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摘要：文章以廊坊市水勘院和三河市国土局单基站CORS系统为例，探讨了单基站CORS系统建设过程中几个关键问题及处理方法；通过对CORS系统的测试，初步评定了系统定位精度，并结合国家测绘相关的行业规范，对CORS系统建成后的应用领域进行了总结。
关键词：单基站；CORS；精度；系统建设
随着GNSS卫星定位技术的不断发展完善，GNSS技术已经广泛应用于测绘、勘查、地质、物探等多个行业，并涵盖城市建设的各个领域，如城镇地籍调查、城镇房产测量、市政规划、公共车辆调度、城市重要建筑物健康监测等。
近几年出现的CORS（Continuous Operational Reference System的缩写，即连续运行参考站系统）技术更是将GNSS技术的应用推向一个新的领域，即卫星定位服务综合系统。CORS綜合服务系统根据参考站的数量可分为单基站和多基站系统，目前全国多数区域都已建立市级或省级卫星综合服务系统，如北京、天津、郑州、江苏等，系统的建立为GNSS技术的应用开拓了新的领域，如大范围地心参考框架的建立和维持、地面沉降监测、地球动力学及地壳运动研究等。
但由于多基站系统具有投入数额巨大、组建及维护难度高、环境要求苛刻等特点，一些CORS信号尚未覆盖的中小城市还是很难负担，而单基站CORS由于具有投入少、见效快、精度高的特点，已经得到了广泛的应用，并为全国范围内CORS系统的互联互操作奠定了基础。
一、系统概况
单基站CORS系统由参考站、系统控制中心、辅助支持子系统、用户应用子系统四个部分组成，各子系统相互支持，相互协作，构成了完整的综合服务系统。
参考站包括GNSS接收机、观测墩及其他配件，负责采集GNSS卫星观测数据并输送至数据处理中心，同时提供系统完好性监测服务。
系统控制中心包括数据处理、分析、存储、显示设备，用于接收并处理参考站数据，形成固定格式的差分定位数据并进行实时的发布；数据处理中心是CORS的核心，也是高精度实时动态定位得以实现的关键所在。
辅助支持子系统主要包括防雷/避雷设施、UPS供电设施、计算机网络、综合布线等。
用户应用子系统包括用户实时动态（RTK）定位系统，事后和快速精密定位系统导航监控系统等。按用户需求不同，可满足多种定位精度需要，如亚米级、分米级、厘米级等。
二、CORS系统建设的关键技术
（一）CORS参考站选址
参考站位置的选择是整个CORS系统的关键，关系到整个系统的建设质量，因此在进行选址时需要考虑到相关的技术指标，如周围的对空视场角、电磁干扰（强磁场、无线电信号发射塔等）及周围环境因素等。
参考站点位初步确定后，还要进行点位观测数据分析，合格后方可最终确定。较常用的方法是进行长时间静态观测，将采集到的数据（24小时），使用专业软件（如TEQC）进行数据分析。其中，数据可用比例应高于95%，多路径效应指标MP1<0.4、MP2<0.5，跟踪卫星数应大于24颗。
以廊坊市和三河市单基站为例，将参考站选择在该单位楼顶，经数据采集和分析，各项指标均可达到相关规程的要求，依照国家规范（CH/T 2008），在楼顶建造混凝土观测墩并安装强制对中设备。
（二）系统避雷防雷技术
楼顶参考站观测设施由于位置比较高，对整个系统的避雷防雷设计也是很有必要的。
对于直击雷的防护宜选择专用避雷针并按防护范围的要求进行施工，感应雷防护，GNSS天线馈线接入主机前需加装馈线避雷器，电源线接入时需加装浪涌保护器，网线接入计算机前应加装网络线缆保护器。
（三）系统信号传输及数据管理
单基站系统的稳定性和可用性很大程度上取决于GPS信号传输质量及数据管理的可靠性，因此，对数据传输过程和服务器管理提出了较高要求。
GPS外接天线和主机之间一般采用同轴电缆馈线传输，由于馈线随距离的增加衰减比较明显，所以需要正确评估布线距离并进行合理设计，如果距离过长则需要加装GPS专用双频信号放大器；参考站数据管理一般包括数据的接收、存储、转换、发布以及用户权限的设置等内容，使用专用的APIS系统软件即可解决上述功能问题，并可对客户的登陆情况进行监视并记录。
（四）坐标联测
坐标联测的目的是通过联测地区高等级已知控制点，进行区域GNSS系统坐标参数转换，实现CORS系统测量成果和国家法定大地坐标基准系统的统一，包括平面和高程基准框架。三河市单基站CORS系统联测时采用了覆盖市区的D级GPS控制点13个进行参数转换。
参数转换可视实际情况选择合适的转换模型，如布尔莎模型（B模型）、莫洛坚斯基模型（M模型）。三河市及廊坊市单基站系统均采用布尔莎模型进行参数转换。
如有条件，可以加载使用地方大地水准面精化成果，以提高CORS系统高程测量的精度。
三、CORS系统指标测试
CORS系统指标测试是系统建设的重要环节，通过测试可用最终评定系统的各项指标是否满足实际工作要求，如稳定性测试、定位精度测试、有效覆盖范围、系统可靠性/可用性等指标，本节主要采用廊坊市水勘院单基站CORS系统测试数据进行分析，评定初始化速度指标和测量精度指标。
（一）初始化时间
用户接收设备初始化速度（设备开机至得到固定解时间）是评定CORS系统数据质量及系统时效性的重要指标，也是保证用户CORS进行实时动态测量工作效率的前提条件，用户使用GNSS移动站在距基站不同距离的位置选择控制点进行测量，部分测量结果见表 1：
表1网络RTK初始化测试结果
（二）测量精度测试
单基站CORS系统的定位精度测试采用内部符合观测和外部独立观测相结合的方法，即选取参与项目联测的点位及未参与联测的D级控制点位，以规范规定的外业采集方式进行多次测量并进行记录，测量结束后进行点位误差和中误差计算。相应的计算结果可以评定系统的信号稳定性、坐标联测的质量等方面内容。点位符合精度部分测试结果见表2：
表 2点位符合精度测试结果
经整理计算，点位平面中误差0.009米，高程中误差为0.018米。
四、总结
通过单基站的建设及系统测试表明：单基站CORS定位精度平面及高程精度均可达到系统设计要求，有限服务范围可以达到30Km。能够满足地形图图根控制测量、城镇地籍测量、土地整理、土地勘测定界等多种测绘工作的需求，同时能够充分提高了作业效率，降低了测绘成本。 因此，单基站CORS系统完全符合目前CORS信号仍未覆盖的城市测绘工作的要求。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：单基站；CORS；精度；系统建设
随着GNSS卫星定位技术的不断发展完善，GNSS技术已经广泛应用于测绘、勘查、地质、物探等多个行业，并涵盖城市建设的各个领域，如城镇地籍调查、城镇房产测量、市政规划、公共车辆调度、城市重要建筑物健康监测等。
近几年出现的CORS（Continuous Operational Reference System的缩写，即连续运行参考站系统）技术更是将GNSS技术的应用推向一个新的领域，即卫星定位服务综合系统。CORS綜合服务系统根据参考站的数量可分为单基站和多基站系统，目前全国多数区域都已建立市级或省级卫星综合服务系统，如北京、天津、郑州、江苏等，系统的建立为GNSS技术的应用开拓了新的领域，如大范围地心参考框架的建立和维持、地面沉降监测、地球动力学及地壳运动研究等。
但由于多基站系统具有投入数额巨大、组建及维护难度高、环境要求苛刻等特点，一些CORS信号尚未覆盖的中小城市还是很难负担，而单基站CORS由于具有投入少、见效快、精度高的特点，已经得到了广泛的应用，并为全国范围内CORS系统的互联互操作奠定了基础。
一、系统概况
单基站CORS系统由参考站、系统控制中心、辅助支持子系统、用户应用子系统四个部分组成，各子系统相互支持，相互协作，构成了完整的综合服务系统。
参考站包括GNSS接收机、观测墩及其他配件，负责采集GNSS卫星观测数据并输送至数据处理中心，同时提供系统完好性监测服务。
系统控制中心包括数据处理、分析、存储、显示设备，用于接收并处理参考站数据，形成固定格式的差分定位数据并进行实时的发布；数据处理中心是CORS的核心，也是高精度实时动态定位得以实现的关键所在。
辅助支持子系统主要包括防雷/避雷设施、UPS供电设施、计算机网络、综合布线等。
用户应用子系统包括用户实时动态（RTK）定位系统，事后和快速精密定位系统导航监控系统等。按用户需求不同，可满足多种定位精度需要，如亚米级、分米级、厘米级等。
二、CORS系统建设的关键技术
（一）CORS参考站选址
参考站位置的选择是整个CORS系统的关键，关系到整个系统的建设质量，因此在进行选址时需要考虑到相关的技术指标，如周围的对空视场角、电磁干扰（强磁场、无线电信号发射塔等）及周围环境因素等。
参考站点位初步确定后，还要进行点位观测数据分析，合格后方可最终确定。较常用的方法是进行长时间静态观测，将采集到的数据（24小时），使用专业软件（如TEQC）进行数据分析。其中，数据可用比例应高于95%，多路径效应指标MP1<0.4、MP2<0.5，跟踪卫星数应大于24颗。
以廊坊市和三河市单基站为例，将参考站选择在该单位楼顶，经数据采集和分析，各项指标均可达到相关规程的要求，依照国家规范（CH/T 2008），在楼顶建造混凝土观测墩并安装强制对中设备。
（二）系统避雷防雷技术
楼顶参考站观测设施由于位置比较高，对整个系统的避雷防雷设计也是很有必要的。
对于直击雷的防护宜选择专用避雷针并按防护范围的要求进行施工，感应雷防护，GNSS天线馈线接入主机前需加装馈线避雷器，电源线接入时需加装浪涌保护器，网线接入计算机前应加装网络线缆保护器。
（三）系统信号传输及数据管理
单基站系统的稳定性和可用性很大程度上取决于GPS信号传输质量及数据管理的可靠性，因此，对数据传输过程和服务器管理提出了较高要求。
GPS外接天线和主机之间一般采用同轴电缆馈线传输，由于馈线随距离的增加衰减比较明显，所以需要正确评估布线距离并进行合理设计，如果距离过长则需要加装GPS专用双频信号放大器；参考站数据管理一般包括数据的接收、存储、转换、发布以及用户权限的设置等内容，使用专用的APIS系统软件即可解决上述功能问题，并可对客户的登陆情况进行监视并记录。
（四）坐标联测
坐标联测的目的是通过联测地区高等级已知控制点，进行区域GNSS系统坐标参数转换，实现CORS系统测量成果和国家法定大地坐标基准系统的统一，包括平面和高程基准框架。三河市单基站CORS系统联测时采用了覆盖市区的D级GPS控制点13个进行参数转换。
参数转换可视实际情况选择合适的转换模型，如布尔莎模型（B模型）、莫洛坚斯基模型（M模型）。三河市及廊坊市单基站系统均采用布尔莎模型进行参数转换。
如有条件，可以加载使用地方大地水准面精化成果，以提高CORS系统高程测量的精度。
三、CORS系统指标测试
CORS系统指标测试是系统建设的重要环节，通过测试可用最终评定系统的各项指标是否满足实际工作要求，如稳定性测试、定位精度测试、有效覆盖范围、系统可靠性/可用性等指标，本节主要采用廊坊市水勘院单基站CORS系统测试数据进行分析，评定初始化速度指标和测量精度指标。
（一）初始化时间
用户接收设备初始化速度（设备开机至得到固定解时间）是评定CORS系统数据质量及系统时效性的重要指标，也是保证用户CORS进行实时动态测量工作效率的前提条件，用户使用GNSS移动站在距基站不同距离的位置选择控制点进行测量，部分测量结果见表 1：
表1网络RTK初始化测试结果
（二）测量精度测试
单基站CORS系统的定位精度测试采用内部符合观测和外部独立观测相结合的方法，即选取参与项目联测的点位及未参与联测的D级控制点位，以规范规定的外业采集方式进行多次测量并进行记录，测量结束后进行点位误差和中误差计算。相应的计算结果可以评定系统的信号稳定性、坐标联测的质量等方面内容。点位符合精度部分测试结果见表2：
表 2点位符合精度测试结果
经整理计算，点位平面中误差0.009米，高程中误差为0.018米。
四、总结
通过单基站的建设及系统测试表明：单基站CORS定位精度平面及高程精度均可达到系统设计要求，有限服务范围可以达到30Km。能够满足地形图图根控制测量、城镇地籍测量、土地整理、土地勘测定界等多种测绘工作的需求，同时能够充分提高了作业效率，降低了测绘成本。 因此，单基站CORS系统完全符合目前CORS信号仍未覆盖的城市测绘工作的要求。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看