摘要：本文介紹了虛擬參考站（VirtualReferenceStations，簡稱VRS）技術原理，以及基于VRS技術的城市連續運行參考站系統（ContinuousOperationalReferenceSystems，簡稱CORS）的構成，展望CORS的建設和應用在城市數字化建設中發揮越來越廣泛的作用。
　　關鍵詞：RTK,VRS,CORS,城市建設
　　1．前言
　　GPS實時動態定位（RealTimeKinematic，簡稱RTK）技術是目前最為廣泛使用的測量技術之一，它將GPS和數傳技術相結合，實時解算進行數據處理，在1～2秒的時間內得到高精度的三維坐標位置信息。該技術極大地拓展了GPS技術的應用領域，擺脫只做控制測量的局限性，廣泛應用于工程測量方面，但是RTK的應用受限于電離層和對流層的影響，主要的局限性表現為：
　　（1）用戶需要架設本地參考站；
　　（2）誤差隨著距離的增長而增大；
　　（3）誤差增大使流動站和參考站的距離受到限制（<15km），因而需要建設足夠多的流動站；
　　（4）可靠性和可行性隨距離增長而降低。
　　由于RTK技術的局限性，促使網絡RTK技術的快速發展，產生了更趨完美的VRS技術。該技術突破常規RTK作業系統分散、相互獨立、作業距離短、基站更換頻繁、精度和可靠性隨距離增長而降低等缺陷，使一個地區的測繪工作成為一個有機的整體，大大擴展RTK的作業范圍，使GPS技術的應用更加廣泛，精度和可靠性得到進一步提高，完成以往難以完成的測量任務，最重要的優點是體現在節約建立GPS網絡的成本。
　　2．VRS系統的組成及工作原理
　　VRS系統主要包括三個部分：控制中心、固定參考站站和用戶部分。
　　（1）控制中心：是整個系統的核心部分，既是通訊控制中心，也是數據處理中心。它通過通訊線（如光纜、ISDN、電話線等）與所有的固定參考站通訊，通過數字移動電話網絡（如GSM、CDMA、GPRS等）與用戶通訊。由計算機實時系統控制整個系統的運行。
　　（2）固定參考站：是固定的GPS接收系統，分布在整個VRS網絡中，一個VRS網絡可以包括至少三個以上的固定參考站，站間的距離可達70km（相比傳統高精度的GPS網絡，站間距離為10～20km）。固定參考站與控制中心由通訊線相連，數據實時地傳送到控制中心。
　　（3）用戶部分：由GPS接收機、無線通訊的調制解調器組成，等同于流動站。接收機通過無線網絡將初始位置發給控制中心，并接收控制中心發出的差分信號，生成厘米級的位置信息。
　　VRS系統的工作原理：各固定參考站將接收到的所有原始數據通過數據通訊線發給控制中心。同時，流動站通過移動電話網絡向控制中心發送一個概略坐標（以蜂窩通訊采用標準的NMEA數據形式發送）。控制中心接收位置信息后，對給定的位置進行幾何替代處理，通過內插修正過的星歷誤差、電離層和對流層誤差，為該流動站生成一個“虛擬參考站”，再生成一組標準格式的改正信息，通過蜂窩通訊設備由控制中心發送給流動站。流動站接收到控制中心發出的修正信息，相當于參考站在旁邊。
　　3．VRS系統的優勢
　　由四個站間距離約為70km的固定參考站組成的測試網，得出的測試數據顯示，與傳統的GPS網絡相比，VRS系統可以節約成本近70％，冷啟動時間節省一半的時間。X方向的位置誤差有90％<19mm、99%<26mm；Y方向的位置誤差有90％<9mm；99%<21mm；高程誤差有90％<25mm；99%<49mm，可見精度相當高且分布均勻。與傳統的RTK相比，VRS還有以下幾點優勢：
　　（1）增大了流動站與固定參考站的作業距離，作業范圍可擴大到50km，并能保證精度；
　　（2）費用大幅度降低，70km的邊長可使GPS網絡的建設費用大大降低，用戶無需架設自己的基準站；
　　（3）精度保證控制在1～2cm范圍，如采用多個固定參考站的聯合數據，更能提高可靠性；
　　（4）用戶可通過Internet獲取存儲在控制中心的歷史改正值用于事后差分；
　　（5）更加廣泛的應用范圍：城市測量、城市規劃、GIS、市政建設、交通管理、機械控制、工程監控、船舶車輛導航、公安消防、農業、氣象、生態環保等等領域。
　　4．CORS系統的應用意義
　　基于VRS技術的CORS系統的建立，會給測繪應用領域帶來重大的變革：
　　(1)各種控制測量：傳統的大地測量、工程控制測量采用三角網、導線網來施測，不僅費工費時，要求點間通視，精度分布不均勻，而且在外業不知精度如何；采用常規的GPS靜態測量、快速靜態和偽動態方法，在外業測量過程中不能實時知道定位精度，測量完成后需內業處理方可知道精度情況，如不合要求還須返工。而采用CORS系統進行控制測量，能夠實時知道定位精度，如果點位精度滿足要求了，用戶就可以停止觀測，還知道觀測質量如何。不僅可以減少人力強度、節約成本費用，而且極大地提高了作業效率，測一個控制點在幾分鐘甚至十幾秒內就可完成。
　　（2）數字化測圖：采用CORS系統進行數據采集時，僅需單人持GPS接收機在需測的地形地物碎步點上待一兩秒時間，同時輸入地形地物特征編碼，通過電子手簿可以實時知道點位精度，完成整個測區的外業工作，由專業的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。配合電子手簿可以測設各種地形圖，包括普通數字化測圖、鐵路路線帶狀地形圖測繪、公路管線地形圖測繪等，配合測深儀還能應用于水下地形圖、海洋測圖等。
　　（3）工程放樣：采用CORS系統進行放樣時，僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中，手持GPS接收機，根據提示走到需放樣的位置，既快速又方便，由于GPS是通過坐標來直接放樣的，而且精度高且比較均勻，因而在外業放樣中會大大提高作業效率。
　　（4）CORS系統還可以應用進行城市基礎數字化地形圖動態跟蹤修測、工程變形實時監測、GIS動態更新等領域。
　　5．結束語
　　VRS技術的出現，標志著高精度GPS的發展進入一個嶄新的時期，它將GPS、Internet、無線通訊技術和計算機網絡管理技術融合一體，將GPS的應用領域極大的擴展，代表著GPS發展的方向。CORS系統的應用，必將在城市建設中發揮極大的推動作用，給城市帶來巨大的社會效益和經濟效益。
　　
　　參考文獻
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