要专门布设观测点，以便进行不同时期的观测以监测其变形和沉降情况，但是永久性观测点布设困难，且经常被破坏。

③ 不能实时进行监测。

采用CORS，将GPS接收机安装在被监测物体上经行观测其变形和沉降。参考点是远距离外的CORS参考站，采用GPS静态摆放观测后差分数据处理的方法可以获得高精度形变值，不用专门布设观测点，可以在任何时候进行观测。

通过流动站接入通信网络，可以实时监测被监测物的形变情况，极大提高了大型建筑物或山体监测的工作效率。

4）海洋测绘

海洋测绘一直是测绘中的难题，GPS测量出现以后，可以实现在海洋上布设海洋测控控制点，但是海洋测量控制点布设分散，且距离很远，以海洋控制点经行RTK作业是非常困难的。[18]

沿海地区建设CORS，采用dm级精度的RTD和cm级精度的RTK作业，可以快速经行海岸线测量，并可以实现海岸线调查测量一体化。在近海地区CORS服务覆盖范围内，采用声呐进行海底测量的船只安装GPS差分流动站后，

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河北联合大学矿业工程学院

可以连接CORS实时获取高精度定位值，使海底地形测量成果纳入国家或世界统一的坐标基准。

4.3 工程建设

1）工程放样

施工图设计主要是表达构造物的空间位置、平面位置和高程位置，施工时需要将构造物的位置按一定精度在实地标定，称为工程放样。

在传统的工程放样方法中，必须求出设计图中的放样点或线相对于控制网或原有建筑的相互关系，即求出其间的角度及间距和高程，这些数据称为放样数据。然后，按照放样数据利用传统光学经纬仪、皮尺、钢尺、水准仪等工具测设出点位和高程。通常，测设点和高程是分开进行的。测设点位的常用方法有直角坐标法。极坐标法、角度交会法和距离交会法等。高程放样最常用的的是几何水准测量；对于工程精度要求稍低的，可用钢卷尺直接丈量或用三角高程测量等方法。

工业建筑物的总图设计，是根据生产的工艺流程要求和建筑场的地形情况进行的。主要建筑物的轴线往往不能与测量坐标系的坐标轴平行，如果设计建筑物的坐标计算在测量坐标系中进行，则计算工作较为复杂。因此，建筑设计人员往往根据现场情况选定独立坐标系，使独立坐标系的坐标轴与主建筑的轴线方向一致。这样，再通过旋转换算，把建筑坐标转换成测量坐标。在传统的工程放样中，圆曲线和缓和曲线的放样最为复杂，我国采用螺旋线作为缓和曲线，测绘方法多采用切线支距法和偏角法。这些方法很容易产生累计误差，为了消除这些误差，往往需要多次测量进行分配误差，不但浪费了工时，而且精度不高。

CORS下的网络RTK技术的出现，使施工放样有了突破性的发展，不但客服了传统放样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短、精度高、作业范围大、无须通视、现场给出精确坐标等优点。它的平面定位误差小于5cm，高程误差小于10cm。GPS接收机只要1~3分钟就能进入RTK工作状态，在此状态下1分钟内即可等到cm级的点位精度。更重要的是，工程放样和设计无须专门建立区域坐标系统，其设计值和放样值均可以使用，并直接统一在WGS-84框架内，极大提高了放样的精度。[19]

2）工程结构监理

CORS网能与周边地区连续跟踪台站经行数据交换，使参考站网服务区内的流动站监测点位能进行mm级精度的监测作业。早在1995年，徕卡公司就开始承建世界上最早的一个高精度、多用途、连续运行的GPS参考站网，并服务于欧洲重点交通枢纽建设工程---连接瑞典奥尔曼与丹麦首都哥本哈根的跨海通道。中国香港的青马大桥也是利用该系统进行监测的。

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