（廣東省水文局湛江水文分局，廣東 湛江 524037）

1 CORS的基本原理及系統(tǒng)組成

1.1 CORS的基本原理

CORS（Continuous Operational Reference System，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）是基于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的。RTK（Real time kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法）是GPS差分測量方法的一種，其采用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，利用基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間觀測誤差的空間相關(guān)性，通過差分的方式除去移動(dòng)站觀測數(shù)據(jù)中的大部分誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度(分米甚至厘米級(jí))的定位，是 GPS應(yīng)用的重大里程碑。在 RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈（無線電臺(tái)或GPRS網(wǎng)絡(luò)）將其觀測值和測站坐標(biāo)信息發(fā)送給移動(dòng)站。移動(dòng)站采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，移動(dòng)站就可實(shí)時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。

傳統(tǒng)的RTK技術(shù)在應(yīng)用中遇到的最大問題就是基準(zhǔn)站校正數(shù)據(jù)的有效作用距離。基準(zhǔn)站和移動(dòng)站距離的增加會(huì)導(dǎo)致GPS誤差的空間相關(guān)性隨而逐漸失去線性，因此在較長距離下(單頻>10km，雙頻>30km)，經(jīng)過差分處理后的定位數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測誤差，從而導(dǎo)致定位精度的降低和無法解算載波相位的整周模糊。所以，為了保證得到滿意的定位精度，傳統(tǒng)的單機(jī)RTK的作業(yè)距離都非常有限。

為了克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷，在20世紀(jì)90年代中期，人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，線性衰減的單點(diǎn)GPS誤差模型被區(qū)域型的GPS網(wǎng)絡(luò)誤差模型所取代，即用多個(gè)基準(zhǔn)站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來估計(jì)一個(gè)地區(qū)的GPS誤差模型，并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的移動(dòng)站提供校正數(shù)據(jù)。而移動(dòng)站收到的也不是某個(gè)實(shí)際基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)，而是一個(gè)距離自己位置較近虛擬基準(zhǔn)站的校正數(shù)據(jù)。

CORS就是在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)均勻的布設(shè)多個(gè)永久性的連續(xù)運(yùn)行GPS基準(zhǔn)站，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)站網(wǎng)，各基準(zhǔn)站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)的將觀測數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心首先對(duì)各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，然后對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一解算，實(shí)時(shí)估算出網(wǎng)內(nèi)的各種系統(tǒng)誤差改正項(xiàng)（電離層、對(duì)流層、衛(wèi)星軌道誤差）獲得本區(qū)域的誤差改正模型。然后向用戶實(shí)時(shí)發(fā)送GPS改正數(shù)據(jù)，用戶只需要一臺(tái)GPS接收機(jī)，便可實(shí)時(shí)或事后得到高精度的可靠的定位結(jié)果。

1.2 CORS的系統(tǒng)組成

CORS是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等高新科技多方位、深度結(jié)晶的產(chǎn)物。 CORS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)五個(gè)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)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 CORS系統(tǒng)組成及工作原理圖

2 CORS在河湖基本情況普查工作中的應(yīng)用

2.1 河湖基本情況普查的背景

2010年1月，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于開展第一次全國水利普查的通知》，決定于2010年至2012年開展第一次全國水利普查。第一次全國水利普查是新中國成立以來的第一次全面的水利普查，是一項(xiàng)重大的國情國力調(diào)查，是國家資源環(huán)境調(diào)查的重要組成部分，是國家基礎(chǔ)水信息的基準(zhǔn)性調(diào)查。開展全國水利普查是為了全面查清我國江河湖泊和水利工程的基本情況，系統(tǒng)掌握我國江河湖泊開發(fā)治理保護(hù)狀況，摸清經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水狀況，了解水利行業(yè)能力建設(shè)情況，建立國家基礎(chǔ)水信息平臺(tái)，為國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)水信息支撐和保障。

河湖基本情況普查是第一次全國水利普查8個(gè)普查專項(xiàng)之一，是其他普查專項(xiàng)的基礎(chǔ)，其主要普查任務(wù)是通過對(duì)江河湖泊進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)查，查清江河湖泊的數(shù)量及其分布，查清江河湖泊的水文特征狀況。河湖基本情況普查將充分利用已有大量實(shí)測資料，在地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感系統(tǒng)（RS）技術(shù)（簡稱3S高新技術(shù)）的支撐下，采用外業(yè)調(diào)查―內(nèi)業(yè)綜合分析―復(fù)核再調(diào)查的普查方法。充分利用3S高新技術(shù)開展河流湖泊面積、流域邊界等河流湖泊自然特征的普查，可大大提高工作效率和保證成果質(zhì)量。如近期高分辨率遙感影像提供最新下墊面信息，為湖泊水面面積的提取和內(nèi)業(yè)結(jié)果核對(duì)等工作服務(wù)；GPS設(shè)備為提供野外普查點(diǎn)、線、面對(duì)象高精度的經(jīng)緯度坐標(biāo)服務(wù)，為湖泊水深和容積外業(yè)普查提供關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)；GIS為流域邊界和數(shù)字水系的自動(dòng)提取提供關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)。

2.2 CORS在普查工作中的應(yīng)用

河湖基本情況普查的外業(yè)測量精度要求較高，原普查方案要求采用精密單點(diǎn)定位（PPP）方法進(jìn)行定位測量，以取得亞米級(jí)的定位成果。但PPP方法測量時(shí)間長，為保證測量精度，每點(diǎn)至少靜止觀測20分鐘，而且還要通過復(fù)雜的數(shù)據(jù)后處理來提高精度，嚴(yán)重影響了外業(yè)調(diào)查的工作效率。同時(shí)由于河流、湖泊范圍大，測點(diǎn)分散，常規(guī)RTK方法也難于勝任。因此，隨時(shí)可以觀測、使用方便、定位精度高的CORS測量方法是河湖基本情況普查外業(yè)測量的最佳選擇。

本次湛江市河湖基本情況普查外業(yè)測量主要運(yùn)用了廣東省CORS進(jìn)行測量。廣東省CORS項(xiàng)目于2002年經(jīng)廣東省委省政府批準(zhǔn)實(shí)施，于2006年11月開始試運(yùn)行，是我國第一個(gè)覆蓋全省的CORS，能提供從厘米級(jí)到米級(jí)的各種精度的空間定位服務(wù)。該系統(tǒng)共包含了38個(gè)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星跟蹤站和廣州市、深圳市、東莞市3個(gè)市級(jí)子系統(tǒng)。這種管理模式是全國首創(chuàng)，對(duì)CORS技術(shù)的推廣有重大意義。

2.3 CORS的運(yùn)用限制

在開展河湖普查外業(yè)測量工作的過程中，發(fā)現(xiàn)采用CORS測量存在以下限制：

（1）在手機(jī)信號(hào)較差的地方定位精度較差甚至無法工作，由于我們所用的 GPS移動(dòng)站是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接受 CORS定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)，當(dāng)手機(jī)信號(hào)較差時(shí)，會(huì)影響定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)的接收。

（2）在偏遠(yuǎn)地區(qū)定位精度較差，特別是省界附近。因?yàn)閺V東省CORS基準(zhǔn)站覆蓋范圍有限，在遠(yuǎn)離基準(zhǔn)站網(wǎng)地區(qū)的電離層、對(duì)流層狀況差異較大，必然會(huì)影響到定位精度。

3 結(jié)語

CORS能夠全天候運(yùn)行，用戶只需一臺(tái)GPS接收機(jī)即可進(jìn)行厘米級(jí)至米級(jí)的實(shí)時(shí)快速定位，具備高效率、高精度、高可靠性和低成本的特點(diǎn)，能夠?yàn)閲翜y繪、工程測量、城市規(guī)劃、公共安全、農(nóng)業(yè)管理、氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的定位服務(wù)，在河湖基本情況普查外業(yè)測量中也得到了很好的應(yīng)用。

[1]黃俊華,陳文森.連續(xù)衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[2]徐紹全,張華海,等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.01.