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推荐|CORS基准站是什么?

      在测量测绘行业中,CORS是测量人经常会听到的名词,也是经常会使用到的,比如CORS账号、CORS基站等等,那么作为一个专业测量人,你知道到底什么是CORS站?CORS站原理是怎样的?如何分类呢?CORS账号网收集了相关信息,这篇文章讲给你详细解答。

1、什么是CORS?

     连续运行卫星定位服务系统(Continuous Operational Reference System,简称CORS系统)是现代北斗/GNSS的发展热点之一。CORS系统将网络化概念引入到了大地测量应用中,该系统的建立不仅为测绘行业带来深刻的变革,而且也将为现代网络社会中的空间信息服务带来新的思维和模式。

     相较于传统的RTK技术需要有测区附的控制点的点位数据.针对当前项目需要架设基准站.以及考虑到初使化时间,改正模型等各方面的因素,CORS系统的建立对于大中城市的基础测绘来说是实用且经济的。

2、CORS站原理?

     CORS技术目前在技术算法上分成VRS、FTK、主辅站技术,其中的优略各个厂家说法不一。天宝和南方CORS方案是VRS,徕卡是主辅,拓扑康号称可以在三个技术中任意切换。

     与常规RTK不同,VRS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GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标,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VRS技术就是利用各基准站的座标和实时观测数据解算该区域实时误差模型,然后对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,然后建立观测方程解算。

3、CORS分类?

1、单基站系统——单基站系统,就是只有一个连续运行站。类似于一加一的RTK,只不过基准站由一个连续运行的基准站代替,基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态,存储和发送相关数据。

2、多基站系统——多基站系统:分布在一定区域内的多台连续观测站,每一个观测站都是一个单基站,同时每一个单基站还有一个中央控制计算机控制。目前国产品牌中只有南方拥有这套软件。

     最初的网络RTK是利用分布较为均匀的连续运行参考站(CORS)进行单站控制,用户站从一个参考站的有效精度范围进入另一个参考站的精度范围,严格意义上讲是多参考站常规RTK,如果要使基线精度优于3厘米,需要在一个区域内密集的布设参考站,站间距离应小于30km。精度随着基线的增长而衰减,且分布不均匀,如果要求按一定精度覆盖整个区域,需要架设较多的参考站。

     多参考站常规RTK模式虽然在一个较大范围内满足了精度要求,但需要的投资也是巨大的,我们完全可以在一个较大的范围内均匀稀松的布设参考站,利用参考站网络的实时观测数据对覆盖区域进行系统误差建模,然后对区域内流动用户站观测数据的系统误差进行估计,尽可能消除系统误差影响,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。

多基准站RTK技术工作原理和实践应用‍

在实际应用中,由于城市现代通信业的高度发达、城市建筑的高大化和装潢材料的强反射性、市区道路车流量大且行动缓慢等因素,使得RTK作业受到一定的影响,

主要表现在:

①数据链不稳健,无法进行动态初始化或整周模糊度计算;

②长时间无法获得固定双差解;

③视空高度角大,无法接收到足够的卫星;

④移动站距离基准站太远,无法获取公共卫星等。近年来,随着RTK技术的不断发展,人们根据常规RTK技术发展起来的。多基准站RTK(虚拟基准站法)与常规RTK技术相比,在生产实践中能够发挥出更大的优势。

多基准站RTK(虚拟基准站法)  

  虚拟基准站是多基准站RTK(又称网络RTK)中一种较好的方法。针对上述的常规RTK定位测量中的误差与可靠性的问题,在常规RTK和差分北斗的基础上研究,开发而建立起来的一种新技术。目前应用于网络RTK数据处理方法有:虚拟RTK基准站法(Virtual Reference Station―VRS),偏导数法,线性内插法和条件平差法,其中虚拟RTK基准站(VRS)技术最有前途的方法。

1.多基准站RTK系统工作原理   

 如果在某一大区域内,均匀布设若干个(三个以上)连续运行的GPS基准站,构成一个基准站网,我们就可以借鉴广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS中的基本原理和方法,经过有效的组合,移动站将其概略坐标播发给控制中心;然后控制中心搜集周围基准站的数据进行网平差,算出移动站的虚拟观测值;又将这些观测值播发给移动站,从而实时算出移动站精密坐标。这就是多基准站RTK系统工作原理。

2.多基准站RTK系统组成及数据流程   

 整个系统由基准站网,数据处理中心和数据通讯线路组成。基准站上应配置双频全波长GPS接收机,该接收机能同时提供精确的双频伪距观测值。基准站按规定的采样率进行连续观测,并通过数据链实时将观测资料传送给数据处理中心,其通信方式可采用数字数据网DON或其他方式。而流动站可以采用数字移动电话网络,如GSM,CDMA,COPD或GPKS等方式向控制中心传送标准的NMEA位置信息,告知它的概位。控制中心接收到其信息后重新计算所有GPS观测数据,并内插到与流动站相匹配的位置。数据处理中心根据流动站送来的近似坐标来判断该站位于哪三个基准站所组成的区域内,然后根据这三个基准站的观测资料求出该流动站处所受到的系统误差,再向流动站发送改正过的RTCM信息,流动站根据接收到的RTCM信息,结合自身GPS观测值,组成双差相位观测值,快速确定整周模糊度参数和位置信息,完成实时定位。流动站可以位VRS网络中任何一点,这样流动站的RTK接收机的定位系统误差就能减少或削弱,提高了定位的准确度,可靠度。这是一种为一个虚拟的,没有实际架设基准站建立原始基准数据的技术,故称之"虚拟基准站"(VRS)。 

   由此可知,虚拟基准站法是设法在移动站相距数米或数十米处建立虚拟的"基准站"。并根据周围各基准站上的实际观测值算出该虚拟"基准站"上的虚拟观测值,由于虚拟站离移动站相当近,故流动站只需采用常规RTK技术就能利用虚拟基准站进行实时相对定位,获得较准确的定位结果。据国外资料报道。当站间距离为70Km时,用VRS法进行实时动态定位,可以使RTK接收机的准确度(Accuracy of a meauring RTK Receiver)可达2—3cm量级。

3.多基准站RTK的技术优势   

 与常规RTK相比,多基准站RTK的优势有以下几点:  

  1)扩大了移动站与基准站的作业距离(可达到70Km),且完全保证定位精度;  

  2)常规RTK的测量准确度1cm+lppm·D中的lppm·D的概念取消了,在控制的测区范围内始终可以达到1—2cm左右。  

  3)对于长基线GPS网络,用户无需架设自己的基准站,费用大幅度降低; 

  4)改进了OTF初始化时间,提高了作业效率;  

  5)提高了定位的可靠性,确保了定位质量;  

  6)可以进行实时定位,又可以进行事后差分处理;

  7)应用范围更广泛,可以满足各种控制测量,水运工程测量,疏浚定位,施工放样定位,变形观测,工程监控,船舶导航,生态环保以及城市测量与城市规划等。

RTK如何连接CORS系统使用

如今,越来越多国家、地区、城市已经建设或准备建设自己的CORS系统。

CORS,简单来说就是通过参考站连续采集高质量的GNSS原始观测数据为各行业移动终端用户提供毫米级-厘米级高精度定位服务小到导航定位,大到国事民生,国土测绘/防灾减灾/智慧城市/自动驾驶等等方面,CORS系统都发挥着巨大作用。

其中,参考站数据是CORS系统的核心支撑为了维护整个网络系统的稳定运行,选择最佳的地理位置来建设站点也就成了获取高质量数据的关键。

选址工作,说到底就是在土建施工前对准备建站的地点进行详细的现场查勘、数据测试和数据分析,确定站点符合指标要求后才能施工建设。

CORS参考站如何选址

站点选址,一般分为图上选址、现场踏勘、数据测试和数据质量分析四个步骤。

  图上选址(站点分布设计)

  图上选址,说的就是在CORS站网需覆盖范围内,根据空间均匀性和基线距离,在地图上进行初步选址。通常需要考虑两个因素:空间均匀性和基线距离。①空间均匀性:指在CORS选址的时候,根据覆盖区域的平面和高程进行空间均匀选址。

  ②基线距离:指CORS参考站之间的距离。在电离层变化平缓、气候变化平缓的高纬度区域,CORS站间距可以达到100公里以上,而在低纬度地区,由于电离层活跃、变化剧烈等因素的影响,CORS参考站站间距根据需求有所减小,一般建议在50公里左右。

  在站点分布构图上,CORS站点一般采用Delaunay三角网络布局,这是目前最优的算法模型,也是CORS参考站最常用的结网方式。

现场踏勘

选址只是从整体区域上完成了选点分布,具体建设在哪一个地方或者哪一栋楼,还需要派出CORS技术工程师进行现场查勘。现场查勘工作一般需要与甲方一起完成,经与甲方沟通可能的建站地址之后,双方配合进行现场查勘。

1:观测环境要求

  由于CORS站需要24小时连续不断地进行卫星数据的采集,对周围的环境就有了特定要求:

  站点环境因素

  ①距离产生多路径效应的地物(如高大建筑、树木、水体和易积水地带等)应大于200米;

  ②应有10°以上地平高度角的卫星通视条件;困难环境条件下,高度角可放宽至25°,遮挡物水平投影范围应低于60°;

  ③距微波站和微波通道、无线电发射台、高压线穿越地带等电磁干扰区应大于200米;

  ④避开采矿区、铁路、公路等易震动地带;

  ⑤顾及未来规划和建设,选择周围环境变化较小的区域进行建设;

2:地质环境要求

  如果参考站建设在地面上,则该区域选址需要的地质环境条件应使参考站墩标建设在稳定地质构造的块体上,避开地质构造不稳定地区(如断裂带、易发生滑坡与沉陷等局部变形地区)和易发生水淹或者地下水位变化较大的地区。

3:站址保障要求

  由于各个CORS站点需要通电通网,一般在所建设的站点附近,要有可以让仪器设备24小时通电运行的“机房”环境,在站址保障上需满足以下条件:

  ①便于接入公共或者专用通信网络;

  ②具有稳定、安全、可靠的电源;

  ③交通便利、便于人员往来和车辆运输;

  ④具有良好的土建施工条件;

  ⑤具有建设用地及基本基础设施保障;

  ⑥具有良好的安全保障环境,便于人员维护和站点的长期保存。

测试数据采集

  通过现场踏勘,确定建站条件的环境、地理位置及站址保障满足条件后,就可以采集测试数据。数据采集应尽量使用与建站所用的相同型号接收机与天线进行测试,且测试时间满足24小时连续采集,采样率为1秒,截止高度角10度。


数据质量分析

测试数据采集完之后,可以使用指极科技专用的CORS站点数据质量分析软件进行数据分析。

站点数据测试指标值

通过软件来观察数据质量,确定所选站点是否真正适合建设CORS(是否达标)。

最后一步,就是根据站点的数据质量分析结果填写测试报告。只要符合国家所规定的指标要求,就认为该站点达到CORS参考站建设要求,可以开始下一步的施工计划。

以上来源测量

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