国外连续运行参考站系统

郑彤谢静

摘要：文章介绍了国外主要的几个连续运行参考站系统的建设和发展情况，重点介绍了美国的CORS，德国的SAPOS，以及日本的GEONET的系统发展、现状以及各自提供的应用和服务情况。

关键词：卫星导航，连续运行参考站

１引言

连续运行参考站系统(CORS:ContinuousOperatingReferenceSystem)可以定义为一个或若干个固定的连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。它是在一定的区域范围内建立若干永久性的连续运行的参考站，通过网络互联而构成的网络化GNSS服务系统，以向测绘部门、科研机构、商业用户以及其他个人用户提供连续高精度的GNSS定位服务。CORS已经成为一个国家的数据空间基础设施，在社会各行业如基础测绘、市政建设、国土资源调查、工程施工、交通运输管理、气象观测、地质灾害监测、抢险救灾等诸多行业领域得到了广泛的应用，满足其对位置、导航以及时间的精确需求。国外的政府组织和测绘研究机构在20世纪90年代就开展了CORS系统的研究和建设，在CORS的理论、基础设施建设、系统自动化管理、数据采集、处理和分发等诸多方面均取得了令人瞩目的成果，同时也得到了较好的应用。

２国外连续运行参考站系统现状

国际大地测量发展的一个特点是建立全天候、全球覆盖、高精度、动态、实时定位的卫星导航系统。在地面则建立相应的永久性连续运行的GPS参考站。目前世界上较发达的国家都建立或正在建立连续运行参考占系统。随着GNSS技术、计算机技术、网络和通信技术的发展，建立连续运行参考站系统取代传统的静态定位控制网是今后测绘与实时导航定位的发展趋势。本节主要介绍国外有代表性的国家CORS系统，如美国的NGSCORS、德国的SAPOS和日本的GESONET。在美国CORS的东部区域，大部分站点实现了实时的数据传输，仅需要建立必要的服务手段即可实时定位服务。德国的SAPOS和日本的GEONET建设密度较大，其用户均可以利用实时载波相位差分、网络RTK技术得到实时高精度定位服务。

2.1美国CORS

连续运行参考站系统(CORS:ContinuousOperatingReferenceStations)是由美国国家测绘局（NGS）管理的全球卫星定位系统（GPS）参考站网络系统。该系统向用户提供其参考站网的导航卫星信号的载波相位和码伪距观测数据、参考站坐标、参考站移动速率矢量、GPS星历、参考站气象数据等，以支持在美国全境及其他一些国家和地区的三维定位、气象观测以及地球物理的相关应用。

GPS用户均可以使用CORS提供的数据以提高其定位精度，使用CORS数据进行事后精密定位可以使用户在国家空间参考系下的水平和垂直定位精度提高到厘米级甚至亚厘米级。

CORS参考站网络是一个多用途的、合作性的网络，参考站主要由政府部门、学术研究机构以及一些私人机构建设，各参考站都是由其所有者独立运行和维护的，各建站的组织机构均与ＮＧＳ共享其观测数据，而ＮＧＳ则负责对全网的CORS观测数据进行分析和免费发布。到2011年底，已拥有200多个不同机构合作加入的CORS参考站网络数量超过1800个的参考站站点，而且这个数目还会持续增加。

除美国本土以外，美国还在一些海外国家和地区如加拿大、墨西哥、萨尔瓦多、洪都拉斯、牙买加、巴西、伊拉克、阿富汗建立了CORS参考站。

美国CORS建设的目标是。

１）使全部美国领域内的用户能更方便的利用该系统来达到ｃｍ级水平的定位与导航。

２）促进用户利用CORS来发展GIS。

３）监测地壳变形。

４）支持遥感的应用。

５）分析大气中的水汽分布。

６）监测电离层中自由电子浓度和分布。

2.2德国SAPOS

德国卫星定位服务（SAPOS:SatelitePositioningServiceofGermanNationalSurney）是德国国家测量主管部门联合德国测量、运输、建筑和国防等多个部门建立的一个长期连续运行的差分GNSS定位和导航服务系统。SAPOS建立的目的是用统一的标准和规范指导和建设全部德国范围内GNSS参考站，为政府相关部门和其他相关用户提供统一规范的差分GNSS服务。系统目前建有270个永久GNSS参考站，覆盖德国全境，站间距离为25～60km。与EUPOS一样，SAPOS采用的参考系是欧洲大地参考系1989（ETRS1989）。

SAPOS可以提供几类不同的定位服务：

１）实时定位服务（SAPOSEPS）。SAPOSEPS可以向用户提供定位精度为0.5m～3m的实时定位服务。其码差分改正数据可以通过VHF频段无线电发送，也可以使用RTCM格式数据通过GSM网络或２ＭＨｚ带宽的无线电发送给用户。SAPOSEPS适用于车载导航、舰船导航、海洋水文、GIS以及其他类似定位精度要求的导航定位应用。

２）高精度实时定位服务（SAPOSＨEPS）。SAPOSＨEPS可以提供水平1～2cm垂直2～6cm的高精度RTK定位服务。其载波相位差分改正参数使用RTCM格式数据通过GSM网络或２MHz带宽的的无线电发送给用户，SAPOS参考站网采用区域改正参数方法（FKP）减小距离相关误差，从而提高用户的定位精度和可靠性。SAPOSＨEPS可以使用在工程测绘、地籍测绘、高精度GIS应用以及其他对精度要求较高的应用领域。

３）高精度大地定位服务（SAPOSGPPS/GHPS）。GPPS/GHPS是针对高精度大地测量提供的一种事后高精度定位服务，可以使定位精度优于1cm。GPPS/GHPS提供的参考站观测数据均采用RINEX格式，数据可以通过E-MAAL或FTP等途径获取。SAPOS以１Ｈｚ的频率存储观测数据，这些观测数据可以被临时存储至少３０天，而最终被永久保存的是１５ｓ采样间隔的载波相位观测数据。SAPOS可以根据用户的使用需求，提供采样频率高于１Ｈｚ的参考站载波相位观测数据。GPPS/GHPS可以应用于航空摄影测量、激光扫描测量、基础大地测量、德国国家参考系建立和维持、地球动力学等相关领域。

SAPOS是德国国家空间数据基础设施，使德国实现了远距离高精度的导航定位。随着欧洲GALILEO系统的建设，卫星导航定位的精度、可用性和完好性等性能将得到进一步的提升。GALILEO和GPS系统的组合适用也将进一步提高卫星导航的性能，从而进一步提高SAPOS系统的服务性能。

2.3日本GEONET

日本是一个地质灾害多发国家，因而对地质灾害进行监测和分析显得十分重要。从1993年开始，日本就着手建立GPS连续监测网络。在日本东京和东海地区建立了连续应力监测系统（COSMOS:ContinuousStrtainMonitoringSystem），建有110个高密度覆盖的参考站；在COSMOS覆盖区外的日本其他地区建有包含100个参考站的精密测绘与地球物理科学GPS区域阵列（GRAPES：GPSRedionalArayforPrecisionSurveying/PhysicalEarthScience）。

1995年神户大地震后，日本国土地理院增建了400个参考站，与原有的COSMOS和GRAPES融合升级为GPS地球观测网络（GEONET:GPSEarthObservationNetwork），到目前为止GEONET共包含约1400个连续参考站平均密度约为20km，成为目前世界上密度最高的GPS连续参考站系统。

GEONET系统参考站一般为约5ｍ高不锈钢塔柱结构，在塔柱顶部放置GPS天线，在塔柱中部分层放置GPS接收机、UPS和ISDN通信设备，数据通过ISDN网进入设在筑波的国土地理院数据处理中心，然后通过Internet发布相关数据。参考站以1HZ的采样速率采集GEONET的观测数据，这些观测数据被实时传送至国土地理院进行临时存储，如果没有地震、火山爆发等特殊地质活动需求时这些数据会在一段时间后被删除，最终只有30s采样间隔的观测数据会被永久保存以进行精确分析。在完成数据下载之后，国土地理院每天会计算一次各测站的坐标；在地震、火山显著活动期间，各测站的坐标的计算频率会被增加到每3h一次以对地质活动进行有效监测；在IGS最终轨道给出之后，GSI会对所有测站的坐标重新计算以得到更精确的计算结果。

GEONET的建立为该地区的地震与火山活动监测分析、地质板块移动监测、气象检测与预报、RTK服务以及其他相关应用提供了良好的基础设施条件。GEONET同时还可以为用户提供实时RTK服务和查分GPS服务，GEONET的VRS-RTK服务已经商业化，主要的运作模式是国土地理院与日本测量协会之间达成协议，国土测量院负责GEONET的运行和维护，向日本测量协会提供RTK数据；而日本测量协会负责RTK数据的监控和分发，与想要经营GPSRTK数据业务的公司开展业务，从而使其RTK数据服务实现商业化。

除了美国CORS、德国SAPOS和日本的GEONET之外，还有很多其他国家和地区也建立了自己的CORS网络，如加拿大的加拿大主动控制网络、澳大利亚的悉尼市CORS网络等，在此不一一介绍。

参考文献

[1]黄俊华,陈文森.连续运行卫星定位系统综合服务系统建设与应用[M].科学出版社，2009:65-87.

[2]汪伟,史廷玉,张志全.CORS系统的应用发展及展望[J].城市勘测,2010(6):45-47

[3]过静珺,王丽,张鹏.国内外连续运行站网新进展和应用展望.全球定位系统,2008(1):1-10.

作者简介：郑彤，女，博士，1979年生，江西上饶人，通信地址：湖北省武汉市武昌区张之洞路2号武船军代室，研究方向：武备电子系统。