一、 CORS系統(tǒng)概述

隨著GNSS技術(shù)的飛速進(jìn)步和普及應(yīng)用，它在城市測量中的作用已越來越重要。當(dāng)前，利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）已成為城市GNSS應(yīng)用的發(fā)展熱點(diǎn)之一。CORS系統(tǒng)是衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等高新技術(shù)多方位、深度結(jié)合的產(chǎn)物。

CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)5個部分組成，各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)（如圖1所示）。

圖1  CORS系統(tǒng)組成

二、 CORS系統(tǒng)優(yōu)勢

CORS系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)方式（如圖2所示），其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

1）改進(jìn)了初始化時間，擴(kuò)大了有效工作的范圍；

2）采用連續(xù)基站，用戶隨時可以觀測，提高了工作效率；

3） 擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地消弱系統(tǒng)誤差和探測周跳，增強(qiáng)差分作業(yè)的可靠性；

4）用戶不需架設(shè)參考站，真正實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)，減少了費(fèi)用；

5）使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通信方式，減少了噪聲干擾；

6）提供遠(yuǎn)程Internet服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享；

7）擴(kuò)大GNSS在動態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，更有利于車輛、飛機(jī)和船舶的精密導(dǎo)航.

圖2  CORS系統(tǒng)工作原理圖

三、 拓普康CORS系統(tǒng)介紹

自2000年拓普康公司推出國際市場上第一臺通用通道的雙頻GNSS/GLONASS接收機(jī)，到如今已有13年的時間。在這13年里，拓普康公司對產(chǎn)品精益求精，不斷革新和完善，從原來的雙頻接收機(jī)、傳統(tǒng)RTK解決方案，到如今的大型基準(zhǔn)站網(wǎng)綜合解決方案，拓普康公司已形成了GNSS產(chǎn)品從低端到高端的完整產(chǎn)品鏈。

目前拓普康公司的GNSS基準(zhǔn)站產(chǎn)品，已在全球1600多個連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站上獲得使用，遍布70多個國家和地區(qū)，應(yīng)用領(lǐng)域遍及IGS國際跟蹤站，國家級、省級及市級CORS站，氣象水汽分布監(jiān)測，地震及地殼形變監(jiān)測，大橋健康性監(jiān)測，大型建筑物監(jiān)測等。

在國內(nèi)，拓普康GNSS基準(zhǔn)站網(wǎng)解決方案也在一系列連續(xù)運(yùn)行跟蹤站項(xiàng)目中得到了應(yīng)用，比較知名的有國際IGS網(wǎng)絡(luò)中的拉薩站和烏魯木齊站、北京市氣象研究所“北京地區(qū)地基GNSS遙感大氣水汽應(yīng)用研究”項(xiàng)目（14個站）、內(nèi)蒙古衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（65個站）、山東省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（49個站）、中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（132個站）、國家海洋局基準(zhǔn)站網(wǎng)（57個站）等。

（a）NET-G3A基準(zhǔn)站接收機(jī)   (b)CR-G5扼流圈天線          

圖3 拓普康CORS設(shè)備

四、 拓普康GNSS專業(yè)參考站管理軟件TopNET

2002年，美國拓普康定位系統(tǒng)（TPS）公司聯(lián)合拓普康莫斯科研發(fā)中心，依托自身首屈一指的GNSS雙星技術(shù)，著手研制拓普康自己的專業(yè)基準(zhǔn)站網(wǎng)管理軟件——TopNET Plus軟件。TopNET軟件（如圖4所示）在研發(fā)伊始，起點(diǎn)比較高，表現(xiàn)在：

1)    底層完全基于GNSS多系統(tǒng)衛(wèi)星定位技術(shù)；

2)    采用模塊化、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)靈活多樣的CORS組網(wǎng)；

3)    不同模塊組合，可滿足用戶不同層次的需求，具有可升級性；

4)    不同模塊之間，通過IP地址及端口、用戶名、密碼進(jìn)行授權(quán)訪問，保障了系統(tǒng)的安全性、一致性。

圖4  TopNET基準(zhǔn)站管理軟件架構(gòu)

五、 徽AHCORS應(yīng)用案例

AHCORS是安徽省“十一五”測繪規(guī)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施之一，是安徽省“地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施”的最為重要的組成部分，根據(jù)《全國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要》和《安徽省基礎(chǔ)測繪“十一五”規(guī)劃》的要求，通過新建和整合全省可用的已建基準(zhǔn)站點(diǎn)，建成全省統(tǒng)一的高精度、高時空分辨率、高效率、高覆蓋、實(shí)時快速的GNSS綜合信息服務(wù)網(wǎng)，是“數(shù)字安徽”的基礎(chǔ)設(shè)施之一。AHCORS 旨在為社會各行業(yè)提供基本的實(shí)時精密定位、時空基準(zhǔn)、氣象數(shù)據(jù)、監(jiān)測監(jiān)控、移動導(dǎo)航等多功能、多用戶、開放式的公共信息服務(wù)。

AHCORS集成了大地測量、衛(wèi)星定位、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通信、信息安全等高新技術(shù)。為保證系統(tǒng)的建設(shè)成功，由安徽省測繪局承建，安徽省氣象局協(xié)作，武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心提供技術(shù)支持，聘請國際著名大地學(xué)家劉經(jīng)南院士擔(dān)任本項(xiàng)目的總顧問。

1．方案論證設(shè)計

2009年8月，《安徽省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)總體技術(shù)方案》和《安徽省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計方案》通過省國土資源廳組織的專家評審（如圖5所示）。

圖5  項(xiàng)目評審現(xiàn)場

2．項(xiàng)目策劃和組織實(shí)施

AHCORS項(xiàng)目經(jīng)省國土資源廳批準(zhǔn)立項(xiàng)后，按照“共同建設(shè)、共同管理、共同利用、共同受益”的原則，2009年4月安徽省測繪局與安徽省氣象局簽訂了《合作協(xié)議》（如圖6所示）。

圖6  簽字儀式

3．前期勘選建墩

2009年10月，AHCORS項(xiàng)目土建工程全面實(shí)施并于2010年1月觀測墩建筑工程基本完成（如圖7所示）。

圖7  基準(zhǔn)站外景

4．設(shè)備采購與系統(tǒng)安裝調(diào)試

2010年7月完成GNSS接收機(jī)設(shè)備政府采購工作，中標(biāo)設(shè)備是拓普康公司的NET-G3A接收機(jī)和CR-G3扼流圈天線。

2011年3月完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和防雷工程的采購工作。

2011年10月完成各基準(zhǔn)站點(diǎn)與控制中心之間的網(wǎng)絡(luò)通信工程（如圖8所示）。

圖8  基準(zhǔn)站室內(nèi)儀器

5．系統(tǒng)聯(lián)測

聯(lián)測時間為2011年10月，包括省內(nèi)AHCORS基準(zhǔn)站及鄰省基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的收集和整理（如圖9所示）。

圖9  系統(tǒng)聯(lián)測

6．成果解算和測試

2011年12月，由國家測繪地理信息局大地測量數(shù)據(jù)處理中心對全部站點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和平差解算，獲得了站點(diǎn)的精確坐標(biāo)。

為測試AHCORS的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，于2012年4月和2012年11月組織技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行了兩次野外測試（如圖10所示）。

圖10  網(wǎng)絡(luò)RTK野外測試

7．系統(tǒng)試運(yùn)行

2012年7月，AHCORS接受用戶申請，開始試運(yùn)行（如圖11所示）。

圖11  AHCORS系統(tǒng)運(yùn)行圖

AHCORS試運(yùn)行以來，200多個用戶的應(yīng)用表明：AHCORS系統(tǒng)具有操作簡便、成本低、精度高、實(shí)時性強(qiáng)、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別是AHCORS的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)測量模式，以其高效率、高精度、高可靠性，極大地提高了工作效率，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

8．驗(yàn)收與鑒定

2013年2月28日，由安徽省國土資源廳組織的安徽省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（AHCORS）項(xiàng)目驗(yàn)收暨鑒定會在合肥召開，AHCORS項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收及專家鑒定（如圖12所示）。

圖12  AHCORS項(xiàng)目驗(yàn)收暨鑒定會

以中國工程院院士寧津生為組長、劉經(jīng)南院士、李建成院士等專家組成的驗(yàn)收組聽取了項(xiàng)目有關(guān)報告等，審閱了相關(guān)技術(shù)資料，觀看了系統(tǒng)的運(yùn)行演示，經(jīng)質(zhì)詢討論后認(rèn)為該項(xiàng)目完成總體技術(shù)方案中所規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，一致同意項(xiàng)目通過驗(yàn)收。

在隨后召開的AHCORS項(xiàng)目鑒定會上，由三位院士及諸多專家組成的鑒定委員會認(rèn)為， AHCORS項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)社會效益明顯，具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。建議進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)功能，擴(kuò)展服務(wù)領(lǐng)域，加快推廣應(yīng)用。

六、 結(jié)論

AHCORS建設(shè)遵循“立足測繪，服務(wù)社會”的總體目標(biāo)，即：在國家測繪地理信息基準(zhǔn)框架下，建立和維持安徽省新一代高精度的省級基礎(chǔ)框架，結(jié)合安徽省區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化工作，向測繪及相關(guān)應(yīng)用行業(yè)提供高精度、連續(xù)、動態(tài)、三維的空間坐標(biāo)參考框架，為安徽省現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的建立和完善提供平面和高程基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施，為空間技術(shù)的應(yīng)用及其產(chǎn)業(yè)化服務(wù)提供基準(zhǔn)保障。

建成后的AHCORS系統(tǒng)基準(zhǔn)站為無人值守型，具備自動長期連續(xù)運(yùn)行的能力。

數(shù)據(jù)中心具備自動完成基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)入庫、差分計算、故障報警等功能，僅需少量人員進(jìn)行值班；系統(tǒng)發(fā)生任何故障（基準(zhǔn)站故障或其他因素造成的故障）時，可自動警示值班人員。

數(shù)據(jù)中心具備在全省范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)差分計算（包括網(wǎng)絡(luò)RTK和網(wǎng)絡(luò)碼差分）、單站差分計算（包括常規(guī)RTK和單站碼差分）等能力；實(shí)現(xiàn)動態(tài)參考基準(zhǔn)、事后精密定位、變形監(jiān)測、導(dǎo)航、定時功能；具備多機(jī)并行分布式計算能力，可適應(yīng)大量基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的同步計算；具備冗余熱備份能力，可提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

作為永久性基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，部分基準(zhǔn)站可升級為國家級的GNSS跟蹤站、國家地殼形變監(jiān)測的基準(zhǔn)站，個別基準(zhǔn)站待條件成熟時可進(jìn)入國際IGS加密跟蹤站網(wǎng)絡(luò)。