連續運行衛星定位導航服務系統

連續運行GPS定位服務系統(Continuous OperationalReference System) ,簡稱CORS,是基於現代GNSS技術、計算機網路技術、網路化實時定位服務技術、現代移動通信技術基礎之上的大型定位與導航綜合服務網路。CORS最大的特點就是將網路化的概念引入到大地測量套用中，不僅為測繪行業帶來深刻變革，而且也將為現代社會帶來新的位置、時間信息的服務模式。該系統的出現可滿足城市規劃、國土測繪、地籍管理、城鄉建設、環境監測、防災減災、船舶、車輛導航、交通監控等多種現代信息化管理的社會需求。

基本介紹

• 中文名：連續運行衛星定位導航服務系統
• 外文名：Continuous OperationalReference System
• 作用：城市規劃、國土測繪、地籍管理
• 技術：GNSS技術、計算機網路技術等

系統原理

該系統的原理：假設有A, B, C 3 個已知控制點,現需要通過觀測獲得待定點D 的坐標,如果按照較傳統的GPS控制測量方法進行,至少需要兩套接收機,我們假設用4套接收機同時作業, 4台接收機分別擺在4個點上,就構成如圖1所示的網形。這樣通過4台接收機的同時觀測作業,把所有採集到的數據匯聚在一起進行處理就能得到D 的坐標。我們注意到,這樣一來我們需要4台接收機和4組作業人員,顯然十分不划算。但試想,如果A, B, C 3個點上有專門的機構設立長期連續觀測的接收機,用戶僅需要用一台接收機選擇任意的時間段在D點採集數據,然後通過某種方式獲得該專門機構採集的對應時段的其他3個點的數據,這樣用戶通過數據處理也能得到D的坐標,而且效果完全一樣,但用戶的工作量就大大減少了。連續運行GPS定位服務系統就是基於上述原理而建立的。

系統結構

在一定的區域內按照一定的距離,建設多個連續觀測參考站(如前面提到的A, B, C站) ,組成永久的GPS觀測參考站網,這些參考站連續不斷地採集數據,通過以上提到的先進的現代通信技術,把數據匯聚到數據處理中心並發布給授權用戶,用戶把自己的GPS接收機採集的數據與通過網路下載得到的附近參考站的數據共同處理,就能得到本地控制點的坐標或其他有用信息。

範圍分類

隨著我國的國家連續運行參考站網和各地方區域及專業參考站網的建立,將對多個行業產生不可估量的建設性影響。就測繪行業而言,作業效率將大大提高,不再需要為沒有測量控制點而擔心了,控制測量將變得十分便利、快捷和靈活,甚至碎部測量、施工放樣也將變得更加靈活。

該系統是測繪的基礎設施建設，也是信息社會、知識經濟時代必備的基礎設施。它可以通用於城市規劃、交通、氣象等領域和行業。系統使用GPS，以後有可能綜合使用GPS、GLONASS、GLOLILEO和北斗系統。

CORS當前由若干個連續運行的GPS基準站、數據處理中心、數據傳輸與播發系統和移動站（單用戶）組成。

CORS系統按照其作用範圍可分為微型、區域型、國家型和全球型等,按照其實時性可分為靜態CORS和動態CORS。

就我國的建網情況及其趨勢而言,按其建設的技術標準可分為3個層次,即根據建設管理模式、任務要求和套用範圍,可把連續運行參考站網分為區域連續運行參考站網、專業套用連續運行參考站網和國家連續運行參考站網。

專業套用連續運行參考站網

由測繪、地震、氣象、交通、海洋、水利等部門和機構根據專業需求建立的連續運行參考站網,主要套用於專業信息和參數服務,以滿足行業和部門的工程建設和科學研究需要。這類服務系統並不一定需要全部具備以上區域網提供的5種服務,只需按照需要選擇部分服務。

已經建成的這類站網中,最著名的有中國地震局牽頭建設的中國地殼運動監測網路、交通部建設的沿海差分站網系統、信息產業部建立的電離層監測網、國家測繪局建立的連續運行參考框架網路、部隊建立的連續跟蹤站網路、上海地區以監測氣象數據為主的監測網路和深圳市城市連續運行參考站等。

國家連續運行參考站網

用於維持和更新國家地心坐標框架,它是國家經濟建設、國防建設的基礎設施,用於開展全國範圍內的高精度定位、導航工程建設和科學研究服務。國家網包括以上提到的全部5種服務,每一種服務都分為實時的、快速的和事後的3種服務類型,其中厘米級精度的實時服務基於還未完善的技術還有困難,但隨著各個領域技術的不斷完善,這個服務最終是可以現實的。

國家網是區域參考網和專業套用網的坐標框架和基準,這樣就使得全國的數據在坐標系統上達到一致、協調和共享。國家網可以在區域網和專業網的基礎上改造升級而成,充分利用現有區域網和專業網的基準站和數據分析處理中心,以達到節約資源和相互協調的目的。我國的國家連續運行參考站尚未建成,但此項任務已經日顯緊迫,應該儘快著手組織建立。根據國外的經驗,依照《中華人民共和國測繪法》,應該由國務院測繪行政主管部門負責牽頭,會同國務院其他部門、軍隊測繪主管部門構築這一合作組織。

基準站數據的發布和用戶對數據的獲取

對於實時的數據服務,往往採用無線電的方式向外發布,由帶信標信號接收裝置的GPS接收機直接接收,例如交通部的沿海差分站網系統,即我們使用的信標GPS就是這樣的模式。對於高精度的GPS控制測量,不能進行實時服務,需要事後獲取並進行數據處理,可以通過網際網路現實這一目的。為了保證用戶能方便獲取CORS觀測數據,需要提供給用戶一個有良好界面的數據獲取接口,這個接口多採用FTP方式, CORS按照一定採樣率,以天為單位,以站點和年月日為索引打包成Rinex檔案,供用戶下載。FTP方式需要安裝一個專門的FTP下載軟體,而且有一個明顯缺點,就是數據一旦打包成檔案,其採樣率等參數就是固定的,該檔案所包含的數據時間段也是固定的,由於一般以天為單位形成數據檔案,如果用戶需要的數據剛好位於兩天數據的交接處,用戶下載後就需要自行做出特殊處理。

接下來介紹一種基於Web的GPS原始觀測數據服務,這種方式能夠克服以上的部分缺點,它有很強的互動性,用戶可以於下載前在瀏覽器網頁上設定所需參數。Web服務是一種嶄新的分散式計算和套用模式,信息在Web伺服器端儲存與處理,在用戶瀏覽器表現。用戶瀏覽器與Web伺服器之間以HTTP超文本傳輸協定表達服務與服務請求,信息及文本可以在瀏覽器和Web伺服器之間互相傳送。這種服務具有通用、直觀、靈活、實時性強的特點,用戶只需要瀏覽器就可以通過網際網路獲取CORS數據。

套用城市

由省、區、市地區政府組織協調建立的,主要用於構成高精度連續運行的區域坐標參考框架,提供不同等級的位置服務、衛星軌道服務、時間服務、氣象服務、源數據服務和相關信息服務,以滿足區域經濟建設需要。我國已經建成或在建的區域參考網站包括:

1)北京市全球衛星定位綜合套用服務系統該系統已經交付使用,已開通4個基準站,即東三旗站、石景山站、大興站和朝陽站。

2)武漢市連續運行衛星定位服務系統(WHCORS)該系統完全覆蓋武漢市區域8 500 km2 ,於2005年7月開始運行,首期建設在黃陂、新洲、蔡甸、漢南、東湖開發區5處設立基準站。

3)廣州市連續運行衛星定位城市測量綜合服務系統(GZCORS)該系統於2006年6月建成,在廣州市區建8個基準站,覆蓋整個廣州市7 434 km2 的面積,其中廣州市老城區設兩個,番禺、從化、花都、增城將各設一個接收站。　 4)東莞市連續運行衛星定位服務系統(DGCORS)該系統於2005年12日17日通過成果鑑定,是全國第一個地級市全覆蓋的連續運行衛星定位服務系統。該系統既可獨立運行也可方便地併入省級系統,實現有限資源的共享,具有良好的可擴展性。該項目成果整體達到了國內領先水平,在系統的分散式和互操作方面達到了國際先進水平。　 此外,深圳市連續運行衛星定位服務系統已於2003年底通過驗收,南寧GPS連續運行跟蹤站於2006年初啟動建設, 2006年底建成交付使用。還有一批區域網正在建設中。