中海达CORS建站流程.docx
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中海达CORS建站流程
前言
连续运行参考站系统（CORS）即一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机技术、数据通讯和互联网（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）、各种改正数据、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。
与传统的GPS作业相比连续参考站具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点。
最近几年，国内不同行业己经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行系统，一大批城市、省区和行业正在筹划建立类似的连续运行网络系统，中国正迎来连续运行参考站系统建设高速发展阶段。
现阶段主要由地方政府部门及行业性研究机构主导连续运行参考站系统的建设，不同系统基本上还是独立封闭运行的，并没有形成开放式的社会服务模式，。
由于连续运行参考站系统建设投资大，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，许多行业与单位虽然对连续运行参考站系统具有强烈的需求但都因为投资金额过大望而怯步。
根据市场实际情况，HD-CORS提供了从单基站到多基站网络系统的一整套解决方案。
HD-CORS单基站可无缝升级到多基站网络CORS系统，不同的用户单位可以根据自身的需求选择最佳的解决方案。
HD-CORS网络参考站利用实时观测数据对覆盖区域进行系统综合误差建模，然后对区域内流动用户站观测数据的系统综合误差进行估计，尽可能消除系统综合误差影响，获得厘米级实时定位结果，网络RTK技术的精度覆盖范围大大增大，且精度分布均匀。
第一章CORS的产生
1.1传统的RTK测量方式
1.1.1传统RTK测量方式
传统RTK技术是一种采用载波相位观测值进行实时定位的GPS相对定位技术，该技术需要一个用户本地参考站。
动态用户进行常规定位时，参考站观测的载波相位同步观测值（根据需要有时需包括伪距观测值）以及参考站坐标通过可靠的数据通信链路实时播发给用户。
动态用户根据当前载波相位观测值（以及伪距观测值）和广播星历进行实时相对定位。
根据已知的参考站精确坐标，可以计算用户瞬时位置坐标。
传统RTK技术是建立在相对定位中流动站与参考站之间误差强相关假设基础之上的。
即通过同步载波相位观测值进行差分（一般采用双差观测值），消除流动站与参考站共有的相关系统误差，其结果是消除卫星钟差、接收机钟差、削弱卫星星历误差、电离层延迟误差以及对流层误差影响。
1.1.2传统RTK测量的局限性
常规RTK技术极大的方便了需要动态高精度服务的用户，但随着流动站与参考站之间距离的增加，问题便随之产生。
测量范围的局限
由于差分技术的前提是作差分的两站的卫星信号传播路径相同或类似，这样，两站的卫星钟差、轨道误差、电离层误差、对流层误差均为强相关，所以这些误差大部分可以消除，要到达1-2厘米级实时（单历无求解）定位的要求，用户站和参考站的距离需小于10KM，当距离大于50KM以上，误差的相关性大大减少，以致差分之后残差很大，求解精度降低，一般只能达到分米级基线精度。
通信数据链作用距离的局限
传统RTK系统的数据传输多采用UHF和VHF电台播发RTCM差分信号，由于电台信号的衍射性能差，而且都是站间准直线传播，这要求站间的天线必须“准直线通视”，所在复杂环境的RTK作业很不方便，经常出现能收到卫星，但是收不到电台信号的现象。
模糊度求解的局限
当流动站与参考站距离较近（即观测基线较短），如参考站10KM范围内，上述系统误差强相关假设成立，常规RTK利用几个甚至一个历元观测资料就可以获得厘米级定位精度。
但是，随着流动站与参考站间距离增大，上述系统误差相关性减弱，双差观测值中的系统误差残差迅速增大，导致难以正确确定整周模糊度，无法取得固定解。
同时定位精度讯速下降，当流动站与参考站间距大于50KM时，常规RTK单历元解精度仅为分米级。
在这种情况下，使用常规RTK技术将无法得到更高精度的定位结果。
基准站移动频繁
测量过程中，需要不断设置和更换基准站。
在建立基准站时，由于操作和外界环境的原因含有潜在的粗差。
对于精度要求较高的测量，这种粗差对最终结果的精度影响也不可忽视。
经常需要搬动基准站将导至生产效率和设备安全性不高，同时为基准站持续供电一直是一个外业测量难以很好解决的问题。
1.2CORSRTK测量方式
鉴于传统RTK技术所存在的缺陷，达到区域范围内厘米级、精度均匀的实时动态定位，CORSRTK技术逐步成熟。
CORSRTK技术就是利用地面布设的一个或多个基准站组成GPS连续运行参考站（CORS），综合利用各个基站的观测信息，通过建立精确的误差修正模型，通过实时发送RTCM差分改正数，修正用户的观测值精度，在更大范围内实现移动用户的高精度导航定位服务。
CORSRTK技术集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理技术和GPS定位技术于一体，是参考站网络式GPS多功能服务系统的核心支持技术和解决方案，其理论研究与系统开发均是GPS技术科研和应用领域最热门的前沿。
1.2.1CORS技术的发展历史
CORS系统的理论源于上世纪八十年代中期，加拿大提出的“主动控制系统（ActiveControlSystem）”。
该理论认为，GPS主要误差源来自于卫星星历。
D.E.Wells等人提出利用一批永久性参考站点，为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。
之后基准站点（fiducialpoints）的概念的提出，使这一理论的实用化推进了许多，它的主要理论基础即在同一批量的GPS点中选出一些点位可靠，对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区内其它基线观测值的精密解算。
当时实时GPS测量技术尚处于可行性讨论阶段，基准站点概念主要不是为了解决实时GPS测量的，而是为了提高静态基线的解算精度。
1955年瑞典与丹麦之间奥雷桑特海峡跨海工程中提出的参考站网设计思想得到了工程方的认可，从而使参考站网测量技术首次得到了应用。
随后德国两位博士发表了关于虚拟参考站网的论文和案例，提出了FKP（区域改正数法）技术，FKP技术在德国得到了应用的推广。
随后，天宝收购了这家德国公司，在FKP的基础上研究出了VRS（虚拟参考站技术），瑞士徕卡公司人员在这些成果的基础上也提出了MAX（主辅站技术）。
1.2.2网络CORS的主流技术
目前应用较广的CORS网技术有虚拟参考站、FKP和主辅站技术。
其各自的数学模型的定位方法有一定的差异，但是基准站架设和改正模型的建立方面基本原理是相同的。
一、虚拟参考站技术
与常规RTK不同，虚拟参考站网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。
同时，移动用户在工作前，先通过GPRS/CDMA的上网功能向控制中心发送一个概略坐标（GAA数据），控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选
择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正GPS的轨道误差，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给移动站。
这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。
其实虚拟参考站技术就是利用各基准站的坐标和实时观测数据解算该区域实时误差模型，然后用一定的数学模型和流动站概略坐标，模拟出一个临近流动站的虚拟参考站的观测数据，建立观测方程，解算虚拟参考站到流动站间这一超短基线。
一般虚拟参考站位置就是流动站登录时上传的概略坐标，这样由于单点定位的精度，使得虚拟参考站到流动站的距离一般为几米到几十米之间，如果将流动站发送给处理中心的观测值进行双差处理后建立虚拟参考站的话，这一基线长度甚至只有几米。
对于临近的点，可以只设一个虚拟参考站。
开一次机，用户和数据中心通讯初始化一次，确定一个虚拟参考站。
当移动站和虚拟参考站之间的距离超出一定范围时，数据中心重新确定虚拟参考站。
虚拟参考站
二、FKP技术
FKP（区域改正数法）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。
FKP和虚拟参考站技术最大的不同就是在定位方法上的不同，一个是利用虚拟观测值和流动站观测值做单基线解算，一个是利用改正后的观测值加入各基准站做多基线解。
三、主辅站技术
主辅站技术是在FKP的基础上产生的，数学模型上并没有什么大的区别，不过是在基准站播发基准点坐标信息和改正信息减少了一定的信息量，再有就是“主基准站”的选择以及加入数个条件较好的“辅基准站”做多基线解。
参与解算的基站不像FKP那样用到全部的基准站信息，加入了双向通讯可以较好的选择所在的基站群。
主辅站
1.3市场前景
目前国内一些省份和大型城市已经建成使用或正在建设大型的多基站CORS网络，广东、江苏等省份已经建立起全省的CORS系统，广州、深圳、东莞、武汉、天津、北京、成都、重庆、昆明、上海、南宁等大城市已经建成。
国内外各厂商也都在往这个方向拓展，2004年中海达在业界就率先研发出GPRS网络数据链技术，推出HD6000网络CORSRTK，成为国内第一个推出CORS技术的品牌。
第二章HD-CORS系统
HD-CORS（中海达连续运行参考站系统）是中海达在二十余年GNSS技术应用积累基础上充分利用现代计算机技术、数字通讯技术和互联网技术研制而成的连续运行参考站系统，是集GNSS数据采集、数据处理、数据广播、系统管理的高效解决方案。
2.1HD-CORS发展历程
2004年业界率先研发出GPRS网络数据链，推出HD6000网络RTK，开始CORS应用研究。
2005年在广州建立HD-CORS系统全国数据服务中心，现有挂靠子系统1500多家，终端用户3000多个，日均在线用户500多台。
HD-CORS连续三年稳定运行，成为市场上最成熟的CORS系统。
2007年在全国几十个城市为用户建立HD—CORS系统，成为各地建设CORS的主流选择之一。
2.2HD-CORS系统组成
HD-CORS系统组成包括四个部分：
参考站部分；数据服务中心；数据通讯部分；用户部分。
参考站部分：
参考站是固定在地面或屋顶的GPS信号接收系统，根据不同的CORS建设方案可以有一个或多个固定参考站。
站与站之间可相距70公里，使用GSM数据链，通过GPRS/CDMA方式登陆到数据服务中心。
数据服务中心：
数据服务中心包括一台可以上网的电脑，电脑上运行服务器软件，该软件的功能主要包括三个方面：
管理登陆的接收机，接收基准站和移动站的数据，发送差分信息。
数据通讯部分：
参考站、用户与数据服务中心之间的通讯可以通过中国移动的GPRS方式和中国联通的CDMA方式。
只要有一张SIM卡（就是我们通常说的手机卡），到营业厅开通数据通讯包月服务，就可以利用其进行数据传输。
GPRS/CDMA的传输不受距离限制，而且抗干扰能力强，即使在城市中，发送／接收的效果也很好。
GPRS/CDMA模块与数据服务器之间其实有个Internat网络，参考站通过GPRS/CDMA将数据首先发送到公网上，然后到达服务器（有线连接时，参考站数据直接通过电缆与服务器通讯），服务器的数据也是先传给公网，然后到达每个有GRPS/CDMA的用户终端。
用户部分：
用户部分主要是包括一台或者多台GPS接收机，使用GSM数据链，通过GPRS/CDMA方式登陆数据服务中心，以GGA格式将自己的坐标信息发送给服务器，并接收服务器发送来的差分改正数据进行实时定位采集。
2.3单基站托管型网络CORS
2.3.1系统组成
单基站托管型网络CORS由一套连续运行的网络RTK基准站，若干台套网络GNSS移动台设备组成一个用户子系统，通过中海达数据服务中心实现CORS应用。
2.3.2作业原理
作业时，网络RTK基准站、网络GNSS移动台设备通过GPRS/CDMA无线数据链同时登陆中海达CORS数据服务中心，数据服务中心将基准站改正后的差分数据通过互联网、GPRS/CDMA无线数据链发送到移动台，从而实现CORS环境下的RTK作业。
2.3.3应用领域
◆作业区域测量半径可达30km～50km
◆较长时间固定区域的工程建设项目
◆国土、规划、市政等单位的日常测量
◆测量范围超出常规RTK作业距离极限需要频繁迁移基准站的项目
2.3.4系统特点
◆系统组成简单，无需投资建设CORS数据服务中心，具备1+1网络RTK即可
◆网络数据链抗干扰能力强，通讯不受距离限制
◆中海达HD-CORS数据服务中心免费提供24小时在线服务
◆建设周期短，即买即用
2.3.5经典用户（湖南湘潭勘测院测量队）
湖南省湘潭市勘测院测量队2004年引进中海达HD9900RTK三台套，2006年添置三台套HD6000网络RTK，2008年购进五台套V8GNSSRTK。
从2006年开始使用中海达单基站托管型网络CORS，两年来中海达CORS技术的应用为我们减少设备投入、提高外业效率、提升经济效益带来了很大的帮助。
通过老设备的升级改装，我们现在把中海达RTK配置到了11个测量小组，实现单人测量作业，我们的外业测量现在离不开HD—CORS技术了。
目前在中海达单基站托管型网络CORS子系统达1500多个。
2.4单基站网络CORS
2.4.1系统组成
单基站网络CORS由一套永久性连续运行参考站，一套CORS数据服务器，若干网络GNSS移动台组成。
2.4.2作业原理
参考站采用无线网络或有线网络方式接入到CORS数据服务器，移动台以GPRS/CDMA方式登陆到CORS数据服务器，CORS数据服务器将基准站的差分数据发送给移动台，实现CORS环境下的RTK作业。
2.4.3应用领域
◆测量半径可达30km~50km
◆固定区域大型工程建设项目
◆固定区域常年反复测量、施工
◆国土、规划、市政等单位的日常测量
◆桥梁、大坝等大型永久性建筑的监测
2.4.4系统特点
◆自建专用CORS数据服务器，可实时监控移动台设备状态
◆参考站可选用有线接入方式
◆可扩展为多基站网络CORS系统
◆建设周期短，投入小
2.4.5经典用户（四川省遂宁市勘测测绘院）
2007年4月我院利用中海达“单基站网络CORS”技术建成“遂宁市连续运行卫星定位服务系统”通过了专家组评审，在一年来生产应用中为我院的测量工作带来了革命性的变化，获得了一致好评。
尤其是在“5.12汶川地震”灾后重建中发挥了不可替代的作用。
唐家山堰塞湖三分之一溃坝排险预案中，遂宁市有近170公里的涪江流域水位预计将上涨3到5米，根据抗震救灾指挥部要求，在七天内对170公里流域沿线进行高程测量，任务重大、时间紧迫。
我们利用HD—CORS系统及时完成了任务，提供了洪水预计淹没区域的数据，为抗震救灾转移安置争取了时间。
2.5多基站网络CORS
2.5.1系统组成
多基站网络CORS由两个以上连续运行参考站、一个CORS数据处理中心、若干网络GNSS移动台设备组成，参考站采用无线网络或有线网络方式接入到CORS数据处理中心。
2.5.2作业原理
各参考站同时将差分数据发送到CORS数据处理中心，数据处理中心利用BEST-CORRECT数据处理技术对接收到的差分信息进行综合优化处理，通过GPRS/CDMA网络同步发送给移动台设备，实现多基站网络CORS环境下的RTK作业。
2.5.3应用领域
◆大中型城市、地级市
◆固定区域大型工程建设项目
◆固定区域常年反复测量、施工
◆国土、规划、市政等单位的日常测量
◆桥梁、大坝等大型永久性建筑的监测
◆公共安全、气象服务
2.5.4系统特点
◆自建专用CORS数据服务器，可实时监控移动台设备状态
◆显著降低系统误差，提高定位精度
◆缩短流动站初始化时间
◆扩大测量作业范围、提高作业效率
◆降低长期作业成本
◆可面向不同用户、满足不同需求、提供多种精度的数据服务
2.5.5经典用户（海南某城市的CORS规划方案）
海南省某市辖区范围总面积2300多平方公里，海岸线131公里，海域面积530平方公里。
考虑城市建设发展和最近两年第二次国土资源调查的需要，该市规划建设多基站网络CORS。
该系统由五个参考站及一个数据处理中心组成，站间距最大60KM,最小45KM,建成后系统覆盖整个辖区，较好的提供高精度测量及其他定位信息的服务。
2.6系统参数
系统类别
技术项目
单基站托管型
网络CORS
单基站无线
网络CORS
单基站无线
网络CORS
多基站网络
CORS
自建服务器
否
是
是
是
基准站数
1个
1个
1个
多个
基准站SIM卡
是
否
是
是
连接方式
无线
有线
无线
无线/有线
建设费用
极低
低
低
较低
运营费用
GPRS月租
ADSL月租
GPRS月租
ADSL月租
GPRS月租
ADSL月租
建设周期
2～3天
5～8天
5～8天
20～30天
数据处理技术
不需要
不需要
不需要
需要
升级扩展
方便
较方便
方便
方便
参考站覆盖范围
30km～50km
站间距：
40km～70km
网外覆盖范围：
30km～50km
RTK模式
平面精度
±（10mm+1×10-6D）
高程精度
±（30mm+1×10-6D）
RTD模式
平面精度
0.5m～1m
高程精度
1m～2m
静态模式
平面精度
±（5mm+1×10-6D）
高程精度
±（10mm+1×10-6D）
服务领域
导航
提供高精度导航定位的信息
测量
提供静态、后差分、RTK的数据服务
兼容性
导航
RTCM-SC104V2.X
差分
RTCA、RTCM2.X、RTCM3.0、CMR等
※可升级为GNSS参考站
2.7系统建设方案
2.7.1HD-CORS有线接入方式
当数据服务器处于控制区域中心时，可以将基准站通过数据通讯电缆的有线方式接入到服务器，基准站的差分数据直接传送到服务器，可以节省基准站的SIM卡包月费用，但基站一旦建成，不易移动。
2.7.2HD-CORS无线接入方式
当数据服务中心不处于控制区域中心时，基准站通过无线的数据通讯方式接入服务器，基准站的差分数据通过GPRS/CDMA传送到服务器，基准站的选址更加灵活方便，甚至可以移动到合适位置，扩大作业范围，并且扩展升级方便。
2.7.3一体化主机参考站模式
采用中海达成熟GNSSRTK主机、抗多路径抑制板，以220V交流电24小时供电。
该模式充分利用已有机型设备，建站工程量小、周期短。
参考站主机还可取下来做流动式RTK系统基准站，一机多用。
2.7.4分体式主机参考站模式
该模式采用扼流圈天线、分体式GNSSRTK主机，以220V交流电24小时供电。
该模式主机置于室内，便于维护，适合在本单位固定办公场所建站。
2.7.5各种建设方案优缺点
有线接入优点：
1．基准站可以节省一张SIM卡，并可节省SIM卡包月费用。
2．基准站出现故障时因为位置和办公地点一起，故便于检查。
有线接入弊端：
1.基准站必须与服务器主机用电缆直接连接，限制了基准站建设条件的选择和范围的控制。
2.为便于使用、管理，基准站一般建设在办公楼顶，楼顶一般要求无明显沉降且视野空阔易于到达。
3.电缆线用久后，易老化、接触不良。
4.基站一旦建成，不易移动。
无线接入优点：
1.基准站与服务器主机不需要电缆直接连接，基准站可任意选择观测条件最好，测区覆盖率最高的地方。
2.基准站建设方便、灵活、快捷、稳定、费用低。
非常适合基准站与服务器相距较远的地方建设。
3.基准站主机可以灵活移动。
超过作用距离时，可将基准站主机移动到另一个观测墩台。
4.扩展极为方便。
无线接入弊端：
1.基准站需要一张SIM卡，并需要SIM卡包月费用。
2.基准站如果与办公地点距离较远或者交通不便，出现故障时不便于检查。
基站主机一体化优点：
1.基准站建设方便、灵活、快捷、费用低。
2.基准站便于移动到不同的地点临时使用。
3.GPS信号稳定、无衰减。
基站主机一体化弊端：
基准站建设环境存在严重多路径影响时，会对GPS信号造成干扰。
基站主机分体化优点：
基准站建设环境存在严重多路径时，使用扼流圈天线可大大地削弱多路径效应的影响，增加GPS信号的稳定性。
基站主机分体化弊端：
1.扼流圈天线使用电缆与CORS主机连接不能太长，一般20~30米，否则会造成GPS信号的衰减，影响移动站初始化时间和测量精度。
2.电缆线用久后，易老化、接触不良。
2.8系统数据处理技术
ZNetCaster软件是城市连续运行参考站系统的核心部分，运行在数据处理服务中心的服务器上，负责对整个HD-CORS系统进行管理以及全部的数据处理，为以移动站提供网络改正数据。
服务能力：
可同时为至少400台移动台设备的数据采集，处理，改正及转发服务。
软件稳定性：
从2005年初至今每天24小时，全年365天为1500多中海达客户提供服务，稳定可靠。
算法先进性：
软件采用单基站转发和多基站BEST-CORRECT网络改正模式的综合处理方式，整个控制区域整体差分数据改正，根据基站数目、位置以及移动站的位置采用先进算法达到最优改正。
通讯方式：
除了支持网络UDP及TCP/IP的通讯方式，还支持直接的基准站电缆数据通讯。
软件兼容性：
除了支持中海达GPS的通讯协议外，还支持国际通用的GPS差分网络传输协议Ntrip协议，也就是可以支持国内外各种型号的GPS接入服务。
控制功能：
软件可以通过无线的方式控制远程的GPS接收机采集数据和传输数据到服务器上来。
并且可以对每个用户的权限进行精确控制。
监控功能：
对基准站和移动站GPS的状态信息进行实时监控，可以显示出来当前移动站的状态以及位置，便于指挥操作人员及时处理现场情况。
在界面上：
本软件采用所见即所得的数据处理方法、软件采用图形，树状视图和列表等互动的方式实现操作，非常方便，同时提供在线GoogleEarth和MapInfor地图导入的GIS信息管理功能。
2.9部分典型用户名单
◆黑龙江鸡西市规划局
◆黑龙江七台河市规划局
◆黑龙江大庆广维勘察测绘院
◆黑龙江大庆龙凤规划分局
◆黑龙江齐齐哈尔勘察测绘研究院
◆内蒙古包头市国土资源局
◆内蒙古阿拉善盟土勘院
◆内蒙古乌兰察布市规划测量队
◆河南邓州市国土局
◆河南南召县国土局
◆河南方城县国土局
◆河南商城县国土局
◆河南潢川县国土局
◆中国地质科学院探矿工艺研究所
◆吉林白城市国土局
◆吉林长春市政勘测设计院
◆吉林辽源勘测设计院
◆海南海口市土地测绘院
◆吴中市国土局
◆西北大学
◆山西侯马建设局
◆山西大同南郊国土局
◆山西临汾测绘院
◆山西运城规划局
◆北京市朝阳区绿化局
◆辽宁营口
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