中小城市单基站CORS的建设和应用探讨

摘要：本文立足于中小城市当前的具体实际应用，探讨了如何构建先进、易用、可靠以及可拓展的单基站CORS建设和应用方案。

关键词：单基站；CORS；建设；应用Abstract: This paper is based on the specific application of the small and medium-sized city, discusses how to construct advanced, easy to use, reliable and scalable single station construction and application of CORS.

Keywords: Single base station; CORS; construction; application

中图分类号：P228.4

随着国家信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务、数字城市、数字省区和数字地球的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，因此，中国发展CORS系统的紧迫性和必要性越来越突出。当前国内不同行业建设的网站系统基本上还是独立运行的，很多单位的数据只在本单位甚至是本部门内共享和利用。目前国内市场上的连续运行参考站的建站方案动则百万甚至上千万的资金投入相对于一些中小城市小规模的应用对连续运行参考站的需求而言就显得投入与产出太过于失衡，导致许多行业与单位只能对连续运行参考站系统望而怯步。针对这种情况，我们希望能基于中小城市测绘应用构建“服务现在、面向未来的可拓展的CORS GPS独立连续运行参考站解决方案。本文将立足于中小城市当前的具体实际应用，探讨单参考站在满足现势应用的前提下可拓展成为未来的多基站应用。

一、系统原理和运行流程

连续运行单参考站系统为一个独立的连续运行的GPS参考站，整个系统的目标在于建立和维护测量区域内的GPS基准站支持，为该系统提供一套完整的GPS工程技术标准，其具体建设内容包括：

（1）建设一个永久连续观测的GPS定位基准站观测墩。

（2）建立若干个可提供基准站网络服务的网络系统。

（3）建立基准站与系统管理中心的内部局域网的数据传输

（4）为用户提供静态、RTK测量的数据信息。

1、系统原理和运行流程

连续运行参考站系统是建立在GPS硬件的等技术平台之上。它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，为用户提供了全新、透明、可视、实时、的测量服务。根据系统功能的要求，本系统的GPS硬件由如下几个单元组成：GPS基站、电源系统、用户系统。

系统作业流程如下：

（1）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GPS软件的指定位置。

（2）用户单元接收定位卫星传来的信号，并解算出地理位置坐标。

（3）用户单元的数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取基准站提供的差分信息后输入用户单元GPS的OEM板进行差分解算。

（4）用户单元在野外完成静态测量后，可以从基准站软件下载同步时间的静态数据进行基线联合解算。

GPS硬件系统总体数据流程如下：

图1 数据流程

2、系统性能指标

系统各项性能指标如表1：

表1 系统各项性能指标

二、基准站系统设计

综合系统的功能设计与要求，并结合有关项目的基准站资料，对系统连续运行定位服务基准站可参考以下功能分析与设计：

1）建立一个永久性的基准站，设计为无人职守型，设备尽可能少，连接可靠。

2）基准站都为屋顶型基准站，采用SOUTH-BASE主机的方式。

3）基准站为分体式，主机天线置于屋顶，主机置于室内，采集数据直接显示在服务器上。

4）在断电情况下，基准站能够靠自身的UPS支持两个小时以上。

基准站的基建结构部份是根据在以往工程中的永久性基站建设的经验进行设计，在此不做详述。

CORS基准站选址设计是CORS整体技术设计的一项重要内容，关系到整个CORS系统是否能良好运行。CORS基准站选址设计应远离周边的高大建筑、树、水体、海滩和易积水地带,其距离不小于200m；应有10°以上的地平高度角卫星通视条件；同时要远离电磁干扰区和雷击区,其距离不小于200m；避开铁路、公路等易产生振动的地点；基准站应避开地质构造不稳定区域:断层破碎带,易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点,易受水淹或地下水位变化较大的地点。

在初选站点位置进行踏勘,确认站址处的承重能力，最终站址应设立在承重力柱或承重墙之上。在该站址上架设大地型扼流圈天线,并与CORS主机相连。实地进行观测,以30s采样间隔记录设计运行时间段内的卫星信号观测数据,分析观测卫星星历文件，如果出现卫星颗数少或星历文件毛刺多，则需要变更站址。

站址的好坏关系到整个CORS系统的运行情况，请各同事严格按照以上原则进行站址的选择。

三、单基站CORS的应用分析

利用CORS系统的RTK测量图根点和细部点虽然具有很多优点，但由于RTK所采集的各点均为独立观测，缺乏必要的检核条件。另外，RTK由于信号漂移、多路径误差、载波相位整周数计算有误、信号临时被遮挡等原因，有时会出现“飞点”现象，即屏幕上显示满足精度要求的双差固定解，而实际所测坐标值是错误的，有的差十几厘米，有的差到几米，有的差更大。图根点作为施测细部点的已知点应保证准确无误，因此，应该对所测得图根点进行100%的检查。由于细部点数量较大，不可能每个点都做检验，只能对每个街坊抽出一定数量的点进行检验。一般检验的方法有两种：一是采用RTK重新对该点进行采集，进行坐标比对；二是采用钢尺丈量相邻细部点的边长进行相对误差检查。为了提高地籍图的精度，要进行100%的图面巡视检查，将权属调查时勘丈的界址边长与坐标反算边长进行比对，以查验粗差。

我们以某县城镇地籍测量为例，在楼房建筑区及主要街道共施测埋石图根点197个，临时图根点约500个。采用全站仪(测距精度为2mm+5ppm，测角精度为2秒)对埋石图根点进行量边比对检查，发现2个RTK图根点存在粗差，分析其原因，主要所选点距高压线较近，受电磁场影响较大，因此对该点进行剔除。对其它相邻埋石图根点进行了103条边的检查，发现最小误差为0.0cm，最大误差为4.0cm，中误差为±1.1cm。所有埋石图根点的误差均小于±5cm，完全满足《第二次全国土地调查技术规程》（TD/T1014—2007）相关技术要求。

结论：

本文的设计构想主要基于中小城市单基站CORS的应用规模，立足构建成本、效益和应用更为理性的方案。在保证系统可靠性和稳定性的前提下，采用当前世界上先进的GPS技术、通讯技术、软件设计和开发技术，以保证系统的性能在较长的时间内不落后，并随着技术的不断发展得到相应的更新。系统在设计上考虑到产品的可扩展性，独立的连续运行参考站只需要通过软件升级就能接入多基站的连续运行参考站系统。系统可以进行整体升级，因此系统在升级时对终端用户来说是透明的。为了极大的降低客户的运行成本，在同样的价格下，尽量让客户享受做好的服务和高性能的系统。

参考文献：

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