CORS网络RTK技术

CORS网络与相关的网络RTK技术

在CORS出现之前，用户使用的都是RTK的GPS技术。

RTK(RealTimeKinematic)技术是GPS实时动态定位的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在1～2s的时间里得到高精度位置信息的技术。自20世纪90年代初,这项技术一经问世,极大地拓展了GPS的使用空间,使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来,而开始广泛运用于工程测量。直到今天,如果没有CORS和PPP的出现,RTK技术仍代表着高精度GPS的最高水平。RTK技术有着一定局限性,使得其在应用中受到限制,主要表现为:

1. 用户需要架设本地的参考站;

2. 误差随距离增长;

3. 误差增长使流动站和参考站距离受到限制(<15km);

4.可靠性和可行性随

距离降低。VRS技术最大意义在于,它将克服以上的局限性,扩展RTK的作业距离。

而CORS的特点之一通俗的讲，就是大的测绘部门架设几个或者几十个上百个永久的基准站，覆盖一个比较大的区域，那么下次出去做外业测量就不用再架设基准站了。下面对CORS方式RTK作业的特点介绍一下：

1.作业范围

如果只是简单的的架设固定基准站，则相当于我们现在的信标台，拿着移动站走到哪里，只会接收距离最近的基准站发送的改正电文，则还是单站模式，而且作用距离会受到很大的限制，我们知道一台基准站的作业距离比如说是S公里，则两台基准站的距离就不能超过2S，而且，在中间会出现接收不到信息的盲区，这样的话，想控制一个区域，架站必然很密，费用必然很高，而且如果一台基准站的观测条件不好，则在一片区域里就无法测量了。

传统RTK和CORS的精度覆盖比较、

针对这两个问题，业界现在主要有两种处理方法，一种是Trimble的VRS

技术，另外一种是Leica的主辅站技术，这两种技术的原理我们会在下面叙述，但是，这两种技术都是同一种思想，就是将全网架设的所有基准站的数据发送到一个数据处理中心，经过解算，然后统一发送改正数据，也就不是单基准站作业模式了，这样可以让基准站间的距离增大，而且避免了一台基准站不能工作，该基准站区域就不能测量的问题。

德国的CORS网固定参考点分布图

2．数据通讯

通讯分两个层面，一个是基准站到数据处理中心的通讯，另一个就是数据处理中心到移动站的通讯。基准站到数据处理中心的通讯，因为数据量大，距离远，而且传输速度和传输的稳定性要求比较高，所以一般都走的是有线方式，而且是专线。另外一个问题就是数据处理中心发给客户的改正数据，因为现在不是基准站直接将改正数据发给移动站了，所以，在永久基准站旁边是不存在有电台的，而且因为基准站控制的范围很大，从数据处理中心到移动站的距离很远，城市中的各种电磁干扰也很大，所以现在有两种数据传输方式可供选择：一种是GSM电路交换方式，通俗的说就是打电话，数据处理中心给出一个统一的电话号码，并且有一个拨号服务器可以同时接收多个电话同时打入，在移动站有一个GSM模块可以拨号，同时开通了数据传真业务，GSM模块拨通数据处理中心的电话后，就可以实时的得到改正数据了。

另外一种则是无线连接，也叫分组交换方式，通俗的说就是上网，用户的GSM模块开通了GPRS或者CDMA的上网功能，数据处理中心给出固定的一个

IP地址和Port端口号，就像给出了一个网站的地址一样，除此之外，数据处理中心还给出来了一个或者多个节点(mountpoint) (注意：节点是通过我们的Znset 软件获取的，CORS管理者一般不提供)，每个节点就象给出了网站中的一个页面，用户登录了网站，选择页面，就可以实时的得到改正数据，而其通讯的协议是国际标准的NTRIP协议，详细内容可参考《网络RTK与VRS》一文，Trimble 是NTRIP协议的制定者之一，所以其系统一直是支持该协议的，Leica在最新的版本中也提供对NTRIIP协议的支持。

数据处理中心与基准站和移动站的通讯

3. 用户权限

无论是Trimble还是Leica的数据处理中心都有控制整个网络上所有的登录客户的能力，可以通过用户名和密码来控制用户的使用权限，国内目前的情况是GSM电路交换方式的用户一般都不需要设置用户名和密码，而无线连接方式(GPRS/CDMA)则需要用户输入用户名和密码（注意软件操作中需要输入），随着CORS的推广运用，GSM将来也可能会有用户名和密码的控制。

4.Trimble的VRS和Leica的主辅站技术

我们在这儿只是简单的介绍一下这两种CORS系统的工作方式。在上面我们已经讲了，两种技术都是将所有的固定参考站数据发送到数据处理中心，联合解算后，以RTCM等标准格式播发到移动站的，但两者还有不同的地方。

Trimble的VRS技术

VRS就是虚拟参考站（Virtual Reference Station）的意思，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。Trimble 需要移动站先将接收机的位置信息发送到数据处理中心，数据处理中心会根据移动站的位置“虚拟”出一个参考站，然后，将虚拟出的参考站改正数据播发给移动站，所以在这条通讯线路上是双向通讯的。而通用的位置信息就是NMEA-0183中的GGA信息，所以,Trimble的CORS都需要用户以一定的频率播发GGA信息。

Leica的主辅站技术

Leica的数据处理中心播发给移动站的数据是由两个部分组成的。一个是主参考站的位置信息及改正信息，另外一部分是辅参考站相对于主参考站的改正信息。一个参考站网中只有一个主站，剩下的都是辅站，当然这个主站是不固定的。Leica的主辅站技术不需要用户播发位置信息，所以在这条通讯线路上是单向通讯的(最新的Leica技术也需要移动站发数据给基准站)。

CORS网络可以有多个站,但最少需要3个。简单的计算一下:按边长70km

计算,一个三角形可覆盖面积为2100多km2。再举个简单的例子,北京市区面积900多km2,那么一个三角形(3个站)就可以控制整个北京市区。北京全市面积1.68万km2,10个站就可以完全控制北京全市。很简单的数学问题,但我们得出的结论是惊人的,与传统的GPS网络相比,CORS节约成本近70%。实际上,CORS系统可提供2种不同精度的差分信号,分别为厘米级和亚米级。我们所论述的是1～2cm 的高精度,而若是用低精度,这个距离(70km)可以拓展到几百公里。

CORS是目前国内乃至全世界GPS的最新技术和发展趋势，欧美及日本已经建立起完整的系统，单就国内而言，继深圳率先建立CORS以来，CORS热潮不断，基本上每个省都在省国土厅（或其他相关部门）的领导和组织下开始论证与实施，如广东在深圳与东莞先一步完成的基础上，于2006年全省启动（经费已到位）覆盖全省的CORS（Trimble），随后，北京、上海、成都、青岛、武汉、天津、昆明等也都先后建立了市级的CORS系统，江苏省也在酝酿建立我国第一个市级的CORS系统，不久的将来，只需一个移动台实现全国范围的无缝测绘的梦想将要变成现实。