基於CORS系統的加密控制測量分析

連續運行基準站系統( Continuous Operational ReferenceSystem，簡稱CORS 系統) 可以定義為一個或若干個固定的、連續運行的GNSS 參考站，利用現代電腦技術、資料通信技術和互聯網技術，向不同類型、不同需求、不同層次的使用者提供不同類型的GNSS 觀測值( 載波相位，偽距) 、各種改正數、狀態資訊，以及其他有關服務的系統。

CORS 技術基本原理是在一個較大的區域內均勻地佈設多個永久性的連續運行GPS 參考站，構成一個參考站網路，發佈相位差分修正資訊，為使用者提供高精度空間和時間資訊服務。各參考站按設定的取樣速率連續觀測，通過資料通信系統即時地將觀測資料傳輸給系統控制中心，

系統控制中心首先對各個站的資料進行預處理和品質分析，然後對整個資料進行統一解算，即時估算出網內的各種系統誤差改正項( 電離層、對流層、衛星軌道誤差等) ，獲得本區域的誤差改正模型，然後向使用者即時發送GPS 差分改正資料。用戶只需要一台GPS 雙頻接收機，便可即時或事後得到高精度、可靠的定位結果。

與傳統GNSS 作業方式相比， CORS 系統具有作業範圍廣、精度高、野外單機作業等眾多優點，目前國內絕大部分的省都建有自己的CORS 系統。

1、CORS 系統分類

CORS 系統按照不同的標準有不同的分類方法，按基準站的數量可分為單基站CORS、多基站CORS 和網路CORS。

網路CORS 是用多個基準站構成一個基準站網，

通過各個基準站的相關資料計算出每項誤差的改正數，並對流動站進行改正計算，得到高精度成果。 CORS 系統的主要應用方法有: 虛擬參考站( VRS) 、主輔站技術( MAX/MAC 技術) 、區域改正參數( FKP) 、綜合內插技術( CBI) 、聯合單站RTK 技術等。

2、CORS 系統組成

CORS 系統由以下幾個部分構成: 控制中心、固定參考站、資料通信和使用者部分。

1) 控制中心

控制中心作為系統核心，既是通信中心，又是資料處理中心。它通過通信線( 光纜、ISDN、電話線等) 與所有的固定參考站通信; 通過無線網路( GSM、CDMA、GPRS 等)與移動用戶通信。

2) 固定參考站

基準站網一般不少於3 個，站與站之間的距離可達70 km。基準站與控制中心用通信線相連，資料即時地傳送到控制中心。

3) 資料通信部分

資料通信包括基準站到控制中心的通信及控制中心到用戶的通信。

參考站到控制中心的通信將參考站的資料即時地傳輸給控制中心; 控制中心和用戶間的通信是將改正資料發送給使用者。

4) 使用者部分

使用者部分即為使用者接收機，以及無線通訊的數據機和相關設備。

3、CORS 系統優勢

CORS 是一個固定、連續觀測的定位系統，它可向不同用戶提供可靠、即時的定位資訊，用於建立和維持測繪基準框架，並逐步取代傳統的大地控制網施測方法。其優勢為:

1) CORS 系統進行控制測量實施較傳統控制網實施具有較高精度;

2) 可用于建立、維持高精度地心座標框架;

3) CORS 系統可以替代現有的城市基礎控制網等，解決了常規控制網更新慢、維護費用高等問題;

4) CORS 系統在地殼板塊運動、災害預防等方面發揮著重要作用;

5) CORS 系統在加密控制測量方面比傳統控制測量具有較大優勢: 作業方便、成本較低，施測方便等;

6) CORS 系統可廣泛用於導航、氣象、授時等方面。

4、河南省CORS

河南省CORS 網站56 個，其中45 個站建於2009 年，另外11 個建於2011 年。

5、基於CORS 的加密控制實例分析

D、E 級GNSS 控制網的佈設方式中，同步圖形擴展式是佈設GNSS 控制網最為常用的方式之一。本文在上述方式的基礎上，進一步研究了多基準站式布網中的點觀測模式。點觀測模式只需一台接收機安放在待測點上，不需要未知點之間的同步觀測，測量人員到達未知點後即可開展觀測，觀測結束即可搬站，不需考慮其他作業人員的情況。這種方式作業簡單，但受限於流動站到基站的距離，

隨著作業距離的增加，模糊度解算變得困難，因此需延長外業觀測時段。

隨著CORS 在全國各個省市的廣泛建立，目前全國大部分省都有自己的CORS 系統。本文基於衛星連續運行基準站網( CORS) ，對點觀測模式進行了初步探索。研究實驗區選擇兩個E 級GNSS 網開展，分別為新鄭市和平頂山市新華區實驗區。

新鄭市參與實驗的E 級點有90 個。平頂山市新華區參與實驗的E 級點有28 個。採用基於CORS 的點觀測模式時，觀測時段長度定位為90 min，其他外業觀測要求與同步圖形擴展式相同。

1) 新鄭市實驗區

通過對新鄭市參與實驗的90 個E 級點進行觀測和資料處理，將基於CORS 的點觀測模式得到的結果與同步圖形擴展式得到的結果進行同名點座標對比，得到殘差圖( 如圖1 所示) 及統計表( 見表1) 。

圖1 兩種模式得到的同名點座標較差圖

表1 兩種模式得到的同名點座標較差統計表

從上述圖中及統計表中可知，基於CORS 的點觀測模同步圖形擴展式得到的同名點座標進行對比，較差結果表明: x 方向均方差為0. 66 cm，y 方向均方差為1. 10 cm，h 方向均方差為3. 05 cm。結果表明: 座標分量殘差結果良好，無系統性偏差。

2) 平頂山新華實驗區

通過對新華實驗區28 個E 級點進行觀測和資料處理，將基於CORS 的點觀測模式得到的結果與同步圖形擴展式得到的結果進行同名點座標對比，得到殘差圖( 如圖2 所示) 及統計表( 見表2) 。

表2 兩種模式得到的同名點座標較差統計表

圖2 兩種模式得到的同名點座標較差圖

從上述圖中及統計表中可知，基於CORS 的點觀測模同步圖形擴展式得到的同名點座標進行對比，較差結果表明: x 方向均方差為0. 47 cm，y 方向均方差為0. 51 cm，h 方向均方差為1. 63 cm。結果表明: 座標分量殘差結果良好，無系統性偏差。

6、結束語

CORS 系統將網路化概念引入到大地測量應用中，該系統的建立不僅給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。

通過上述實驗區的平差處理結果可以得出，基於衛星連續運行基準站網( CORS 系統) 的點觀測模式進行加密控制測量時，對點觀測模式進行E 級加密控制測量初步探索，採用一台GNSS 接收機即可完成測量，基於CORS的點觀測模式定位精度與同步圖形擴展式精度相當，可滿足任務需求，也可以代替同步圖形擴展式。

基於CORS 的點觀測模式可以避免因同步觀測帶來的時間浪費、人員設備浪費，提高了工作效率。但點觀測模式需要周邊的CORS 基準站滿足一定的密度，如果基準站間距離過大，接收機離基準站較遠時，會增大基線解算整周模糊度固定的難度，不利於基線的解算，需延長觀測時間。但如靠延長觀測時間來克服這一缺點會降低作業效率，實際應用時具體延長多長時間、採用何種改進演算法來提高作業效率需進一步研究。

得到殘差圖( 如圖1 所示) 及統計表( 見表1) 。