CORSRTK基础学习知识原理与应用.doc
-目 录一、实习目的和要求1二、实习基本情况1三、实习内容13.1 GPS 接收机认识及数据采集实习13.2 GPS 静态相对定位数据采集23.3 GPS 静态相对定位数据处理（上机）43.4 RTK 操作.5四、实习总结6引言 GPS RTK（Real Time Kinematic，实时动态）技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，该测量技术能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维坐标，在一定范围内可达到厘米级精度。近年来，随着网络数据通讯、载波相位整周模糊度快速解算等GPS实时定位关键技术的不断发展和日趋成熟，GPS RTK动态定位在各行业的测量工作中得到了广泛的推广和应用。其中，基于单基站网络RTK定位技术的CORS系统由于具有建站方法相对简单、建设成本不高、实用性强等特点，国内一些中、小区域的测量管理部门和测量单位大多采用该方式建立了地方或局域CORS系统。本次综合训练就近年来对该系统的建设、使用等提出一些认识、分析和体会。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12s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。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 (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12cm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将要变成现实。指导教师意见成绩评定：指导教师签字： 年 月 日 实习单位意见负责人签字：（单位盖章）年 月 日备注
