连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）在河湖基本情况普查中的应用

（广东省水文局湛江水文分局，广东 湛江 524037）

1 CORS的基本原理及系统组成

1.1 CORS的基本原理

CORS（Continuous Operational Reference System，连续运行卫星定位服务综合系统）是基于网络RTK技术建立的。RTK（Real time kinematic，实时动态差分法）是GPS差分测量方法的一种，其采用载波相位动态实时差分方法，利用基准站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度(分米甚至厘米级)的定位，是 GPS应用的重大里程碑。在 RTK作业模式下，基准站通过数据链（无线电台或GPRS网络）将其观测值和测站坐标信息发送给移动站。移动站采集GPS观测数据，并通过数据链接收来自基准站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，移动站就可实时给出厘米级定位结果。

传统的RTK技术在应用中遇到的最大问题就是基准站校正数据的有效作用距离。基准站和移动站距离的增加会导致GPS误差的空间相关性随而逐渐失去线性，因此在较长距离下(单频>10km，双频>30km)，经过差分处理后的定位数据仍然含有很大的观测误差，从而导致定位精度的降低和无法解算载波相位的整周模糊。所以，为了保证得到满意的定位精度，传统的单机RTK的作业距离都非常有限。

为了克服传统RTK技术的缺陷，在20世纪90年代中期，人们提出了网络RTK技术。在网络RTK技术中，线性衰减的单点GPS误差模型被区域型的GPS网络误差模型所取代，即用多个基准站组成的GPS网络来估计一个地区的GPS误差模型，并为网络覆盖地区的移动站提供校正数据。而移动站收到的也不是某个实际基准站的观测数据，而是一个距离自己位置较近虚拟基准站的校正数据。

CORS就是在一个较大的区域内均匀的布设多个永久性的连续运行GPS基准站，构成一个基准站网，各基准站按设定的采样率连续观测，通过数据通信系统实时的将观测数据传输给系统控制中心，系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析，然后对整个数据进行统一解算，实时估算出网内的各种系统误差改正项（电离层、对流层、卫星轨道误差）获得本区域的误差改正模型。然后向用户实时发送GPS改正数据，用户只需要一台GPS接收机，便可实时或事后得到高精度的可靠的定位结果。

1.2 CORS的系统组成

CORS是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。 CORS由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络，如图1所示。

图1 CORS系统组成及工作原理图

2 CORS在河湖基本情况普查工作中的应用

2.1 河湖基本情况普查的背景

2010年1月，国务院下发《关于开展第一次全国水利普查的通知》，决定于2010年至2012年开展第一次全国水利普查。第一次全国水利普查是新中国成立以来的第一次全面的水利普查，是一项重大的国情国力调查，是国家资源环境调查的重要组成部分，是国家基础水信息的基准性调查。开展全国水利普查是为了全面查清我国江河湖泊和水利工程的基本情况，系统掌握我国江河湖泊开发治理保护状况，摸清经济社会用水状况，了解水利行业能力建设情况，建立国家基础水信息平台，为国家经济社会发展提供可靠的基础水信息支撑和保障。

河湖基本情况普查是第一次全国水利普查8个普查专项之一，是其他普查专项的基础，其主要普查任务是通过对江河湖泊进行全面系统的调查，查清江河湖泊的数量及其分布，查清江河湖泊的水文特征状况。河湖基本情况普查将充分利用已有大量实测资料，在地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感系统（RS）技术（简称3S高新技术）的支撑下，采用外业调查―内业综合分析―复核再调查的普查方法。充分利用3S高新技术开展河流湖泊面积、流域边界等河流湖泊自然特征的普查，可大大提高工作效率和保证成果质量。如近期高分辨率遥感影像提供最新下垫面信息，为湖泊水面面积的提取和内业结果核对等工作服务；GPS设备为提供野外普查点、线、面对象高精度的经纬度坐标服务，为湖泊水深和容积外业普查提供关键技术服务；GIS为流域边界和数字水系的自动提取提供关键技术平台。

2.2 CORS在普查工作中的应用

河湖基本情况普查的外业测量精度要求较高，原普查方案要求采用精密单点定位（PPP）方法进行定位测量，以取得亚米级的定位成果。但PPP方法测量时间长，为保证测量精度，每点至少静止观测20分钟，而且还要通过复杂的数据后处理来提高精度，严重影响了外业调查的工作效率。同时由于河流、湖泊范围大，测点分散，常规RTK方法也难于胜任。因此，随时可以观测、使用方便、定位精度高的CORS测量方法是河湖基本情况普查外业测量的最佳选择。

本次湛江市河湖基本情况普查外业测量主要运用了广东省CORS进行测量。广东省CORS项目于2002年经广东省委省政府批准实施，于2006年11月开始试运行，是我国第一个覆盖全省的CORS，能提供从厘米级到米级的各种精度的空间定位服务。该系统共包含了38个连续运行卫星跟踪站和广州市、深圳市、东莞市3个市级子系统。这种管理模式是全国首创，对CORS技术的推广有重大意义。

2.3 CORS的运用限制

在开展河湖普查外业测量工作的过程中，发现采用CORS测量存在以下限制：

（1）在手机信号较差的地方定位精度较差甚至无法工作，由于我们所用的 GPS移动站是通过移动网络接受 CORS定位导航数据，当手机信号较差时，会影响定位导航数据的接收。

（2）在偏远地区定位精度较差，特别是省界附近。因为广东省CORS基准站覆盖范围有限，在远离基准站网地区的电离层、对流层状况差异较大，必然会影响到定位精度。

3 结语

CORS能够全天候运行，用户只需一台GPS接收机即可进行厘米级至米级的实时快速定位，具备高效率、高精度、高可靠性和低成本的特点，能够为国土测绘、工程测量、城市规划、公共安全、农业管理、气象预报、防灾减灾等领域提供实时准确的定位服务，在河湖基本情况普查外业测量中也得到了很好的应用。

[1]黄俊华,陈文森.连续卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京:科学出版社,2009.

[2]徐绍全,张华海,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.01.